FR3026783A1

FR3026783A1 - INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: FR3026783A1
Application number: FR1459613A
Authority: FR
Inventors: Philippe Gauthier
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2014-10-07
Filing date: 2014-10-07
Publication date: 2016-04-08
Anticipated expiration: 2034-10-07
Also published as: FR3026783B1

Abstract

Le moteur à combustion interne (100) comporte un carter-cylindre (1), un vilebrequin (2) monté mobile en rotation dans une chambre de lubrification de vilebrequin et une came d'actionnement (7) d'un mécanisme annexe (10) entrainée par le vilebrequin, la came d'actionnement étant montée sur un arbre déporté (8) par rapport au vilebrequin et agencé dans ladite chambre de lubrification, le moteur comportant en outre des moyens d'entrainement (3,4,5) de la came d'actionnement par le vilebrequin.The internal combustion engine (100) comprises a crankcase (1), a crankshaft (2) rotatably mounted in a crankcase lubrication chamber and an actuating cam (7) of an auxiliary mechanism (10). driven by the crankshaft, the actuating cam being mounted on a shaft remote (8) relative to the crankshaft and arranged in said lubrication chamber, the motor further comprising drive means (3,4,5) of the actuating cam by the crankshaft.

Description

Moteur à combustion interne L'invention concerne un moteur à combustion interne comportant, en particulier, un dispositif d'entrainement d'un 5 mécanisme annexe tel qu'une pompe haute pression. Actuellement, afin d'entrainer un mécanisme annexe comme une pompe haute pression, les moteurs à combustion interne comprennent une came d'actionnement ou d'activation qui est installée sur un arbre d'un vilebrequin du moteur à combustion 10 interne. Une telle came d'activation génère une augmentation de la masse du vilebrequin. D'autre part, du fait de sa forme, une telle came d'actionnement peut générer un déséquilibre plus ou moins important du vilebrequin. Ce déséquilibre est difficile à gérer du fait de l'excentricité du profil de came 15 de la came d'actionnement. Un but de l'invention est de fournir un moteur combustion interne comportant un dispositif d'entrainement d'un mécanisme annexe qui n'implique pas un déséquilibre du vilebrequin et réduit de manière optimale l'augmentation de la 20 masse du vilebrequin. A cet effet, il est prévu, selon l'invention, un moteur à combustion interne comportant un carter-cylindre, un vilebrequin et une came d'actionnement d'un mécanisme annexe entrainée par le vilebrequin, la came d'actionnement étant 25 montée sur un arbre déporté par rapport au vilebrequin, le moteur comportant en outre des moyens d'entrainement de la came d'actionnement par le vilebrequin. Ainsi, le fait de prévoir la came d'actionnement du mécanisme annexe sur un arbre déporté par rapport au 30 vilebrequin permet de s'affranchir d'une came d'actionnement de l'art antérieur fixée sur le vilebrequin 2 qui présenterait, de ce fait, de grandes dimensions et donc une masse importante sur ledit vilebrequin et donc une génération d'un déséquilibre du fait de son excentricité.FIELD OF THE INVENTION The invention relates to an internal combustion engine comprising, in particular, a device for driving an auxiliary mechanism such as a high-pressure pump. Currently, in order to drive an auxiliary mechanism such as a high pressure pump, the internal combustion engines comprise an actuation or activation cam which is installed on a shaft of a crankshaft of the internal combustion engine. Such an activation cam generates an increase in the mass of the crankshaft. On the other hand, because of its shape, such an actuating cam can generate a more or less imbalance of the crankshaft. This imbalance is difficult to manage because of the eccentricity of the cam profile 15 of the actuating cam. An object of the invention is to provide an internal combustion engine comprising a drive mechanism of an auxiliary mechanism which does not involve an imbalance of the crankshaft and optimally reduces the increase in the mass of the crankshaft. For this purpose, it is provided, according to the invention, an internal combustion engine comprising a crankcase, a crankshaft and an actuating cam of an auxiliary mechanism driven by the crankshaft, the actuating cam being mounted. on a shaft offset from the crankshaft, the motor further comprising means for driving the actuating cam by the crankshaft. Thus, the fact of providing the actuating cam of the auxiliary mechanism on a shaft offset from the crankshaft makes it possible to dispense with an actuating cam of the prior art fixed on the crankshaft 2 which would have, of this fact, large dimensions and therefore a large mass on said crankshaft and therefore a generation of an imbalance due to its eccentricity.

