FR3074252A1 - ENGINE OIL TANK - Google Patents
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Abstract
Réservoir d'huile (5) pour un moteur, caractérisé en ce qu'il comprend une première cloison (20) séparant le réservoir d'huile (5) en deux compartiments (41, 42) adjacents, les deux compartiments (41, 42) étant destinés à recevoir de l'huile en provenance directe d'organes (3) du moteur, la première cloison (20) comprenant au moins une première ouverture (21) calibrée pour limiter un débit d'huile entre les deux compartiments (41, 42).Oil tank (5) for an engine, characterized in that it comprises a first partition (20) separating the oil reservoir (5) into two adjacent compartments (41, 42), the two compartments (41, 42 ) being intended to receive oil directly from the engine members (3), the first partition (20) comprising at least a first opening (21) calibrated to limit an oil flow between the two compartments (41); , 42).
Description
Réservoir d’huile pour moteurEngine oil tank
La présente invention concerne un réservoir d’huile pour moteur. L’invention concerne également un groupe motopropulseur comprenant un tel réservoir d’huile. Enfin l’invention concerne un véhicule comprenant un tel réservoir d’huile ou un tel groupe motopropulseur.The present invention relates to an engine oil tank. The invention also relates to a power train comprising such an oil tank. Finally, the invention relates to a vehicle comprising such an oil tank or such a powertrain.
Les constructeurs automobiles cherchent sans cesse à optimiser la consommation en énergie des véhicules. Dans le cas de véhicules comprenant un moteur avec un système de lubrification, la viscosité de l’huile, et donc la température de l’huile, joue un rôle important dans le rendement du moteur. Pour optimiser la consommation en énergie de tels véhicules, il convient donc de chauffer rapidement l’huile lors d’un démarrage du moteur. Une première solution consiste à réduire la quantité d’huile en circulation dans le système de lubrification. Toutefois, cette solution présente l’inconvénient de réduire l’intervalle de vidange à cause d’un vieillissement accéléré de l’huile ce qui n’est pas souhaitable pour limiter le coût d’entretien du véhicule.Car manufacturers are constantly seeking to optimize the energy consumption of vehicles. In the case of vehicles comprising an engine with a lubrication system, the viscosity of the oil, and therefore the temperature of the oil, plays an important role in the performance of the engine. To optimize the energy consumption of such vehicles, it is therefore necessary to quickly heat the oil when the engine is started. A first solution is to reduce the amount of oil circulating in the lubrication system. However, this solution has the drawback of reducing the oil change interval due to accelerated aging of the oil, which is not desirable in order to limit the cost of maintaining the vehicle.
Une deuxième solution consiste en l’utilisation d’un système de lubrification comprenant des réservoirs multiples permettant de réduire la quantité d’huile en circulation dans le moteur lors du démarrage. Ces systèmes comprennent outre plusieurs réservoirs, des vannes de communication et/ou plusieurs pompes à huiles. Leur complexité provoque un problème de fiabilité or une quantité d’huile insuffisante pour lubrifier le moteur, notamment à pleine charge peut endommager irréversiblement le moteur. De plus, de l’huile peut rester emprisonnée pendant une durée aléatoire dans l’un de ces réservoirs. Un tel phénomène entraîne une usure non uniforme de l’huile et donc une obligation de remplacer l’huile à des intervalles rapprochés. Enfin, de tels systèmes sont complexes à vidanger. De l’huile peut rester emprisonnée dans le système de lubrification à moins de procéder à une dépose complète du carter d’huile, ce qui est une opération longue et coûteuse.A second solution consists in the use of a lubrication system comprising multiple tanks making it possible to reduce the amount of oil circulating in the engine during starting. These systems include, in addition to several tanks, communication valves and / or several oil pumps. Their complexity causes a reliability problem, or an insufficient quantity of oil to lubricate the engine, especially at full load can irreversibly damage the engine. In addition, oil can remain trapped for a random period in one of these tanks. Such a phenomenon leads to non-uniform wear of the oil and therefore an obligation to replace the oil at close intervals. Finally, such systems are complex to drain. Oil can get trapped in the lubrication system unless the oil pan is completely removed, which is time consuming and costly.
