FR3023319A1 - OIL SUPPLY DEVICE FOR COOLING PISTONS OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif d'alimentation en huile (1) d'un moteur à combustion interne comprenant une pompe à huile et un circuit d'huile, ledit circuit d'huile comprenant au moins un gicleur de refroidissement (31-34) connecté à une rampe d'alimentation principale (2) apte à être alimentée en l'huile par ladite pompe. Selon l'invention, un organe d'actionnement (5) libre en translation longitudinalement dans ladite rampe d'alimentation principale est monté solidaire d'un organe d'obturation (6) de passages d'huile desdits gicleurs de refroidissement, le déplacement en translation dudit organe d'actionnement étant piloté en fonction de la température de l'huile et du niveau de pression d'huile dans ladite rampe d'alimentation principale de sorte que lesdits passages d'huile sont obturés tant que la température de l'huile est inférieure à une température de seuil prédéterminée et sont libérés lorsque la température de l'huile est supérieure ou égale à ladite température de seuil pour un niveau de pression d'huile.The invention relates to an oil supply device (1) for an internal combustion engine comprising an oil pump and an oil circuit, said oil circuit comprising at least one cooling nozzle (31-34). connected to a main supply ramp (2) capable of being supplied with oil by said pump. According to the invention, an actuating member (5) free in translation longitudinally in said main feed ramp is mounted integral with a closure member (6) of oil passages of said cooling nozzles, the displacement in translation of said actuating member being controlled as a function of the oil temperature and the oil pressure level in said main supply manifold so that said oil passages are closed as long as the temperature of the oil is lower than a predetermined threshold temperature and are released when the oil temperature is greater than or equal to said threshold temperature for an oil pressure level.
Description
Dispositif d'alimentation en huile pour le refroidissement des pistons d'un moteur à combustion interne La présente invention concerne un dispositif d'alimentation en huile destiné à lubrifier un moteur à combustion interne et à refroidir les pistons dudit moteur. La grande majorité des moteurs à combustion interne actuels essence et diesel nécessitent une amélioration constante des conditions de lubrification et de refroidissement des moteurs et, en particulier, des conditions de refroidissement des pistons. Il en résulte une utilisation de plus en plus fréquente de dispositifs de refroidissement de pistons dans lesquels on associe à chaque piston du moteur au moins un gicleur de refroidissement qui projette des jets d'huile vers le fond du piston. Les gicleurs de refroidissement de piston sont placés sur le bas moteur et sont connectés à une rampe d'alimentation principale en huile du moteur, généralement réalisée de fonderie ou usinée dans le carter du moteur. Dans la plupart des cas, cette rampe d'alimentation principale possède une forme cylindrique ou, à minima, une forme de révolution pseudo-cylindrique. Une pompe à huile aspire l'huile dans le carter d'huile inférieur du moteur et l'envoie dans la rampe d'alimentation principale pour être alors distribuée vers les différents postes à lubrifier du moteur, parmi lesquels (liste non exhaustive) les paliers du vilebrequin, le haut moteur (arbre à cames, etc.), et les gicleurs de refroidissement de piston, qui peuvent être connectés directement sur la rampe d'alimentation principale ou, en variante, être connectés à elle par l'intermédiaire de canaux d'alimentation.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an oil supply device for lubricating an internal combustion engine and for cooling the pistons of said engine. The vast majority of today's gasoline and diesel internal combustion engines require a steady improvement in engine lubrication and cooling conditions and, in particular, piston cooling conditions. This results in an increasingly frequent use of piston cooling devices in which is associated with each piston of the engine at least one cooling nozzle which projects oil jets towards the bottom of the piston. The piston cooling nozzles are placed on the low engine and are connected to a main engine oil feed ramp, usually made from a foundry or machined in the engine crankcase. In most cases, this main feed ramp has a cylindrical shape or, at least, a form of pseudo-cylindrical revolution. An oil pump sucks the oil into the lower oil sump of the engine and sends it into the main fuel rail to be distributed to the various engine lubrication stations, among which (non-exhaustive list) the bearings the crankshaft, the high engine (camshaft, etc.), and the piston cooling nozzles, which can be connected directly to the main feed ramp or, alternatively, be connected to it via channels power.
On connaît des solutions basiques de refroidissement des pistons, dans lesquelles les gicleurs de refroidissement sont de simples orifices qui débitent en permanence de l'huile vers les pistons, de telle sorte que ces derniers sont refroidis en permanence. Or, dans de nombreuses conditions de fonctionnement du moteur, par exemple à faibles charges et/ou à moteur froid, les pistons n'ont pas nécessairement besoin d'être refroidis. Aussi, des solutions plus évoluées ont été développées permettant un ajustement du refroidissement des pistons aux besoins du moteur, soit partiel, soit complet.Basic solutions for cooling the pistons are known, in which the cooling nozzles are simple orifices which constantly deliver oil to the pistons, so that the latter are cooled continuously. However, in many operating conditions of the engine, for example at low loads and / or cold engine, the pistons do not necessarily need to be cooled. Also, more advanced solutions have been developed allowing adjustment of the cooling of the pistons to the needs of the engine, either partial or complete.
Ainsi, on connaît une solution de refroidissement des pistons mettant en oeuvre des gicleurs de refroidissement avec clapet taré. Plus précisément, un clapet fixé à un ressort est positionné sur le canal d'alimentation en huile du gicleur (en général ce clapet est directement intégré au corps du gicleur) et ce ressort est taré pour s'ouvrir à une certaine pression. Ainsi, les gicleurs de refroidissement des pistons ne débitent de l'huile vers les pistons que lorsque la pression de l'huile dans la rampe d'alimentation principale dépasse une certaine valeur de pression, généralement fonction du régime moteur. Toutefois cette solution n'est pas totalement satisfaisante dans la mesure où elle ne permet pas de couper le débit d'huile issu des gicleurs de refroidissement dans toutes les conditions de fonctionnement du moteur ne nécessitant pas impérativement de refroidir les pistons, en particulier dans des contions à moteur froid (hormis pour les régimes moteurs les plus faibles). On connaît aussi une solution dans laquelle une rampe spécifique d'alimentation des gicleurs est usinée (ou réalisée de fonderie) dans le carter moteur, en plus de la rampe principale. Le débit de cette rampe spécifique dédiée aux gicleurs peut alors être modulé et/ou coupé selon les besoin, via des dispositifs de commande actifs ou passifs, intégrés dans cette rampe, sans que la coupure ou réduction du débit dans cette rampe spécifique n'impacte les autres éléments du circuit d'huile qui restent connectés à la rampe principale d'alimentation. Toutefois, une telle solution n'est pas souhaitable notamment en raison des inconvénients occasionnés en termes de surcoût, d'augmentation de la complexité moteur, d'encombrement ou encore d'impact sur l'architecture moteur.Thus, there is known a cooling solution of the pistons using cooling nozzles with calibrated valve. Specifically, a valve attached to a spring is positioned on the nozzle oil supply channel (in general this valve is directly integrated into the body of the nozzle) and this spring is tared to open at a certain pressure. Thus, the piston cooling nozzles deliver oil to the pistons only when the pressure of the oil in the main supply manifold exceeds a certain pressure value, generally depending on the engine speed. However, this solution is not entirely satisfactory insofar as it does not allow to cut the oil flow from the cooling nozzles under all operating conditions of the engine does not necessarily require cooling the pistons, particularly in cold engine contions (except for the lowest engine speeds). There is also known a solution in which a specific nozzle supply ramp is machined (or made of foundry) in the crankcase, in addition to the main ramp. The flow rate of this specific ramp dedicated to the nozzles can then be modulated and / or cut according to need, via active or passive control devices, integrated into this ramp, without the interruption or reduction of the flow rate in this specific ramp impacting other elements of the oil circuit that remain connected to the main supply boom. However, such a solution is not desirable in particular because of the disadvantages caused in terms of additional cost, increase in engine complexity, congestion or impact on the engine architecture.