Avantageusement, mais facultativement, le moteur combustion interne selon l'invention présente au moins l'une des caractéristiques techniques supplémentaires suivantes : - l'arbre déporté est monté sur au moins deux paliers 5 fixés sur une face inférieure du carter-cylindre ; - l'arbre déporté est monté dans un alésage aménagé au niveau d'une face d'extrémité du carter-cylindre ; - les moyens d'entrainement comprennent le système d'entrainement d'une pompe à huile du moteur ; 10 - les moyens d'entrainement comportent un train de pignons ; - les moyens d'entrainement comprennent une chaine ou une courroie ; - les moyens d'entrainement et l'arbre déporté sont 15 montés au niveau d'une face d'extrémité dite « de distribution » du carter-cylindre ; - les moyens d'entrainement et l'arbre déporté sont montés au niveau d'une face d'extrémité dite « d'accouplement boîte de vitesse » du carter-cylindre ; et, 20 - le mécanisme annexe entrainé est une pompe haute pression. De plus, il est aussi prévu selon l'invention un groupe motopropulseur pour un véhicule automobile qui comporte un moteur à combustion interne présentant au moins l'une des 25 caractéristiques techniques précédentes. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaitront lors de la description ci-après, d'un mode de réalisation ainsi que de variantes. Aux dessins annexés : - La figure 1 est une vue tridimensionnelle partielle 30 d'un mode de réalisation d'un moteur à combustion interne selon l'invention; La figure 2 illustre une vue tridimensionnelle partielle d'un dispositif d'actionnement d'un mécanisme annexe monté sur le moteur à combustion interne de la figure 1 ; La figure 3 est une vue tridimensionnelle partielle 5 d'une première variante de réalisation d'un moteur combustion interne selon l'invention; La figure 4 illustre une vue tridimensionnelle partielle d'un dispositif d'actionnement d'un mécanisme annexe monté sur le moteur à combustion interne de la figure 3 ; 10 - La figure 5 est une vue tridimensionnelle partielle d'une deuxième variante de réalisation d'un moteur combustion interne selon l'invention; et, La figure 6 illustre une vue tridimensionnelle partielle d'un dispositif d'actionnement d'un mécanisme annexe 15 monté sur le moteur à combustion interne de la figure 5. En référence aux figures 1 et 2, nous allons décrire un mode de réalisation d'un moteur à combustion interne 100 selon l'invention. Ici, comme dans les autres figures, ne sont 20 illustrés que les éléments et composant du moteur à combustion interne 100 selon l'invention qui sont nécessaires à la compréhension de l'invention. Le moteur à combustion interne 100 selon l'invention comporte un carter-cylindre 1 qui présente une face 25 d'extrémité 21. Dans ce carter-cylindre 1, le moteur à combustion interne 100 selon l'invention comporte un vilebrequin 2 qui est monté mobile en rotation dans une chambre de lubrification de vilebrequin. Il est entendu par chambre de lubrification de vilebrequin la chambre formée par 30 une chambre de bielles dans le carter-cylindre 1 et du volume limité par le carter inférieur du moteur. Au niveau de la face d'extrémité 21 du carter-cylindre 1, le vilebrequin 2 comporte un premier élément d'entrainement 3. De manière connue en soi, le premier élément d'entrainement 3 est un pignon. Ce premier élément d'entrainement 3 coopère avec un élément de liaison 5 afin d'entrainer un deuxième élément d'en trainement 4. L'élément de liaison est ici une chaine. En variante de réalisation, l'élément de liaison 5 est une courroie de 5 préférence « humide » ou encore un train de pignons. De manière similaire au premier élément d'entrainement 3, le deuxième élément d'entrainement 4 est un pignon. Le deuxième élément d'entrainement 4 est fixé à un arbre 8 déporté par rapport au vilebrequin 2, ledit arbre est parallèle audit 10 vilebrequin et il est monté mobile en rotation dans ladite chambre de lubrification de vilebrequin. Ici, l'arbre 8 une face inférieure 22 du carter- déporté est situé sur cylindre 1 du moteur l'invention de sorte 15 d'entrainement 4 soit dans interne 100 selon ce que le deuxième élément un plan du premier élément à combustion d'entrainement 3 au niveau de la face d'extrémité 21. L'arbre 8 déporté est muni d'une came d'actionnement 7 d'un mécanisme annexe 10, ici une pompe à haute pression par exemple. L'arbre 8 déporté est maintenu axialement et radialement par un 20 ensemble de paliers 6, ici au nombre de deux répartis de part et d'autre de la came d'actionnement 7, fixé au carter-cylindre 1 par l'intermédiaire de vis de fixation 9. L'ensemble des premier 3 et deuxième 4 éléments d'entrainement et de l'élément de liaison 5 forme des moyens 25 d'entrainement de la came d'actionnement 7 par le vilebrequin 3. Selon un mode de réalisation préférentiel, le carter-cylindre comprend une bosse