Le but de l’invention est de fournir un dispositif de réservoir d’huile remédiant aux inconvénients ci-dessus et améliorant les dispositifs de réservoir connus de l’art antérieur. En particulier, l’invention cherche une solution de dispositif de réservoir simple à fabriquer, fiable et offrant la possibilité d’accélérer le réchauffement de l’huile lors du démarrage du moteur.The object of the invention is to provide an oil tank device overcoming the above drawbacks and improving the tank devices known from the prior art. In particular, the invention seeks a solution for a tank device which is simple to manufacture, reliable and which offers the possibility of accelerating the heating of the oil when the engine starts.
L’invention se rapporte à un réservoir d’huile pour un moteur comprenant une première cloison séparant le réservoir d’huile en deux compartiments adjacents, les deux compartiments étant destinés à recevoir de l’huile en provenance directe d’organes du moteur, la première cloison comprenant au moins une première ouverture calibrée pour limiter un débit d’huile entre les deux compartiments.The invention relates to an oil tank for an engine comprising a first partition separating the oil tank into two adjacent compartments, the two compartments being intended to receive oil coming directly from engine components, the first partition comprising at least one first opening calibrated to limit an oil flow between the two compartments.
L’au moins une première ouverture peut être calibrée pour limiter un débit d’huile à basse température entre les deux compartiments et pour ne pas ou peu limiter un débit d’huile à haute température entre les deux compartiments.The at least one first opening can be calibrated to limit a flow of oil at low temperature between the two compartments and to not or little limit a flow of oil at high temperature between the two compartments.
La première cloison peut comprendre une série d’ouvertures sensiblement identiques, notamment une série d’ouvertures de forme circulaire.The first partition may include a series of substantially identical openings, in particular a series of circular openings.
La première cloison peut s’étendre sensiblement verticalement entre les deux compartiments.The first partition can extend substantially vertically between the two compartments.
La première cloison peut comprendre un matériau de faible conductivité thermique, notamment la première cloison peut comprendre un matériau plastique et/ou un matériau en fibre composite.The first partition may comprise a material of low thermal conductivity, in particular the first partition may comprise a plastic material and / or a composite fiber material.
La première cloison peut comprendre une ouverture de trop-plein, notamment une ouverture rectangulaire agencée dans une partie supérieure de la première cloison.The first partition may include an overflow opening, in particular a rectangular opening arranged in an upper part of the first partition.
Le réservoir d’huile peut comprendre un premier compartiment et un deuxième compartiment, le premier compartiment étant séparé du deuxième compartiment par la première cloison, le réservoir d’huile comprenant une deuxième cloison s’étendant sensiblement horizontalement au dessus du deuxième compartiment, la deuxième cloison comprenant au moins une deuxième ouverture calibrée pour limiter un débit d’huile en provenance d’organes du moteur vers le deuxième compartiment.The oil tank may include a first compartment and a second compartment, the first compartment being separated from the second compartment by the first partition, the oil tank comprising a second partition extending substantially horizontally above the second compartment, the second partition comprising at least one second opening calibrated to limit a flow of oil from engine components to the second compartment.
L’au moins une deuxième ouverture peut être calibrée pour limiter un débit d’huile à basse température en provenance d’organes du moteur vers le deuxième compartiment et pour ne pas ou peu limiter un débit d’huile à haute température en provenance d’organes du moteur vers le deuxième compartiment.The at least one second opening can be calibrated to limit a flow of oil at low temperature from engine components to the second compartment and to not or little limit a flow of oil at high temperature from engine parts to the second compartment.