On connaît encore du document de brevet EP1573183, un gicleur de refroidissement de piston régulé en température utilisant un ressort en métal à mémoire de forme dont les caractéristiques mécaniques évoluent en fonction de la température de l'huile afin de faire varier le débit des gicleurs en fonction de la température de l'huile. Toutefois, cette solution reste complexe à mettre en oeuvre et il est difficile de garantir une homogénéité de fonctionnement des gicleurs. En outre, cette solution de refroidissement des pistons piloté par la température de l'huile ne permet pas forcément de réactiver le débit dans les gicleurs si besoin, même si la température de l'huile reste faible.Patent document EP1573183 discloses a temperature controlled piston cooling nozzle using a shape memory metal spring whose mechanical characteristics change as a function of the temperature of the oil in order to vary the flow rate of the nozzles. depending on the temperature of the oil. However, this solution remains complex to implement and it is difficult to guarantee homogeneity of operation of the nozzles. In addition, this piston cooling solution driven by the temperature of the oil does not necessarily allow to reactivate the flow rate in the nozzles if necessary, even if the temperature of the oil remains low.
Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer une solution de refroidissement des pistons exempte de l'une au moins des limitations précédemment évoquées. Ce but est atteint grâce à un dispositif d'alimentation en huile d'un moteur à combustion interne comprenant une pompe à huile et un circuit d'huile, ledit circuit d'huile comprenant au moins un gicleur de refroidissement connecté à une rampe d'alimentation principale apte à être alimentée par de l'huile délivrée par ladite pompe, et des moyens de régulation du débit d'huile desdits gicleurs de refroidissement en fonction de la température de l'huile. Selon l'invention, lesdits moyens de régulation du débit d'huile comprennent un organe d'actionnement libre en translation longitudinalement dans ladite rampe d'alimentation principale, ledit organe d'actionnement étant solidaire d'un organe d'obturation de passages d'huile desdits gicleurs de refroidissement, le déplacement en translation dudit organe d'actionnement étant piloté en fonction de la température de l'huile et du niveau de pression d'huile dans ladite rampe d'alimentation principale de telle sorte que lesdits passages d'huile des gicleurs sont obturés tant que la température de l'huile est inférieure à une température de seuil prédéterminée et sont libérés lorsque la température de l'huile est supérieure ou égale à ladite température de seuil prédéterminée pour un niveau de pression d'huile. Selon un mode de réalisation préférentiel, ledit organe d'actionnement comprend un poussoir d'actionnement apte à coulisser dans l'espace interne de ladite rampe d'alimentation principale, ledit poussoir d'actionnement partageant ledit espace interne en une chambre d'huile intermédiaire et une chambre d'huile principale, ledit organe d'actionnement comprenant en outre des moyens de variation de la pression d'huile en fonction de la température de l'huile dans ladite rampe d'alimentation principale, ledit poussoir d'actionnement étant apte à coulisser à l'encontre d'une force de ressort sous l'effet de la différence de pression entre ladite chambre d'huile intermédiaire et ladite chambre d'huile principale induite par lesdits moyens de variation de pression. Ainsi, ledit organe d'actionnement est totalement passif, c'est-à-dire qu'il ne nécessite ni moyens de contrôle ni moyens de pilotage externe, ce qui est particulièrement avantageux en termes de coût et de simplicité de mise en oeuvre.In this context, the present invention aims to provide a piston cooling solution free from at least one of the limitations mentioned above. This object is achieved by means of an oil supply device of an internal combustion engine comprising an oil pump and an oil circuit, said oil circuit comprising at least one cooling nozzle connected to a ramp. main supply able to be supplied with oil delivered by said pump, and means for regulating the oil flow of said cooling nozzles according to the temperature of the oil. According to the invention, said means for regulating the oil flow rate comprise an actuating member that is free to translate longitudinally in said main feed ramp, said actuating member being integral with a shutter member for passing passages. oil of said cooling nozzles, the translational displacement of said actuating member being controlled according to the temperature of the oil and the oil pressure level in said main supply manifold such that said oil passages nozzles are closed as long as the oil temperature is below a predetermined threshold temperature and are released when the temperature of the oil is greater than or equal to said predetermined threshold temperature for an oil pressure level. According to a preferred embodiment, said actuating member comprises an actuating pusher able to slide in the internal space of said main supply ramp, said actuating pusher sharing said internal space in an intermediate oil chamber and a main oil chamber, said actuating member further comprising means for varying the oil pressure as a function of the temperature of the oil in said main supply manifold, said actuating pusher being suitable sliding against a spring force under the effect of the pressure difference between said intermediate oil chamber and said main oil chamber induced by said pressure variation means. Thus, said actuator is completely passive, that is to say it does not require control means or external control means, which is particularly advantageous in terms of cost and simplicity of implementation.
Avantageusement, lesdits moyens de variation de pression comprennent un premier moyen générant une perte de charge agencé entre ladite chambre d'huile principale et ladite chambre d'huile intermédiaire et un deuxième moyen générant une perte de charge agencé entre ladite chambre d'huile intermédiaire et un carter inférieur dudit moteur, lesdites deux pertes de charge étant de type différent, dont l'une dépend significativement de la température de l'huile dans ladite rampe d'alimentation principale. Selon un mode de réalisation préférentiel, ledit poussoir d'actionnement est agencé de sorte à former une liaison permettant de réaliser un écoulement d'huile en couche mince entre ladite chambre d'huile principale et ladite chambre d'huile intermédiaire, ladite liaison constituant ledit premier moyen générant une perte de charge, ladite perte de charge dépendant significativement de la température de l'huile dans ladite rampe d'alimentation principale.Advantageously, said pressure variation means comprise a first means generating a pressure drop arranged between said main oil chamber and said intermediate oil chamber and a second means generating a pressure drop arranged between said intermediate oil chamber and a lower casing of said motor, said two pressure losses being of different type, one of which depends significantly on the temperature of the oil in said main supply ramp. According to a preferred embodiment, said actuating pusher is arranged so as to form a connection making it possible to produce thin-film oil flow between said main oil chamber and said intermediate oil chamber, said connection constituting said first means generating a pressure drop, said pressure drop significantly depending on the temperature of the oil in said main supply ramp.
Avantageusement, ledit poussoir d'actionnement présente une forme cylindrique apte à coulisser dans l'espace interne de ladite rampe d'alimentation principale avec un diamètre légèrement inférieur au diamètre de l'espace interne de ladite rampe d'alimentation de manière à créer ladite liaison. La différence de diamètre permet un écoulement d'huile entre la chambre d'huile principale et la chambre d'huile intermédiaire avec une perte de charge importante qui est fonction de la température et du débit d'huile. La perte de charge représente la différence de pression entre la chambre d'huile principale et la chambre d'huile intermédiaire. Selon un mode de réalisation préférentiel, ledit deuxième moyen générant une perte de charge comprend un perçage débouchant dans le carter inférieur dudit moteur. Avantageusement, un ressort est agencé dans ladite chambre d'huile intermédiaire, ledit ressort étant apte à exercer une force contre ledit poussoir d'actionnement.Advantageously, said actuation pusher has a cylindrical shape slidable in the internal space of said main supply ramp with a diameter slightly smaller than the diameter of the internal space of said feed ramp so as to create said connection. . The difference in diameter allows an oil flow between the main oil chamber and the intermediate oil chamber with a large pressure drop which is a function of the temperature and the oil flow. The pressure drop represents the pressure difference between the main oil chamber and the intermediate oil chamber. According to a preferred embodiment, said second means generating a pressure drop comprises a bore opening into the lower casing of said motor. Advantageously, a spring is arranged in said intermediate oil chamber, said spring being able to exert a force against said actuating pusher.