s'étendant sensiblement de manière orthogonale à l'axe de l'arbre déporté et qui entoure une 30 chambre sensiblement cylindrique secondaire. Ladite bosse comporte une surface plane de connexion orthogonale à l'axe de la chambre cylindrique. Ladite surface de connexion est de manière préférentielle obtenue par usinage et entoure une ouverture de connexion. Le mécanisme annexe, ici une pompe haute pression, est monté selon l'axe de la chambre et comprend une extrémité extérieure qui débouche de ladite ouverture de connexion. Il est fixé contre la surface plane de la bosse. Une telle implantation permet d'utiliser une came d'actionnement 7 qui est plus petite donc qui présente une masse relativement faible. De plus, le fait que l'arbre 8 portant la came d'actionnement 7 soit déporté par rapport au vilebrequin permet à ce que l'excentricité de la came 10 d'actionnement 7 ne vienne pas généré un déséquilibre au niveau du vilebrequin 2. Au surplus, le premier élément d'entraînement 3 monté sur le vilebrequin 2 est symétrique de révolution (donc pas de déséquilibre généré par une quelconque excentricité) et présente une faible masse par construction. 15 Le mécanisme annexe comporte de façon avantageuse un corps implanté dans la chambre secondaire connectée à la chambre de bielles. De ce fait, la came d'actionnement ainsi que le corps du mécanisme annexe sont aspergés par les jets et vapeurs d'huile projetés à l'intérieur de la chambre de 20 bielles par une pompe à huile et bénéficient donc d'une lubrification sans besoin de circuit de lubrification spécifique. Dans une variante de réalisation, la came d'actionnement 7 est une came présentant deux lobes, ce qui permet 25 d'effectuer deux mouvements alternatifs par tour vilebrequin transmis au mécanisme annexe. En référence aux figures 3 et 4, nous allons décrire une première variante de réalisation du moteur à combustion interne 100 selon l'invention. Cette variante de réalisation 30 ne se différencie du mode de réalisation précédent des figures 1 et 2 que du point de vue du montage de l'arbre 8 déporté sur lequel est monté la came d'actionnement 7. En effet, dans cette variante de réalisation d'un moteur à combustion interne 100 selon l'invention, l'arbre 8 déporté est maintenu 35 radialement dans un alésage 11 réalisé à cet effet dans le carter-cylindre 1. L'alésage 11 est débouchant sur la face d'extrémité 21 du carter-cylindre 1. Axialement selon un axe de l'arbre 8 déporté, ce dernier est arrêté, au niveau de la face d'extrémité 21 par des moyens de retenu 13,14. Les moyens de retenu comprennent, ici, une collerette 13 prévue sur l'arbre 8 déporté et un couvercle 14 fixé sur la face d'extrémité 21 du carter-cylindre 1 et coopérant avec la collerette 13. D'autre part, l'alésage 11 comporte au moins un palier 12 situé au niveau d'un fond de l'alésage 11.Advantageously, but optionally, the internal combustion engine according to the invention has at least one of the following additional technical characteristics: the remote shaft is mounted on at least two bearings 5 fixed on a lower face of the crankcase; - The offset shaft is mounted in a bore arranged at an end face of the crankcase; the drive means comprise the drive system of an engine oil pump; The drive means comprise a gear train; the drive means comprise a chain or a belt; the drive means and the offset shaft are mounted at a so-called "distribution" end face of the crankcase; - The drive means and the remote shaft are mounted at an end face called "gear box coupling" of the crankcase; and, 20 - the driven auxiliary mechanism is a high pressure pump. In addition, it is also provided according to the invention a powertrain for a motor vehicle which comprises an internal combustion engine having at least one of the preceding technical characteristics. Other advantages and features of the invention will appear in the description below, of an embodiment as well as variants. In the accompanying drawings: FIG. 1 is a partial three-dimensional view of an embodiment of an internal combustion engine according to the invention; FIG. 2 illustrates a partial three-dimensional view of an actuating device of an auxiliary mechanism mounted on the internal combustion engine of FIG. 1; FIG. 3 is a partial three-dimensional view of a first variant embodiment of an internal combustion engine according to the invention; FIG. 4 illustrates a partial three-dimensional view of an actuating device of an auxiliary mechanism mounted on the internal combustion engine of FIG. 3; FIG. 5 is a partial three-dimensional view of a second variant embodiment of an internal combustion engine according to the invention; and, FIG. 6 illustrates a partial three-dimensional view of an actuating device of an auxiliary mechanism 15 mounted on the internal combustion engine of FIG. 5. With reference to FIGS. 