La première cloison peut être fixée à la deuxième cloison, notamment la première cloison et la deuxième cloison peuvent être fixées ensemble selon un de leur bord, et/ou la première cloison et la deuxième cloison peuvent former une seule et même pièce.The first partition can be fixed to the second partition, in particular the first partition and the second partition can be fixed together along one of their edges, and / or the first partition and the second partition can form a single piece.
La première cloison peut comprendre une première série d’ouvertures sensiblement identiques entre elles et la deuxième cloison peut comprendre une deuxième série d’ouvertures sensiblement identiques entre elles, la surface totale des ouvertures de la première série d’ouvertures étant strictement inférieure à la surface totale des ouvertures de la deuxième série d’ouvertures, et/ou la surface moyenne des ouvertures de la première série d’ouvertures étant strictement inférieure à la surface moyenne des ouvertures de la deuxième série d’ouvertures, et/ou la profondeur des ouvertures de la première série d’ouvertures étant strictement supérieure à la profondeur des ouvertures de la deuxième série d’ouvertures.The first partition may include a first series of substantially identical openings and the second partition may include a second series of substantially identical openings, the total area of the openings in the first series of openings being strictly less than the area total of the openings of the second series of openings, and / or the average surface of the openings of the first series of openings being strictly less than the average surface of the openings of the second series of openings, and / or the depth of the openings of the first series of openings being strictly greater than the depth of the openings of the second series of openings.
L’invention se rapporte également à un groupe motopropulseur pour véhicule automobile comprenant des organes destinés à être lubrifiés avec de l’huile, un réservoir d’huile tel que défini précédemment et une pompe à huile reliée à une unique crépine, la crépine étant positionnée de sorte à n’aspirer de l’huile que dans le premier compartiment du réservoir d’huile.The invention also relates to a powertrain for a motor vehicle comprising members intended to be lubricated with oil, an oil reservoir as defined above and an oil pump connected to a single strainer, the strainer being positioned. so that only oil is drawn into the first compartment of the oil tank.
L’invention se rapporte également à véhicule automobile comprenant un réservoir d’huile tel que défini précédemment ou un groupe motopropulseur tel que défini précédemment.The invention also relates to a motor vehicle comprising an oil tank as defined above or a powertrain as defined above.
L’invention se rapporte également à un procédé de fonctionnement d’un réservoir d’huile d’un groupe motopropulseur tel que défini précédemment, comprenant :The invention also relates to a method of operating a powertrain oil tank as defined above, comprising:
- une première étape lors de laquelle la pompe à huile aspire de l’huile à basse température dans le premier compartiment, un niveau d’huile dans le deuxième compartiment étant strictement supérieur à un niveau d’huile dans le premier compartiment, eta first step during which the oil pump draws oil at low temperature in the first compartment, an oil level in the second compartment being strictly greater than an oil level in the first compartment, and
- une deuxième étape lors de laquelle la pompe à huile aspire de l’huile à haute température dans le premier compartiment, un niveau d’huile dans le deuxième compartiment étant sensiblement égal à un niveau d’huile dans le premier compartiment.- a second step during which the oil pump sucks oil at high temperature in the first compartment, an oil level in the second compartment being substantially equal to an oil level in the first compartment.
Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d’un mode de réalisation particulier fait à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :These objects, characteristics and advantages of the present invention will be described in detail in the following description of a particular embodiment made without limitation in relation to the attached figures, among which:
La figure 1 est une vue schématique d’un véhicule automobile selon un mode de réalisation de l’invention.Figure 1 is a schematic view of a motor vehicle according to an embodiment of the invention.
La figure 2 est une vue schématique d’un réservoir d’huile du véhicule, le réservoir d’huile étant utilisé dans une première étape de fonctionnement.Figure 2 is a schematic view of an oil tank of the vehicle, the oil tank being used in a first stage of operation.
La figure 3 est une vue schématique du réservoir d’huile du véhicule, le réservoir d’huile étant utilisé dans une deuxième étape de fonctionnement.Figure 3 is a schematic view of the vehicle oil tank, the oil tank being used in a second operating step.