Selon un mode de réalisation préférentiel, ledit organe d'obturation comprend une réglette supportant une pluralité d'obturateurs, respectivement un obturateur par gicleur de refroidissement. Avantageusement, ladite pompe à huile est une pompe à huile à régulation de pression, ledit dispositif comprend des moyens de commande de ladite pompe à huile à régulation de pression aptes à commander ladite pompe à huile à un niveau de pression propre à permettre de libérer ledit passage d'huile de ladite rampe d'alimentation principale vers lesdits gicleurs de refroidissement quelle que soit la température de l'huile dans ladite rampe d'alimentation principale. Ainsi, il est permis de couper le débit d'huile des gicleurs de refroidissement tant que la température de l'huile n'a pas atteint la température de seuil prédéterminée, tout en laissant la possibilité de réactiver ce débit via un pilotage appropriée de la pompe à huile à régulation de pression, si des conditions particulières exigent malgré tout de refroidir les pistons bien que la température de l'huile dans la rampe d'alimentation principale soit inférieure à la température de seuil. Selon un mode de réalisation préférentiel, ladite pompe à huile à régulation de pression peut être une pompe à huile à régulation de pression à deux niveaux de pression, respectivement un niveau bas et un niveau haut. En variante, ladite pompe à huile à régulation de pression peut être une pompe à huile pilotée en pression continûment variable. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la Figure 1 illustre un mode de réalisation du dispositif de refroidissement des pistons conforme à l'invention, dans une première configuration de fonctionnement correspondant à une position d'obturation du débit des gicleurs de refroidissement des pistons (« gicleurs fermés ») ; - la Figure 2 illustre le dispositif de la figure 1 dans une seconde configuration de fonctionnement correspondant à une position de libération du débit des gicleurs de refroidissement des pistons (« gicleurs débitant ») ; - la Figure 3 est un schéma illustrant l'évolution de la pression dans la chambre d'huile intermédiaire en fonction de la température de l'huile dans la rampe d'alimentation principale ; - la Figure 4 est un schéma illustrant le déplacement résultant de l'organe d'actionnement et partant de l'organe d'obturation, en fonction de la température de l'huile dans la rampe d'alimentation principale ; - la Figure 5 est un schéma illustrant le pourcentage d'ouverture résultant des gicleurs de refroidissement de piston en fonction de la température de l'huile dans ladite rampe d'alimentation principale. Le dispositif d'alimentation en huile 1 destiné à lubrifier un moteur à combustion interne et à refroidir les pistons du moteur, comprend une pompe à huile (non représenté) et un circuit d'huile comprenant une rampe d'alimentation principale 2 pour la distribution de l'huile depuis la pompe à huile vers les différents postes à lubrifier du moteur ainsi que vers les gicleurs de refroidissement de piston, respectivement 31 à 34 destinés à projeter de l'huile vers les pistons du moteur. L'exemple illustré à la figure 1 correspond à un moteur constitué de quatre cylindres en ligne, avec un seul gicleur de refroidissement 31-34 par piston d'un cylindre. Toutefois, le dispositif qui va être décrit plus en détail ci-après peut également être appliqué à d'autres architectures moteurs (par exemple en V), constituées de N cylindres (3, 5, 6, 8, etc.) et de M gicleurs de refroidissement par piston (par exemple chaque piston est refroidi par deux gicleurs). Dans la suite de la description, on entend par gicleur un conduit d'amenée d'huile présentant une réduction de la section de passage d'huile. Dans l'exemple illustré à la figure 1, les gicleurs 31-34 sont connectés directement sur la rampe d'alimentation principale 2. En variante, ils peuvent être connectés à cette dernière par l'intermédiaire de canaux d'alimentation. En plus de l'arrivée d'huile 4 depuis la pompe à huile, les principaux piquages (non illustrés) de la rampe d'alimentation principale 2 concernent des canaux d'alimentation vers les paliers et vers le haut moteur.According to a preferred embodiment, said shutter member comprises a strip supporting a plurality of shutters, respectively a shutter by cooling nozzle. Advantageously, said oil pump is a pressure-regulating oil pump, said device comprises means for controlling said pressure-regulating oil pump able to control said oil pump at a pressure level suitable for allowing said pump to be released. passing oil from said main feed ramp to said cooling nozzles regardless of the temperature of the oil in said main feed ramp. Thus, it is permissible to cut the oil flow of the cooling nozzles as long as the temperature of the oil has not reached the predetermined threshold temperature, while leaving the possibility of reactivating this flow rate by appropriate control of the temperature. pressure-controlled oil pump, if special conditions still require cooling the pistons even though the temperature of the oil in the main supply manifold is below the threshold temperature. According to a preferred embodiment, said pressure-regulating oil pump may be a pressure-regulating oil pump with two pressure levels, a low level and a high level, respectively. Alternatively, said pressure regulating oil pump may be a continuously variable pressure controlled oil pump. Other features and advantages of the invention will appear on reading the following description of a particular embodiment of the invention, given by way of indication but not limitation, with reference to the accompanying drawings in which: Figure 1 illustrates an embodiment of the piston cooling device according to the invention, in a first operating configuration corresponding to a closed position of the flow rate of the pistons cooling jets ("closed jets"); FIG. 2 illustrates the device of FIG. 1 in a second operating configuration corresponding to a position of release of the flow rate of the cooling jets of the pistons ("flow jets"); FIG. 3 is a diagram illustrating the evolution of the pressure in the intermediate oil chamber as a function of the temperature of the oil in the main feed ramp; - Figure 4 is a diagram illustrating the resulting displacement of the actuating member and from the closure member, depending on the temperature of the oil in the main supply ramp; Figure 5 is a diagram illustrating the percentage of aperture resulting from the piston cooling nozzles as a function of the oil temperature in said main supply manifold. The oil supply device 1 for lubricating an internal combustion engine and for cooling the engine pistons comprises an oil pump (not shown) and an oil circuit comprising a main feed ramp 2 for dispensing. oil from the oil pump to the various lubrication positions of the engine as well as to the piston cooling nozzles, respectively 31 to 34 for throwing oil towards the engine pistons. The example illustrated in Figure 1 corresponds to a motor consisting of four cylinders in line, with a single cooling nozzle 31-34 per piston of a cylinder. However, the device which will be described in more detail below may also be applied to other motor architectures (for example V), consisting of N cylinders (3, 5, 6, 8, etc.) and M piston cooling nozzles (for example each piston is cooled by two nozzles). In the remainder of the description, the term "jet" means an oil supply duct having a reduction of the oil passage section. In the example illustrated in FIG. 1, the nozzles 31-34 are connected directly to the main supply ramp 2. In a variant, they can be connected to the latter by means of supply channels. In addition to the arrival of oil 4 from the oil pump, the main taps (not shown) of the main feed ramp 2 relate to supply channels to the bearings and up engine.