1 and 2, an embodiment will be described. of an internal combustion engine 100 according to the invention. Here, as in the other figures, only the elements and components of the internal combustion engine 100 according to the invention are illustrated which are necessary for the understanding of the invention. The internal combustion engine 100 according to the invention comprises a crankcase 1 which has an end face 21. In this crankcase 1, the internal combustion engine 100 according to the invention comprises a crankshaft 2 which is mounted movable in rotation in a crankshaft lubrication chamber. By crankcase lubrication chamber is meant the chamber formed by a connecting rod chamber in the crankcase 1 and the volume limited by the lower crankcase of the engine. At the end face 21 of the crankcase 1, the crankshaft 2 comprises a first driving element 3. In a manner known per se, the first driving element 3 is a pinion. This first driving element 3 cooperates with a connecting element 5 in order to drive a second driving element 4. The connecting element is here a chain. In an alternative embodiment, the connecting element 5 is a preferably "wet" belt or a gear train. In a similar manner to the first driving element 3, the second driving element 4 is a pinion. The second drive element 4 is fixed to a shaft 8 offset from the crankshaft 2, said shaft is parallel to said crankshaft and is rotatably mounted in said crankcase lubrication chamber. Here, the shaft 8 a lower face 22 of the remote casing is located on cylinder 1 of the motor so that the drive 4 is internally 100 in accordance with which the second element a plane of the first combustion element of drive 3 at the end face 21. The remote shaft 8 is provided with an actuating cam 7 of an auxiliary mechanism 10, here a high pressure pump for example. The offset shaft 8 is held axially and radially by a set of bearings 6, here two in number, distributed on either side of the actuating cam 7, fastened to the crankcase 1 by means of screws 9. The assembly of the first 3 and second 4 driving elements and the connecting element 5 form means 25 for driving the actuating cam 7 by the crankshaft 3. According to a preferred embodiment , the crankcase comprises a boss extending substantially orthogonal to the axis of the remote shaft and surrounding a substantially cylindrical secondary chamber. Said boss comprises a planar connecting surface orthogonal to the axis of the cylindrical chamber. Said connection surface is preferably obtained by machining and surrounds a connection opening. The auxiliary mechanism, here a high pressure pump, is mounted along the axis of the chamber and comprises an outer end which opens out of said connection opening. It is fixed against the flat surface of the bump. Such an implantation makes it possible to use an actuating cam 7 which is smaller and therefore has a relatively small mass. In addition, the fact that the shaft 8 carrying the actuating cam 7 is offset relative to the crankshaft allows the eccentricity of the actuating cam 7 does not come to generate an imbalance at the crankshaft 2. In addition, the first drive element 3 mounted on the crankshaft 2 is symmetrical of revolution (thus no imbalance generated by any eccentricity) and has a low mass by construction. The auxiliary mechanism advantageously comprises a body implanted in the secondary chamber connected to the connecting rod chamber. As a result, the actuating cam and the body of the auxiliary mechanism are sprayed by the oil jets and vapors thrown inside the connecting rod chamber by an oil pump and thus benefit from lubrication without need specific lubrication circuit. In an alternative embodiment, the actuating cam 7 is a cam having two lobes, which makes it possible to perform two reciprocating movements per crankshaft revolution transmitted to the auxiliary mechanism. Referring to Figures 3 and 4, we will describe a first embodiment of the internal combustion engine 100 according to the invention. This variant of embodiment 30 differs from the previous embodiment of FIGS. 1 and 2 only from the point of view of the mounting of the remote shaft 8 on which the actuating cam 7 is mounted. In fact, in this variant embodiment of an internal combustion engine 100 according to the invention, the offset shaft 8 is held radially in a bore 11 formed for this purpose in the crankcase 1. The bore 11 is opening on the end face 21 of the crankcase 1. Axially along an axis of the remote shaft 8, the latter is stopped, at the end face 21 by retaining means 13,14. The retaining means comprise, here, a flange 13 provided on the remote shaft 8 and a cover 14 fixed on the end face 21 of the crankcase 1 and cooperating with the flange 13. On the other hand, the bore 11 comprises at least one bearing 12 located at a bottom of the bore 11.