La figure 4 est une vue schématique d’une première et d’une deuxième cloison du réservoir d’huile.Figure 4 is a schematic view of a first and a second partition of the oil tank.
La figure 5 est un graphique de débits d’huile en fonction du tempsFigure 5 is a graph of oil flows as a function of time
La figure 6 est graphique de températures de l’huile en fonction du tempsFigure 6 is a graph of oil temperatures as a function of time
Sur l’ensemble des figures, les termes « haut >> et « bas >> ou « supérieur >> et « inférieur >> se rapportent à une orientation verticale en supposant que le véhicule repose sur un sol horizontal.In all of the figures, the terms "top" and "bottom" or "upper" and "lower" refer to a vertical orientation assuming that the vehicle rests on horizontal ground.
La figure 1 illustre schématiquement un véhicule 1 automobile équipé d’un groupe motopropulseur 2. Le véhicule 1 peut être de toute nature comme par exemple un véhicule particulier, un véhicule utilitaire ou un véhicule industriel. Le groupe motopropulseur 2 comprend des organes 3 destinés à être lubrifiés. En particulier, selon un mode préférentiel de réalisation, le groupe motopropulseur 2 comprend un moteur à combustion et les organes 3 sont par exemple des pistons aptes à coulisser dans des cylindres, et/ou des bielles, et/ou un vilebrequin, et/ou des arbres à cames. Ces organes 3 sont montés sur un carter 4 lui-même fixé à une caisse du véhicule.Figure 1 schematically illustrates a motor vehicle 1 equipped with a powertrain 2. The vehicle 1 can be of any kind such as for example a private vehicle, a utility vehicle or an industrial vehicle. The powertrain 2 comprises members 3 intended to be lubricated. In particular, according to a preferred embodiment, the powertrain 2 comprises a combustion engine and the members 3 are for example pistons capable of sliding in cylinders, and / or connecting rods, and / or a crankshaft, and / or camshafts. These members 3 are mounted on a casing 4 itself fixed to a body of the vehicle.
Le groupe motopropulseur 2 comprend également un réservoir d’huile 5, monté en contrebas du carter 4 destiné à recueillir de l’huile ayant lubrifié les organes 3 et qui s’écoule par gravité. Le réservoir d’huile 5 peut également être dénommé « carter d’huile >> et avoir une forme extérieure prolongeant la forme du carter 4 du groupe motopropulseur 2. Une conduite 6 est immergée dans le réservoir d’huile 5 et est équipée d’une pompe à huile 7. La pompe à huile 7 est apte à pomper l’huile dans le réservoir d’huile 5 pour l’acheminer vers les organes 3. Le groupe motopropulseur comprend ainsi un système de lubrification en circuit fermé.The powertrain 2 also includes an oil reservoir 5, mounted below the casing 4 intended to collect oil which has lubricated the members 3 and which flows by gravity. The oil tank 5 can also be called “oil pan” and have an external shape extending the shape of the casing 4 of the powertrain 2. A line 6 is immersed in the oil tank 5 and is equipped with an oil pump 7. The oil pump 7 is capable of pumping the oil into the oil tank 5 to convey it to the members 3. The power train thus comprises a lubrication system in a closed circuit.
Les figures 2 et 3 illustrent de manière plus détaillée le réservoir d’huile 5. L’huile en provenance des organes 3 peut entrer dans le réservoir d’huile 5 par le haut et sur toute la surface du réservoir d’huile. On peut considérer que le ruissellement de l’huile est globalement uniforme sur l’étendue du réservoir d’huile. C’est-à-dire, qu’on considère qu’il tombe environ autant d’huile par unité de surface d’un coté ou de l’autre du réservoir d’huile. En variante, si le ruissellement de l’huile n’est pas uniforme, le mode de réalisation décrit pourrait être simplement adapté. Le ruissellement de l’huile est symbolisé sur les figures 2 et 3 par des flèches 8 orientées vers le bas.Figures 2 and 3 illustrate in more detail the oil tank 5. The oil from the members 3 can enter the oil tank 5 from above and over the entire surface of the oil tank. It can be considered that the oil flow is generally uniform over the extent of the oil tank. That is to say, it is considered that about as much oil drops per unit area on one side or the other of the oil tank. Alternatively, if the flow of oil is not uniform, the embodiment described could be simply adapted. The flow of oil is symbolized in Figures 2 and 3 by arrows 8 pointing downwards.