Pour la mise en oeuvre de l'invention, la pompe à huile est préférentiellement une pompe à huile à régulation de pression, permettant de réguler la pression de l'huile indépendamment du régime moteur. Dans la suite de la description, l'invention sera décrite avec une pompe à huile régulée en pression de type «On/Off», c'est-à-dire permettant de réguler la pression à deux niveaux de pression, respectivement un niveau bas et un niveau haut, au choix. Selon un mode de réalisation préféré, le niveau bas (pression la plus faible) sera utilisé comme base pour le fonctionnement du dispositif, tout au moins pendant la phase de montée en température du moteur, et le niveau haut servira à « forcer » l'ouverture des gicleurs de refroidissement des pistons, en cas de besoin pour la fiabilité des pistons, comme il sera décrit ultérieurement. En variante, on peut également utiliser une pompe à huile pilotée en pression continûment variable, permettant de réguler la pression de l'huile à tout niveau de pression compris entre une valeur basse et une valeur haute. L'homme de l'art saurait alors apporter les modifications nécessaires à l'utilisation conjointe avec l'invention décrite par la suite en relation avec l'utilisation d'une pompe à régulation de pression de type «On/Off». Selon l'invention, le système de refroidissement des pistons pilotés par la température de l'huile dans la rampe d'alimentation principale 2, se compose de deux parties principales, à savoir un organe d'actionnement 5 libre en translation longitudinalement par rapport à la rampe d'alimentation principale 2 et un organe d'obturation 6, solidaire de l'organe d'actionnement 5 et apte à obturer ou libérer les passages d'huile vers les gicleurs de refroidissement 3134 sous l'action du déplacement en translation de l'organe d'actionnement 5.For the implementation of the invention, the oil pump is preferably a pressure-regulating oil pump, for regulating the oil pressure independently of the engine speed. In the following description, the invention will be described with a pressure pump oil pressure type "On / Off", that is to say, to regulate the pressure at two pressure levels, respectively a low level and a high level, as desired. According to a preferred embodiment, the low level (the lowest pressure) will be used as a basis for the operation of the device, at least during the engine warm-up phase, and the high level will be used to "force" the engine. opening the piston cooling jets, if necessary for the reliability of the pistons, as will be described later. Alternatively, one can also use a continuously variable pressure controlled oil pump, to regulate the pressure of the oil at any pressure level between a low value and a high value. Those skilled in the art would then make the necessary modifications for use in conjunction with the invention described later in connection with the use of an "On / Off" pressure regulating pump. According to the invention, the cooling system of the pistons driven by the temperature of the oil in the main feed ramp 2, consists of two main parts, namely an actuating member 5 free in translation longitudinally with respect to the main feed ramp 2 and a closure member 6, integral with the actuating member 5 and able to close or release the oil passages to the cooling nozzles 3134 under the action of the translational movement of the actuating member 5.
Ce système de refroidissement est préférentiellement intégré dans la rampe d'alimentation principale 2 du moteur, comme illustré aux figures 1 et 2. En variante, la partie organe d'actionnement du système peut être positionnée en dehors de la rampe d'alimentation principale 2, à l'une de ses extrémités. L'organe d'obturation 6 des gicleurs de refroidissement 31-34 peut être de façon générale n'importe quel dispositif permettant d'ouvrir et de fermer les passages d'huile des gicleurs de refroidissement 31-34 connectés à la rampe d'alimentation principale 2 du moteur (ou directement les gicleurs si ceux-ci sont fixés directement sur la rampe), l'ouverture/fermeture étant gérée par un mouvement de translation appliqué au dispositif par l'organe d'actionnement 5.This cooling system is preferably integrated in the main power supply ramp 2 of the engine, as shown in FIGS. 1 and 2. In a variant, the actuator portion of the system may be positioned outside the main supply ramp 2 at one of its ends. The closure member 6 of the cooling nozzles 31-34 may generally be any device for opening and closing the oil passages of the cooling nozzles 31-34 connected to the feed ramp. main 2 of the engine (or directly the nozzles if they are fixed directly on the ramp), the opening / closing being managed by a translational movement applied to the device by the actuating member 5.
Selon l'exemple de réalisation illustré aux figures 1 et 2, l'organe d'obturation 6 comprend une réglette 61 constituée d'une tige supportant une pluralité d'obturateurs 62, respectivement un obturateur 62 par gicleur 31-34 de refroidissement de piston. La réglette 61 peut être maintenue dans la rampe principale par un ou plusieurs supports de maintien 63. Ces supports de maintien 63 sont ajourés le plus largement possible pour permettre à l'huile de circuler dans la rampe d'alimentation principale avec le minimum de pertes de charge hydrauliques. La forme interne de ces supports de maintien 63 coïncide avec la forme de la tige de la réglette 61, pour lui permettre de coulisser en translation au travers des supports de maintien 63. Le jeu entre la tige de la réglette 61 et les supports de maintien 63 est optimisé pour permettre un bon maintien du dispositif dans la rampe d'alimentation principale 2, tout en minimisant les frottements tige/supports, de manière à perturber le moins possible le fonctionnement du dispositif. De manière préférentielle, la tige de la réglette 61 supportant les obturateurs 62 présente une forme qui n'est pas de révolution (par exemple une forme pentagonale), ce qui, couplée à une forme interne correspondante des supports de maintien 63, lui permettra d'éviter de tourner autour de son axe en fonctionnement. Dans l'exemple de la figure 4, la réglette 61 est amenée en une position dans laquelle les gicleurs de refroidissement 31-34 sont obturés par les obturateurs respectifs 62 supportés par la réglette 61 (débit d'huile coupé, pas de refroidissement), par l'action du déplacement en translation de l'organe d'actionnement 5 à laquelle la réglette 61 est fixée et dont le mouvement est fonction de la température de l'huile dans la rampe d'alimentation principale 2, comme il sera vu plus en détail par la suite. Par contre, dans la configuration de fonctionnement illustrée à la figure 5, la réglette 61 a subi un mouvement de translation généré par l'organe d'actionnement 5 de telle sorte à être amenée dans une position dans laquelle les gicleurs de refroidissement 31-34 ne sont plus obturés par les obturateurs respectifs 62 supportés par la réglette 61 et sont donc aptes à débiter de l'huile vers les pistons pour leur refroidissement. En variante, le mouvement de translation généré par l'organe d'actionnement 5 peut être transformé en mouvement de rotation (par des moyens divers que l'homme de l'art saurait adapter), pour être utilisé avec un organe d'obturation des gicleurs de refroidissement des pistons piloté apte à être piloté par un mouvement de rotation. Côté organe d'actionnement 5, la réglette 61 de l'organe d'obturation 6 est fixée à un poussoir d'actionnement 51 apte à coulisser dans l'espace interne de la rampe d'alimentation principale 2 et qui partage cet espace interne en une chambre d'huile intermédiaire 21 et une chambre d'huile principale 22. Du côté de la chambre d'huile principale 22, le poussoir d'actionnement 51 subit une pression d'huile constante égale à la pression de l'huile dans la rampe d'alimentation principale 2, régulée par la pompe à huile à son niveau bas (par exemple à 2.5 bar). Par ailleurs, dans la chambre d'huile intermédiaire 21, un ressort 52 vient en appui sur le poussoir d'actionnement 51 et exerce une pression dessus. La raideur du ressort 52 est choisie pour être constante dans la plage de variation de température de l'huile. Le poussoir d'actionnement peut alors coulisser sous la poussée du ressort jusqu'à une position maximale où il vient en appui contre une butée destinée à délimiter la course du poussoir.According to the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 1 and 2, the closure member 6 comprises a strip 61 consisting of a rod supporting a plurality of shutters 62, respectively a shutter 62 by nozzle 31-34 for cooling the piston . The slide 61 can be maintained in the main ramp by one or more holding supports 63. These holding supports 63 are perforated as widely as possible to allow the oil to circulate in the main supply ramp with the minimum of losses. hydraulic loads. The internal shape of these holding supports 63 coincides with the shape of the rod of the slide 61, to allow it to slide in translation through the holding supports 63. The clearance between the rod of the slide 61 and the support brackets 63 is optimized to allow a good maintenance of the device in the main supply ramp 2, while minimizing the rod / support friction, so as to disturb the least possible operation of the device. Preferably, the rod of the strip 61 supporting the shutters 62 has a shape which is not of revolution (for example a pentagonal shape), which, coupled with a corresponding internal shape of the holding supports 63, will allow it to avoid turning around its axis during operation. In the example of FIG. 4, the strip 61 is brought into a position in which the cooling nozzles 31-34 are closed by the respective shutters 62 supported by the strip 61 (cut oil flow rate, no cooling), by the action of the displacement in translation of the actuating member 5 to which the slide 61 is fixed and whose movement is a function of the temperature of the oil in the main feed ramp 2, as will be seen more in detail thereafter. On the other hand, in the operating configuration illustrated in FIG. 5, the strip 61 has undergone a translation movement generated by the actuating member 5 so as to be brought into a position in which the cooling nozzles 31-34 are no longer closed by the respective shutters 62 supported by the slide 61 and are therefore able to deliver oil to the pistons for cooling. As a variant, the translational movement generated by the actuating member 5 can be transformed into rotational movement (by various means that those skilled in the art can adapt), to be used with a closure member of the controlled cooling jets of the pistons adapted to be driven by a rotational movement. On the actuating member 5, the slider 61 of the closure member 6 is attached to an actuating pusher 51 slidable in the internal space of the main feed ramp 2 and which shares this internal space with an oil intermediate chamber 21 and a main oil chamber 22. On the side of the main oil chamber 22, the actuating pusher 51 undergoes a constant oil pressure equal to the pressure of the oil in the oil chamber. main feed ramp 2, regulated by the oil pump at its low level (for example at 2.5 bar). Furthermore, in the intermediate oil chamber 21, a spring 52 bears on the actuating pusher 51 and exerts pressure thereon. The stiffness of the spring 52 is chosen to be constant in the temperature range of the oil. The actuating pusher can then slide under the thrust of the spring to a maximum position where it abuts against an abutment for delimiting the stroke of the pusher.