Les autres éléments sont identiques que pour le mode de réalisation illustré aux figures 1 et 2. Dans cette variante de réalisation, un rayon maximum dans lequel est inscrite la came d'actionnement 7 est dans un masque des diamètres des paliers 12 afin de ne pas avoir à rapporter des chapeaux de paliers et donc simplifier et réduire les opérations de montages. Maintenant, en référence aux figures 5 et 6, nous allons décrire une deuxième variante du moteur à combustion interne 100 selon l'invention. Dans cette variante de réalisation, le moteur à combustion interne 100 selon l'invention comprenant, de manière connue en soi, une pompe à huile 19 entrainée par le vilebrequin 2, le dispositif d'actionnement d'un mécanisme annexe est intégré au dispositif d'actionnement de la pompe à huile 19 déjà présent. Le dispositif d'actionnement de la pompe à huile 19 comporte des moyens d'entrainement 30,40,50 similaires au moyens d'entrainement 3,4,5 précédemment décrits : une premier élément d'entrainement 30 (comme un pignon) monté sur le vilebrequin 2, un deuxième élément d'entrainement 40 (comme un pignon) monté sur un arbre primaire 17 de la pompe à huile et un élément de liaison 50 (telle qu'une chaine, une courroie ou autre) coopérant avec les premier 30 et deuxième 40 éléments d'entrainement. Dans cette variante de réalisation du moteur à combustion interne 100 selon l'invention, l'arbre primaire 17 de la pompe à huile comprend un premier pignon 15 qui, par engrènement, entraine un deuxième pignon 16 monté sur un arbre 18 déporté comprenant la came d'actionnement 7 du mécanisme annexe 10. L'arbre 18 déporté est arrêté axialement selon son axe et radialement, 5 tout en restant libre à rotation autour de son axe, par le corps de la pompe à huile 19 par l'intermédiaire de paliers. Ici, sont illustrés des premier 15 et deuxième 16 pignons qui sont dentés et qui coopèrent l'un avec l'autre directement. En variante, les premier 15 et deuxième 16 pignons sont reliés à 10 l'aide d'une chaine ou d'une courroie humide ou encore par un train de pignons. L'ensemble des solutions qui viennent d'être décrite en référence aux différentes figures 1 à 6 permettent de s'affranchir d'une came d'actionnement fixée sur le 15 vilebrequin 2 qui présenterait, de ce fait, de grandes dimensions et donc une masse importante sur ledit vilebrequin et donc une génération d'un déséquilibre du fait de son excentricité. Il est à noter que la face d'extrémité 21 du carter- 20 cylindre 1 du moteur à combustion interne 100 selon l'invention est soit la face distribution du carter-cylindre, soit la face d'accouplement du moteur à combustion interne 100 selon l'invention avec une boite de vitesse. Le moteur à combustion interne 100 selon l'invention qui 25 vient d'être décrit est monté au sein d'un groupe motopropulseur qui est destiné à équiper un véhicule automobile. Bien entendu, il est possible d'apporter à l'invention de nombreuses modifications sans pour autant sortir du cadre de 30 celle-ci.The other elements are identical to that for the embodiment illustrated in FIGS. 1 and 2. In this variant embodiment, a maximum radius in which the actuating cam 7 is inscribed is in a mask of the diameters of the bearings 12 in order not to have to report bearing caps and thus simplify and reduce assembly operations. Now, with reference to FIGS. 5 and 6, we will describe a second variant of the internal combustion engine 100 according to the invention. In this variant embodiment, the internal combustion engine 100 according to the invention comprises, in a manner known per se, an oil pump 19 driven by the crankshaft 2, the device for actuating an auxiliary mechanism is integrated in the device of the invention. actuation of the oil pump 19 already present. The actuating device of the oil pump 19 comprises 30,40,50 drive means similar to the drive means 3,4,5 previously described: a first driving element 30 (like a pinion) mounted on the crankshaft 2, a second driving element 40 (like a pinion) mounted on a primary shaft 17 of the oil pump and a connecting element 50 (such as a chain, a belt or the like) cooperating with the first 30 and second 40 training elements. In this variant embodiment of the internal combustion engine 100 according to the invention, the primary shaft 17 of the oil pump comprises a first pinion 15 which, by meshing, drives a second pinion 16 mounted on a remote shaft 18 comprising the cam 7 of the auxiliary mechanism 10. The remote shaft 18 is axially and axially stopped, while remaining free to rotate about its axis, by the body of the oil pump 19 via bearings . Here are illustrated first and second 16 pinions which are toothed and which cooperate with each other directly. Alternatively, the first 15 and second 16 sprockets are connected with a wet chain or belt or by a gear train. All of the solutions which have just been described with reference to the various FIGS. 1 to 6 make it possible to dispense with an actuating cam fixed on the crankshaft 2, which would therefore have large dimensions and therefore a large diameter. large mass on said crankshaft and therefore a generation of an imbalance due to its eccentricity. It should be noted that the end face 21 of the crankcase 1 of the internal combustion engine 100 according to the invention is either the distribution face of the crankcase or the coupling face of the internal combustion engine 100 according to the invention. the invention with a gearbox. The internal combustion engine 100 according to the invention which has just been described is mounted within a powertrain which is intended to equip a motor vehicle. Of course, it is possible to bring to the invention many modifications without departing from the scope thereof.