Le réservoir d’huile 5 comprend un profil globalement trapézoïdal mais cette forme pourrait être tout à fait différente. Le réservoir d’huile 5 comprend un point bas 9, au niveau duquel est plongé la conduite 6. La conduite 6 peut comprendre une crépine 10 au niveau de son extrémité plongée dans le réservoir d’huile 5.The oil tank 5 includes a generally trapezoidal profile, but this shape could be entirely different. The oil tank 5 comprises a low point 9, at which the pipe 6 is immersed. The pipe 6 can comprise a strainer 10 at its end immersed in the oil tank 5.
Le réservoir d’huile 5 comprend une première cloison 20 séparant le réservoir d’huile en deux compartiments 41, 42 adjacents. Les deux compartiments 41, 42 sont destinés à recevoir de l’huile en provenance des organes 3. Toute l’huile en provenance des organes 3 tombe ou ruisselle soit dans un premier compartiment 41, soit dans un deuxième compartiment 42. Selon une projection horizontale, les deux compartiments 41, 42 peuvent avoir une surface sensiblement identique. La première cloison 20 s’étend d’un bord à l’autre du réservoir d’huile selon un plan sensiblement vertical. L’huile ne peut donc pas contourner cette cloison pour passer d’un compartiment à l’autre. En variante la première cloison 20 pourrait être inclinée par rapport à l’axe vertical. On précise que la conduite 6 débouche dans le premier compartiment 41 et uniquement dans le premier compartiment 41.The oil tank 5 comprises a first partition 20 separating the oil tank into two adjacent compartments 41, 42. The two compartments 41, 42 are intended to receive oil from the organs 3. All the oil from the organs 3 falls or trickles either into a first compartment 41 or into a second compartment 42. According to a horizontal projection , the two compartments 41, 42 may have a substantially identical surface. The first partition 20 extends from one edge to the other of the oil tank in a substantially vertical plane. Oil cannot therefore bypass this partition to go from one compartment to another. As a variant, the first partition 20 could be inclined relative to the vertical axis. It is specified that the pipe 6 opens into the first compartment 41 and only into the first compartment 41.
La première cloison 20 comprend au moins une première ouverture 21 toujours ouverte. Par « toujours ouverte >>, on comprend que l’au moins une première ouverture 21 ne comprend pas de moyen d’obturation amovible. En particulier, l’au moins une première ouverture 21 n’est pas une ouverture d’une vanne, d’une électrovanne ou d’un clapet. La première cloison 20 est donc un ensemble monobloc et rigide ne comprenant aucune pièce mobile. En variante, la première cloison 20 pourrait être formée de plusieurs éléments rigidement fixés entre eux. L’au moins une première ouverture 21 est également calibrée, autrement dit « dimensionnée », pour limiter un débit d’huile entre les deux compartiments. Ainsi, si la pression d’huile dans le deuxième compartiment 42 est supérieure à la pression d’huile dans le premier compartiment 41, l’huile pourra s’écouler du deuxième compartiment 42 vers le premier compartiment 41, mais ce débit d’écoulement sera limité par le dimensionnement de l’au moins une première ouverture 21. En d’autres termes, l’au moins une première ouverture 21 forme un ajutage entre le premier compartiment 41 et le deuxième compartiment 42.The first partition 20 includes at least one first opening 21 which is always open. By "always open", it is understood that the at least one first opening 21 does not include a removable closure means. In particular, the at least one first opening 21 is not an opening of a valve, of a solenoid valve or of a valve. The first partition 20 is therefore a one-piece and rigid assembly comprising no moving parts. As a variant, the first partition 20 could be formed from several elements rigidly fixed to each other. The at least one first opening 21 is also calibrated, in other words "dimensioned", to limit an oil flow between the two compartments. Thus, if the oil pressure in the second compartment 42 is higher than the oil pressure in the first compartment 41, the oil can flow from the second compartment 42 to the first compartment 41, but this flow rate will be limited by the dimensioning of the at least one first opening 21. In other words, the at least one first opening 21 forms a nozzle between the first compartment 41 and the second compartment 42.