Selon un mode de réalisation, le ressort 52 peut être précontraint, c'est-à- dire qu'il applique une force sur le poussoir d'actionnement 51 quelle que soit la longueur du ressort permise par le dispositif, pour réduire sa longueur et donc améliorer la compacité du système. La chambre d'huile intermédiaire 21 est délimitée par la surface interne de la rampe d'alimentation principale et par la face du poussoir d'actionnement 51 qui est en contact avec le ressort 52. De manière préférentielle, le volume d'huile contenu dans cette la chambre d'huile intermédiaire 21 sera réduit au minimum, de manière à optimiser la réactivité du dispositif, c'est-à-dire le temps de réponse en déplacement du poussoir d'actionnement 51 par rapport à une variation de température de l'huile dans rampe d'alimentation principale 2. Le mouvement du poussoir d'actionnement 51 est fonction de la température de l'huile dans la rampe d'alimentation principale 2. Pour ce faire, le principe de fonctionnement de l'organe d'actionnement consiste à associer, en série, deux pertes de charge hydrauliques de type différent dans le 20 déplacement de l'huile, de manière à obtenir dans la chambre d'huile intermédiaire 21 une pression d'huile qui dépende de la température de l'huile dans la rampe d'alimentation principale 2. La première perte de charge est de type «couche mince» et varie significativement avec la température de l'huile dans la rampe d'alimentation principale comme il sera expliqué plus loin, tandis 25 que la seconde est de type «gicleur». Nous allons maintenant décrire plus en détail les moyens permettant de générer ces deux pertes de charge en série de type différent, qui permettent de faire varier la pression dans la chambre d'huile intermédiaire en fonction de la température de l'huile et partant, agissent sur le déplacement en translation du poussoir d'actionnement 51. 30 S'agissant des moyens permettant de générer la perte de charge de type « couche mince », ils sont mis en oeuvre au moyen d'une liaison 53 agencée au niveau du poussoir d'actionnement 51, permettant de réaliser un écoulement d'huile en couche mince sur une longueur donnée entre la chambre d'huile principale 22 et la chambre d'huile intermédiaire 21 de la rampe d'alimentation principale 2. Pour ce faire, le poussoir d'actionnement 51 est de longueur L et présente une forme cylindrique avec un diamètre DM légèrement inférieur au diamètre DR de l'espace interne de la rampe d'alimentation principale 2. Le poussoir d'actionnement permet ainsi de créer un écoulement d'huile en couche mince, d'épaisseur e, de longueur L, et de largeur I = Tr.(DM+DR)/2. Pour la bonne mise en oeuvre de l'ensemble, la rampe d'alimentation principale 2 du moteur devra préférentiellement être de forme cylindrique (diamètre constant, pas d'angle de dépouille).According to one embodiment, the spring 52 may be prestressed, that is to say that it applies a force on the actuating pusher 51 regardless of the length of the spring allowed by the device, to reduce its length and therefore improve the compactness of the system. The intermediate oil chamber 21 is delimited by the inner surface of the main supply ramp and by the face of the actuating pusher 51 which is in contact with the spring 52. Preferably, the volume of oil contained in this the intermediate oil chamber 21 will be reduced to a minimum, so as to optimize the reactivity of the device, that is to say the response time in displacement of the actuating pusher 51 with respect to a temperature variation of the oil in the main feed ramp 2. The movement of the actuating pusher 51 is a function of the temperature of the oil in the main feed ramp 2. To do this, the principle of operation of the feed member Actuation consists in associating, in series, two hydraulic pressure losses of different type in the displacement of the oil, so as to obtain in the intermediate oil chamber 21 an oil pressure which depends on the temperature. The first pressure drop is of the "thin layer" type and varies significantly with the temperature of the oil in the main feed ramp as will be explained later, while the second is of the "nozzle" type. We will now describe in more detail the means for generating these two types of pressure losses in series of different types, which make it possible to vary the pressure in the intermediate oil chamber as a function of the temperature of the oil and therefore act on the translational displacement of the actuating pusher 51. As for the means for generating the "thin-film" pressure drop, they are implemented by means of a link 53 arranged at the pusher actuation 51, allowing a thin film of oil flow over a given length between the main oil chamber 22 and the intermediate oil chamber 21 of the main feed ramp 2. To do this, the pusher actuator 51 is of length L and has a cylindrical shape with a diameter DM slightly smaller than the diameter DR of the internal space of the main feed ramp 2. The actuating pusher Thus, it is possible to create an oil flow in a thin layer, of thickness e, length L, and width I = Tr (DM + DR) / 2. For the proper implementation of the assembly, the main feed ramp 2 of the engine should preferably be of cylindrical shape (constant diameter, no clearance angle).