Claims

REVENDICATIONS1. Internal combustion engine (100) comprising a crankcase (1), a crankshaft (2) rotatably mounted in a crankcase lubrication chamber and an actuating cam (7) of a driven auxiliary mechanism (10). by the crankshaft, characterized in that the actuating cam is mounted on a remote shaft (8) with respect to the crankshaft and arranged in said lubrication chamber, the motor further comprising drive means (3,4,5 30,40,50) of the actuating cam by the crankshaft.

2. Motor according to claim 1, characterized in that the crankcase comprises a connecting boss extending orthogonally to the axis of said remote shaft.

3. Motor according to claim 2, characterized in that the connecting boss surrounds a secondary chamber connected to the lubrication chamber.

4. Motor according to claim 3, characterized in that the connecting boss comprises an outer planar connection surface surrounding a connection opening.

5. Motor according to claim 4, characterized in that the auxiliary mechanism is fixed against the connection surface and comprises a body inserted into the secondary chamber.

6. Motor according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the offset shaft is mounted on at least two bearings (6) fixed on a lower face of the crankcase.

7. Motor according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the offset shaft is mounted in a bore (11) arranged at an end face of the crankcase and opening into the chamber of Connecting rods. Motor according to one of claims 6 or 7, characterized in that the drive means comprise the drive system of an engine oil pump. 9. Motor according to one of claims 6 to 8, characterized in that the drive means and the offset shaft are mounted at a so-called end face "distribution" of the crankcase. 10. Engine according to one of claims 6 to 9, characterized in that the driven auxiliary mechanism is a high pressure pump. 11. Power train for a motor vehicle comprising an internal combustion engine according to one of claims 1 to 10.