En particulier, selon le mode de réalisation présenté, la première cloison 20 comprend une série d’ouvertures 22 de forme sensiblement identique et équitablement réparties sur la surface de la première cloison 20.In particular, according to the embodiment presented, the first partition 20 comprises a series of openings 22 of substantially identical shape and evenly distributed over the surface of the first partition 20.
En particulier, une surface, et/ou une forme, et/ou une profondeur, et/ou une position des ouvertures 22 sont définies pour limiter le débit d’huile entre les deux compartiments. Plus la surface des ouvertures 22 est grande plus le débit entre les deux compartiments 41, 42 pourra être important. Plus la forme des ouvertures 22 est étroite plus le débit entre les deux compartiments 41, 42 sera faible. Par exemple, à cause des contraintes d’écoulement de l’huile sur les bords de l’ouverture, une ouverture 22 en forme de fente allongée permettra un débit plus faible entre les deux compartiments qu’une ouverture circulaire de même surface, de même profondeur et de même position sur la première cloison 20. Selon le mode de réalisation présenté, les ouvertures 22 ont une forme circulaire mais en variante, elles pourraient avoir toute autre forme, par exemple une forme rectangulaire, triangulaire ou ovale. Plus la profondeur des ouvertures 22 est importante, plus le débit entre les deux compartiments 41, 42 sera faible. La profondeur d’une ouverture 22 désigne sa dimension dans le sens de l’épaisseur de la première cloison 20. Par conséquent, en considérant une épaisseur uniforme sur toute l’étendue de la première cloison, plus la cloison 20 est épaisse et plus faible sera le débit d’huile entre les deux compartiments. Enfin, la position des ouvertures 22 sur la première cloison 20 influe également le débit d’huile entre les deux compartiments 41, 42. En particulier, si une ouverture 22 est positionnée au dessus d’un niveau d’huile dans chacun des deux compartiments, le débit d’huile au travers de cette ouverture sera logiquement nul.In particular, a surface, and / or a shape, and / or a depth, and / or a position of the openings 22 are defined to limit the flow of oil between the two compartments. The larger the area of the openings 22, the greater the flow between the two compartments 41, 42. The narrower the shape of the openings 22, the lower the flow between the two compartments 41, 42. For example, because of the oil flow constraints on the edges of the opening, an opening 22 in the form of an elongated slot will allow a lower flow rate between the two compartments than a circular opening of the same surface, likewise depth and same position on the first partition 20. According to the embodiment presented, the openings 22 have a circular shape but, as a variant, they could have any other shape, for example a rectangular, triangular or oval shape. The greater the depth of the openings 22, the lower the flow between the two compartments 41, 42. The depth of an opening 22 designates its dimension in the direction of the thickness of the first partition 20. Consequently, considering a uniform thickness over the entire extent of the first partition, the thicker and thinner the partition will be the oil flow between the two compartments. Finally, the position of the openings 22 on the first partition 20 also influences the oil flow between the two compartments 41, 42. In particular, if an opening 22 is positioned above an oil level in each of the two compartments , the oil flow through this opening will logically be zero.