Par ailleurs, s'agissant des moyens permettant de générer la perte de charge de type « gicleur », ils sont réalisés au moyen d'un perçage 54 réalisé dans la chambre d'huile intermédiaire 21. Dans la chambre d'huile intermédiaire est ainsi réalisé un perçage 54 de diamètre DG, qui débouche dans le carter inférieur du moteur. La pression (air + brouillard d'huile) dans le carter inférieur du moteur est assez proche de la pression atmosphérique et peut-être considérée comme relativement constante (au regard des pressions d'huile en jeu dans le système) et inférieure à la pression d'huile dans la rampe principale et à la pression d'huile dans la chambre intermédiaire 21. L'huile s'écoule donc, via le perçage 54 de diamètre DG, de la chambre d'huile intermédiaire 21 vers le carter inférieur du moteur (et retombe dans le carter d'huile du moteur). Ce perçage réalise une perte de charge de type « gicleur» sur l'écoulement d'huile, dont les détails seront fournis ci- après. Le diamètre DG de ce perçage sera choisi préférentiellement le plus faible possible (tout en permettant le fonctionnement correct du dispositif complet, en relation avec les autres dimensions et caractéristiques du système, en particulier les dimensions de l'écoulement en couche mince), de manière à réduire le débit de la« fuite» d'huile de la rampe d'alimentation principale vers le carter inférieur. En effet, cette « fuite » représente un débit d'huile que la pompe a dû comprimer, mais qui retombe dans le bac à huile, générant ainsi une perte d'énergie.Moreover, as regards the means for generating the "jet" type pressure drop, they are produced by means of a bore 54 made in the intermediate oil chamber 21. In the intermediate oil chamber is thus realized a bore 54 of diameter DG, which opens into the lower casing of the engine. The pressure (air + oil mist) in the engine crankcase is quite close to atmospheric pressure and can be considered relatively constant (with regard to the oil pressures involved in the system) and below the pressure of oil in the main ramp and at the oil pressure in the intermediate chamber 21. The oil therefore flows, via the bore 54 of diameter DG, from the intermediate oil chamber 21 to the lower casing of the engine (and falls back into the engine oil sump). This drilling produces a pressure drop type "nozzle" on the oil flow, details of which will be provided below. The diameter DG of this hole will preferably be chosen as small as possible (while allowing the correct operation of the complete device, in relation to the other dimensions and characteristics of the system, in particular the dimensions of the thin-layer flow), so to reduce the flow of oil "leakage" from the main supply ramp to the lower sump. Indeed, this "leak" represents a flow of oil that the pump had to compress, but which falls back into the oil tank, thus generating a loss of energy.
Ainsi, du côté de la chambre d'huile intermédiaire 21, le poussoir d'actionnement 51 subit une pression d'huile égale à la pression de l'huile dans la chambre d'huile intermédiaire 21. Cette pression dans la chambre d'huile intermédiaire 21 dépend en particulier du dimensionnement des deux pertes de charge (en couche mince et de type gicleur) et de la température de l'huile.Thus, on the side of the intermediate oil chamber 21, the actuating pusher 51 undergoes an oil pressure equal to the pressure of the oil in the intermediate oil chamber 21. This pressure in the oil chamber intermediate 21 depends in particular on the dimensioning of the two pressure losses (thin layer and nozzle type) and the temperature of the oil.
Plus précisément, concernant la liaison 53 permettant de réaliser un écoulement en couche mince de l'huile, elle est caractérisée par le fait que l'épaisseur e de cet écoulement est très faible, en particulier par rapport aux autres dimensions de l'écoulement que sont la longueur L de l'écoulement et sa largeur I. En particulier, la condition de couche mince de l'écoulement relie l'épaisseur e de l'écoulement à sa longueur L de la manière suivante : E = -e «1 et E. Re < 1 {1} L où Re est le nombre de Reynolds de l'écoulement Re = U .L {2} V avec U la vitesse caractéristique de l'écoulement, L la longueur de l'écoulement et y la viscosité cinématique de l'huile. Pour une largeur d'écoulement I, la perte de charge hydraulique aux bornes de cet écoulement en couche mince sera : AP, - 12puLQ {3} m 1.e3 Avec : API, : perte de charge hydraulique aux bornes de la couche mince, p : masse volumique de l'huile, y : viscosité cinématique de l'huile, L : longueur de l'écoulement I: largeur de l'écoulement (avec I = Tr.(Dm+DR)/2 {4}) e = épaisseur de l'écoulement (ici e= (DR- DM)/2 {5}) Q : débit volumique de l'écoulement passant dans la couche mince. Dans le cas présent, AP,', = (Pression d'huile dans la rampe d'alimentation principale) - (Pression d'huile dans la chambre d'huile intermédiaire) {6} Dans la formule ci-dessus de la perte de charge aux bornes de la couche mince, on peut noter que la viscosité cinématique de l'huile intervient au numérateur. Or, la viscosité d'une huile varie significativement avec la température. Aussi, la perte de charge aux bornes de la couche mince varie significativement avec la température de l'huile, sachant que la masse volumique varie quant à elle peu avec la température. Par ailleurs, cette perte de charge évolue linéairement en fonction du débit (à une température d'huile donnée).More specifically, concerning the connection 53 making it possible to produce a thin-layer flow of the oil, it is characterized in that the thickness e of this flow is very small, in particular with respect to the other dimensions of the flow than are the length L of the flow and its width I. In particular, the thin-film condition of the flow connects the thickness e of the flow to its length L in the following manner: E = -e "1 and E. Re <1 {1} L where Re is the Reynolds number of the flow Re = U .L {2} V with U the characteristic velocity of the flow, L the length of the flow and y the viscosity kinematic of the oil. For a flow width I, the hydraulic pressure drop across this thin layer flow will be: AP, - 12puLQ {3} m 1.e3 With: API,: hydraulic head loss across the thin layer, p: density of the oil, y: kinematic viscosity of the oil, L: length of the flow I: width of the flow (with I = Tr (Dm + DR) / 2 {4}) e = flow thickness (here e = (DR-DM) / 2 {5}) Q: flow rate of the flow passing through the thin layer. In this case, AP, ', = (Oil pressure in the main supply manifold) - (Oil pressure in the intermediate oil chamber) {6} In the above formula for the loss of load at the terminals of the thin layer, it can be noted that the kinematic viscosity of the oil intervenes in the numerator. However, the viscosity of an oil varies significantly with temperature. Also, the pressure drop across the thin layer varies significantly with the temperature of the oil, knowing that the density varies little with the temperature. Moreover, this pressure drop evolves linearly as a function of flow (at a given oil temperature).
Concernant la perte de charge de type « gicleur » mise en oeuvre au moyen du perçage cylindrique 54 de diamètre DG, la perte de charge hydraulique s'écrit de la façon suivante : Apg Q2 {7} 2.(S.Cd)2 Avec : A Pg : perte de charge hydraulique aux bornes du gicleur constitué par le perçage 54, p : masse volumique de l'huile, S : la section géométrique du gicleur (ici S = Tr.DG2/4 {8}) Cd : le coefficient de débit du perçage, et Q : le débit volumique de l'écoulement à travers le perçage. Dans le cas présent, 4Pg= (Pression d'huile dans la chambre d'huile intermédiaire) - (Pression d'huile dans le carter inférieur du moteur) {9} Le coefficient de débit Cd du perçage (gicleur) dépend de la géométrie du gicleur et du nombre de Reynolds de l'écoulement, qui dépend lui-même de la viscosité cinématique de l'huile (cf. {2}). On notera ici que la perte de charge de type gicleur évolue comme le carré du débit (et non plus linéairement comme dans le cas de l'écoulement en couche mince). Par ailleurs, le débit volumique Q traversant la couche mince et le perçage 54 est identique, puisque ces deux pertes de charge sont positionnées en série. L'association en série de ces deux pertes de charge de types différents, dont la perte de charge aux bornes de l'écoulement en couche mince qui dépend significativement de la température de l'huile, permet ainsi d'obtenir une pression d'huile clans la chambre d'huile intermédiaire qui variera avec la température de l'huile. En variante, ces deux pertes de charge pourraient également être associée en série en sens inverse par rapport à ce qui vient d'être décrit, à savoir le perçage formant gicleur en premier côté chambre d'huile principale, puis l'écoulement en couche mince côté du carter inférieur du moteur. Si l'on fait maintenant le bilan des forces appliquées sur le poussoir d'actionnement 51 fixé à la réglette 61 d'obturateurs 62 (en négligeant les forces de gravité), d'une part, le poussoir d'actionnement est soumis à une force proportionnelle à la différence de pression d'huile APcm = (Pression d'huile dans la rampe d'alimentation principale) - (Pression d'huile dans la chambre d'huile intermédiaire), qui s'applique sur la face du poussoir d'actionnement 51 à laquelle est fixée la réglette 61 et, d'autre part, le poussoir d'actionnement 51 est également soumis à la force exercée par le ressort 52 sur la face opposée (F=k.X + F0, avec F la force appliquée, k la raideur du ressort, X la compression (déplacement) du ressort, et FO sa précontrainte). La position du poussoir d'actionnement 51 et donc de la réglette 61 d'obturateurs 62 dans la rampe d'alimentation principale 2 est fonction de ce bilan des forces. Or, comme il a été vu précédemment, APcm dépend significativement de la température de l'huile, de telle sorte que l'on peut en déduire que la position de la réglette 61 d'obturateurs 62 dans la rampe d'alimentation principale 2 est fonction de la température de l'huile.With regard to the pressure drop of the "nozzle" type implemented by means of the cylindrical bore 54 of diameter DG, the hydraulic head loss can be written as follows: Apg Q2 {7} 2. (S.Cd) 2 With : A Pg: hydraulic pressure drop across the nozzle constituted by the hole 54, p: density of the oil, S: the geometrical section of the nozzle (here S = Tr.DG2 / 4 {8}) Cd: the drilling rate coefficient, and Q: the volume flow rate of the flow through the bore. In the present case, 4Pg = (Oil pressure in the intermediate oil chamber) - (Oil pressure in the lower crankcase of the engine) {9} The flow coefficient Cd of the drilling (nozzle) depends on the geometry of the jet and the Reynolds number of the flow, which itself depends on the kinematic viscosity of the oil (see {2}). It should be noted here that the jet-type pressure drop changes as the square of the flow (and no longer linearly as in the case of thin-film flow). Furthermore, the volume flow Q passing through the thin layer and the hole 54 is identical, since these two pressure losses are positioned in series. The series combination of these two pressure losses of different types, whose pressure drop across the thin-layer flow which depends significantly on the oil temperature, thus makes it possible to obtain an oil pressure. in the intermediate oil chamber which will vary with the temperature of the oil. Alternatively, these two pressure losses could also be associated in series in opposite direction with respect to what has just been described, namely the drilling forming a nozzle in the first side of the main oil chamber, and then the flow in a thin layer. side of the crankcase of the engine. If it is now the balance of the forces applied to the actuating pusher 51 attached to the strip 61 of shutters 62 (neglecting the forces of gravity), on the one hand, the actuating pusher is subjected to force proportional to the difference in oil pressure APcm = (Oil pressure in the main supply manifold) - (Oil pressure in the intermediate oil chamber), which is applied on the face of the oil pusher actuation 51 to which is fixed the strip 61 and, on the other hand, the actuating pusher 51 is also subjected to the force exerted by the spring 52 on the opposite face (F = kX + F0, with F the applied force , k the stiffness of the spring, X the compression (displacement) of the spring, and FO its prestressing). The position of the actuating pusher 51 and thus of the shutter strip 61 in the main supply rail 2 is a function of this balance of forces. However, as has been seen previously, APcm depends significantly on the temperature of the oil, so that it can be deduced that the position of the strip 61 of shutters 62 in the main feed ramp 2 is depending on the temperature of the oil.
Typiquement, le dispositif sera dimensionné de manière que plus la température d'huile est élevée, plus la pression dans la chambre d'huile intermédiaire 21 sera élevée, et donc plus la réglette 61 d'obturateurs 62 sera déplacée dans le sens de la libération des passages d'huile vers les gicleurs, selon la figure 2.Typically, the device will be dimensioned so that the higher the oil temperature, the higher the pressure in the intermediate oil chamber 21, and therefore the shutter strip 61 will be moved in the direction of release. oil passages to the nozzles, according to Figure 2.
Ainsi, on peut dimensionner le dispositif de manière à ce que, jusqu'à atteindre une température de seuil, la position de la réglette 61 d'obturateurs 62 vienne fermer les gicleurs 31-34, coupant donc le refroidissement des pistons, comme représenté sur la figure 1. Lorsque la température de l'huile dans la rampe d'alimentation principale atteint ou dépasse cette température de seuil, la position de la réglette 61 d'obturateurs 62 ouvre les gicleurs, activant donc le refroidissement des pistons, comme représenté sur la Figure 2. Le dispositif est dimensionné pour une température de seuil prédéterminée. Ce dimensionnement dépend des caractéristiques de l'écoulement d'huile en couche mince formé par la liaison 53 associée à l'écoulement, du perçage 54, du ressort 52 et de sa précontrainte, de la position initiale (abscisse) des obturateurs 62 par rapport aux gicleurs de refroidissement 31-34 fixés à la rampe principale, du niveau de régulation en pression de la pompe à huile, et des caractéristiques de l'huile, notamment sa viscosité.Thus, it is possible to dimension the device so that, until a threshold temperature is reached, the position of the shutter strip 61 comes to close the nozzles 31-34, thus cutting off the cooling of the pistons, as shown in FIG. When the temperature of the oil in the main supply manifold reaches or exceeds this threshold temperature, the position of the shutter strip 61 opens the nozzles, thus activating the cooling of the pistons, as shown in FIG. Figure 2. The device is sized for a predetermined threshold temperature. This dimensioning depends on the characteristics of the thin-film oil flow formed by the connection 53 associated with the flow, the bore 54, the spring 52 and its prestressing, the initial position (abscissa) of the shutters 62 relative to the cooling nozzles 31-34 attached to the main boom, the pressure regulation level of the oil pump, and the characteristics of the oil, in particular its viscosity.