La première cloison comprend également une ouverture de trop-plein 23, formé par une ouverture rectangulaire agencée dans une partie supérieure de la première cloison 20. L’ouverture de trop-plein 23 est une ouverture de grande taille autorisant un débit d’huile important entre les deux compartiments. Ainsi, le niveau d’huile dans un compartiment ne peut pas dépasser la hauteur d’un bord inférieur de l’ouverture de tropplein 23 si le niveau d’huile dans l’autre compartiment est en dessous du bord inférieur de l’ouverture de trop-plein 23.The first partition also includes an overflow opening 23, formed by a rectangular opening arranged in an upper part of the first partition 20. The overflow opening 23 is a large opening allowing a large flow of oil between the two compartments. Thus, the oil level in one compartment cannot exceed the height of a lower edge of the overflow opening 23 if the oil level in the other compartment is below the lower edge of the opening overflow 23.
Préférentiellement, la première cloison comprend un matériau de faible conductivité thermique. Notamment, la première cloison peut comprendre un matériau plastique et/ou un matériau en fibre composite. Ainsi, la température moyenne de l’huile dans un compartiment peut, au moins transitoirement, être différente de la température de l’huile dans l’autre compartiment.Preferably, the first partition comprises a material of low thermal conductivity. In particular, the first partition may comprise a plastic material and / or a composite fiber material. Thus, the average temperature of the oil in one compartment may, at least temporarily, be different from the temperature of the oil in the other compartment.
Le réservoir d’huile 5 comprend également une deuxième cloison 30 s’étendant sensiblement horizontalement au dessus du deuxième compartiment 42. De manière analogue à la première cloison 20, la deuxième cloison 30 comprend au moins une deuxième ouverture 31 toujours ouverte et calibrée pour limiter un débit d’huile en provenance des organes 3 du moteur vers le deuxième compartiment 42. En particulier, selon le mode de réalisation présenté, la deuxième cloison 30 comprend une série d’ouvertures 32 identiques de forme sensiblement circulaire et équitablement réparties sur la surface de la deuxième cloison 30. Une surface, et/ou une forme, et/ou une profondeur, et/ou une position des ouvertures 32 sont définies pour limiter le débit d’huile en provenance d’organes du moteur vers le deuxième compartiment.The oil tank 5 also comprises a second partition 30 extending substantially horizontally above the second compartment 42. In a similar manner to the first partition 20, the second partition 30 comprises at least one second opening 31 always open and calibrated to limit a flow of oil from the engine members 3 to the second compartment 42. In particular, according to the embodiment presented, the second partition 30 includes a series of identical openings 32 of substantially circular shape and evenly distributed over the surface of the second partition 30. A surface, and / or a shape, and / or a depth, and / or a position of the openings 32 are defined to limit the flow of oil from engine components to the second compartment.
Comme illustré sur la figure 4, la première cloison 20 et la deuxième cloison 30 ont chacune une forme sensiblement rectangulaire et sont jointives au niveau d’un de leurs bords. Les deux cloisons peuvent être fixées ensemble au niveau de leur bord jointif, voir même elles peuvent former une seule et même pièce. Par conséquent le deuxième compartiment 42 peut avoir un volume globalement parallélépipédique, et donc constitué de six faces. Deux de ses six faces sont réalisées par la première cloison 20 et la deuxième cloison 30 et les quatre autres faces sont réalisées par les parois du réservoir d’huile 5. En variante, le deuxième compartiment, et même le premier compartiment, pourraient avoir des volumes de forme différente. Par exemple, la première ou la deuxième cloison pourrait ne pas être tout à fait plane ou tout à fait verticale. La frontière entre la première et la deuxième cloison pourrait ne pas être matérialisée par une arrête mais par une forme arrondie.As illustrated in FIG. 4, the first partition 20 and the second partition 30 each have a substantially rectangular shape and are joined at one of their edges. The two partitions can be fixed together at their joined edge, or even they can form a single piece. Consequently, the second compartment 42 may have a generally parallelepiped volume, and therefore made up of six faces. Two of its six faces are made by the first partition 20 and the second partition 30 and the other four faces are made by the walls of the oil tank 5. As a variant, the second compartment, and even the first compartment, could have volumes of different shape. For example, the first or second partition may not be completely flat or completely vertical. The border between the first and the second partition may not be materialized by a stop but by a rounded shape.