Avantageusement, pour limiter le déplacement en translation de la réglette 61 pour les plus basses températures et pour les plus hautes températures (de manière à améliorer la compacité du dispositif), une butée pourra être agencée de chaque côté du poussoir d'actionnement 51, définissant ainsi les déplacements minimum et maximum possibles de la réglette. Comme expliqué précédemment, le niveau bas (pression la plus faible) de régulation de la pression d'huile par la pompe à huile de type « On/Off » sera utilisé comme base, tout au moins pendant la phase de montée en température du moteur, et le niveau haut servira à « forcer » l'ouverture des gicleurs de refroidissement des pistons 31-34, en cas de besoin pour la fiabilité des pistons. Le dispositif sera ainsi dimensionné de manière à ce que, quelle que soit la température de l'huile, les gicleurs de refroidissement des pistons 31-34 soient ouverts lorsque la pompe à huile régule sur son niveau de pression haut, par exemple avec le positionnement de la butée. Ainsi, ce pilotage de la pompe à huile à régulation de pression permet malgré tout, si besoin, et même si le moteur n'est pas encore chaud, de réactiver le débit dans les gicleurs de refroidissement pour refroidir les pistons si leur fiabilité le nécessite. Lorsque le calculateur du moteur détecte ne plus être dans les conditions ci-dessus, alors il fait revenir la consigne de régulation en pression de la pompe à huile à son niveau bas (ce qui doit refermer les gicleurs de refroidissement des pistons, à moins que la température de l'huile ait monté suffisamment entre temps pour atteindre la température de seuil du dispositif). Soit l'exemple d'application numérique suivant pour le dimensionnement du dispositif, dont les résultats sont illustrés en référence aux graphiques des figures 3 à 5 : - Pression de l'huile dans la rampe d'alimentation principale 2 : constante et régulée à 2.5 bar par la pompe à huile à régulation de pression régulée à son niveau bas. - Pression dans le carter inférieur du moteur : constante = 1.05 bar. - Epaisseur de la liaison 53 formant l'écoulement en couche mince : e = 0.15 mm. - Diamètre du perçage 54 formant gicleur : DG = 0.8 mm. - Ressort 52 : raideur 2 N/mm, précontrainte de 65 N. - Diamètre des canaux des gicleurs de refroidissement des pistons 31-34 fixés à la rampe d'alimentation principale 2 : 4 mm. - Température de seuil choisie pour le début d'ouverture des gicleurs de refroidissement des pistons 31-34 : 80°C.Advantageously, to limit the displacement in translation of the strip 61 for the lowest temperatures and for the highest temperatures (so as to improve the compactness of the device), a stop may be arranged on each side of the actuating pusher 51, defining thus the minimum and maximum displacements of the slider. As previously explained, the low level (lowest pressure) of oil pressure regulation by the On / Off type oil pump will be used as a basis, at least during the engine warm-up phase. , and the high level will be used to "force" the opening of the piston cooling nozzles 31-34, if necessary for the reliability of the pistons. The device will be dimensioned so that, whatever the temperature of the oil, the cooling nozzles 31-34 of the pistons are open when the oil pump regulates on its high pressure level, for example with the positioning of the stop. Thus, this control of the pressure-regulating oil pump still allows, if necessary, and even if the engine is not yet hot, to reactivate the flow rate in the cooling nozzles to cool the pistons if their reliability requires it. . When the engine computer detects that it is no longer in the above conditions, then it returns the pressure regulation setpoint of the oil pump to its low level (which must close the piston cooling jets, unless the temperature of the oil rose sufficiently in the meantime to reach the threshold temperature of the device). That is the following example of digital application for sizing the device, the results of which are illustrated with reference to the graphs of FIGS. 3 to 5: - Oil pressure in the main feed ramp 2: constant and regulated at 2.5 bar by the pressure regulated oil pump at its low level. - Pressure in the lower crankcase of the engine: constant = 1.05 bar. Thickness of the connection 53 forming the flow in a thin layer: e = 0.15 mm. - Diameter of the drilling 54 forming nozzle: DG = 0.8 mm. - Spring 52: stiffness 2 N / mm, prestressing 65 N. - Diameter of the channels of the cooling nozzles of pistons 31-34 fixed to the main supply rail 2: 4 mm. - Threshold temperature chosen for the opening opening of the piston cooling nozzles 31-34: 80 ° C.
Bien entendu, d'autres dimensionnements et compromis sont possibles, pour un résultat équivalent ou proche. Comme le montre le graphique de la figure 3, la pression d'huile dans la chambre d'huile intermédiaire évolue bien en fonction de la température dans la rampe d'alimentation principale dans les conditions de dimensionnement prédéfinies. Cette évolution est liée à la présence en série des deux pertes de charge hydrauliques de type différent, respectivement aux bornes de l'écoulement en couche mince et aux bornes du perçage formant gicleur, dont les valeurs évoluent différemment en fonction de la température de l'huile dans la rampe d'alimentation principale. Le graphique de la figure 4 illustre alors le déplacement résultant (en mm) du poussoir d'actionnement et de la réglette d'obturateur. Il apparaît qu'on obtient une amplitude de déplacement de 12 mm environ sur la plage de température d'huile balayée -10°C à 140°C), ce qui est largement suffisant pour assurer l'ouverture/fermeture des gicleurs de refroidissement des pistons, lesquels ont typiquement un diamètre de 4 mm.Of course, other sizing and compromise are possible, for an equivalent or similar result. As shown in the graph of Figure 3, the oil pressure in the intermediate oil chamber changes well with the temperature in the main supply manifold under predefined design conditions. This evolution is linked to the series presence of two hydraulic pressure losses of different types, respectively at the terminals of the thin-layer flow and at the terminals of the nozzle bore, the values of which vary differently as a function of the temperature of the nozzle. oil in the main feed ramp. The graph of FIG. 4 then illustrates the resultant displacement (in mm) of the actuation pusher and the shutter strip. It appears that a displacement amplitude of about 12 mm is obtained over the swept oil temperature range of -10 ° C. to 140 ° C., which is largely sufficient to ensure the opening / closing of the cooling nozzles pistons, which typically have a diameter of 4 mm.
On note que la réglette commence à se déplacer plus significativement aux alentours d'une température d'huile de 80°C. Enfin, le graphique de la figure 9 décrit le pourcentage d'ouverture résultant des gicleurs de refroidissement des pistons en fonction de la température de l'huile dans la rampe d'alimentation principale. Ainsi, il apparaît que les gicleurs de refroidissement commencent à s'ouvrir à une température d'huile de 80°C correspondant à la température de seuil prédéterminé et, en outre, que l'ouverture se fait rapidement. En effet, les gicleurs sont totalement ouverts pour une température d'huile de 100°C, permettant alors un refroidissement maximum des pistons (plein débit). Grâce à l'invention, lors de la phase de montée en température du moteur (par exemple après un démarrage à froid), couper le débit des gicleurs permet d'accélérer la montée en température des pistons et des fûts, ce qui se traduit par une réduction des frottements moteur (donc un gain en consommation de carburant) et par une réduction des émissions de polluants (en particulier de type hydrocarbures imbrûlés ou partiellement brûlés HC, et monoxyde de carbone CO) via des températures de paroi plus élevées. En outre, couper le débit d'huile passant par les gicleurs de refroidissement des pistons permet de réduire le débit d'huile total à générer par la pompe à huile et ainsi de réduire le travail mécanique nécessaire à l'entraînement de cette pompe (prélevé sur le couple moteur), ce qui se traduit au final par un gain en consommation de carburant. Selon les mêmes principes que ceux exposés ci-dessus, l'organe d'actionnement et l'organe d'obturation pourraient également être utilisés pour piloter les débits d'huile dans les autres branches du circuit d'huile reliées à la rampe d'alimentation principale au lieu de, ou en complément, du pilotage du débit d'huile dans les gicleurs de refroidissement des pistons. 20Note that the ruler starts to move more significantly around an oil temperature of 80 ° C. Finally, the graph of Figure 9 describes the percentage of opening resulting from the pistons cooling nozzles as a function of the temperature of the oil in the main supply manifold. Thus, it appears that the cooling nozzles begin to open at an oil temperature of 80 ° C corresponding to the predetermined threshold temperature and, furthermore, that the opening is done quickly. Indeed, the nozzles are fully open for an oil temperature of 100 ° C, allowing maximum cooling of the pistons (full flow). Thanks to the invention, during the temperature rise phase of the engine (for example after a cold start), cutting the flow of the nozzles makes it possible to accelerate the rise in temperature of the pistons and the drums, which results in a reduction in engine friction (thus a gain in fuel consumption) and in a reduction of pollutant emissions (in particular of unburnt or partially burned hydrocarbons HC, and carbon monoxide CO) via higher wall temperatures. In addition, cutting the flow of oil passing through the cooling nozzles of the pistons reduces the total oil flow to be generated by the oil pump and thus reduce the mechanical work required to drive this pump (sampled on the engine torque), which ultimately results in a gain in fuel consumption. According to the same principles as those described above, the actuating member and the shutter member could also be used to control the oil flow rates in the other branches of the oil circuit connected to the ramp. main supply instead of or in addition to controlling the oil flow rate in the piston cooling nozzles. 20
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