La surface totale de la série d’ouvertures 22 de la première cloison 20 correspond à la somme des surfaces de chaque ouverture 22 de la première cloison à l’exception de la surface du trop plein 23. De même, la surface totale de la série d’ouvertures 32 de la deuxième cloison 30 correspond à la somme des surfaces de chaque ouverture 32 de la deuxième cloison 30. La surface moyenne de la série d’ouvertures 22 de la première cloison 20 correspond à la somme des surfaces de chaque ouverture 22 de la première cloison à l’exception de la surface du trop plein 23 divisé par le nombre d’ouvertures 22. De même, la surface moyenne de la série d’ouvertures 32 de la deuxième cloison 30 correspond à la somme des surfaces de chaque ouverture 32 de la deuxième cloison 30 divisé par le nombre d’ouvertures 32. La profondeur d’une ouverture 22 de la première cloison désigne la dimension de l’ouverture 22 suivant un axe perpendiculaire au plan de la première cloison. L’épaisseur de la première cloison étant uniforme, ou tout au moins chacune des ouvertures 22 étant identiques aux autres ouvertures 22 de la série, la profondeur de chaque ouverture 22 est identique et correspond à l’épaisseur de la première cloison. De même, la profondeur d’une ouverture 32 de la deuxième cloison désigne la dimension de l’ouverture 32 suivant un axe perpendiculaire au plan de la deuxième cloison.The total area of the series of openings 22 of the first partition 20 corresponds to the sum of the areas of each opening 22 of the first partition with the exception of the surface of the overflow 23. Similarly, the total area of the series of openings 32 of the second partition 30 corresponds to the sum of the areas of each opening 32 of the second partition 30. The average area of the series of openings 22 of the first partition 20 corresponds to the sum of the areas of each opening 22 of the first partition with the exception of the surface of the overflow 23 divided by the number of openings 22. Similarly, the average surface of the series of openings 32 of the second partition 30 corresponds to the sum of the surfaces of each opening 32 of the second partition 30 divided by the number of openings 32. The depth of an opening 22 of the first partition designates the dimension of the opening 22 along an axis perpendicular to the plane of the first partition. The thickness of the first partition being uniform, or at least each of the openings 22 being identical to the other openings 22 in the series, the depth of each opening 22 is identical and corresponds to the thickness of the first partition. Likewise, the depth of an opening 32 of the second partition designates the dimension of the opening 32 along an axis perpendicular to the plane of the second partition.
La série d’ouvertures 22 de la première cloison et la série d’ouvertures 32 de la deuxième cloison respectent au moins l’un des trois critères suivants :The series of openings 22 of the first partition and the series of openings 32 of the second partition meet at least one of the following three criteria:
- La surface totale de la série d’ouvertures 22 de la première cloison 20 est strictement inférieure à la surface totale de la série d’ouvertures 32 de la deuxième cloison 30.- The total area of the series of openings 22 of the first partition 20 is strictly less than the total area of the series of openings 32 of the second partition 30.
- La surface moyenne de la série d’ouvertures 22 de la première cloison 20 est strictement inférieure à la surface moyenne de la série d’ouvertures 32 de la deuxième cloison 30.- The average surface of the series of openings 22 of the first partition 20 is strictly less than the average surface of the series of openings 32 of the second partition 30.
- La profondeur d’une ouverture 22 de la première cloison 20 est strictement supérieure à la profondeur d’une ouverture 32 de la deuxième cloison 30.- The depth of an opening 22 of the first partition 20 is strictly greater than the depth of an opening 32 of the second partition 30.
L’invention se rapporte également à un procédé de fonctionnement du réservoir d’huile 5 comprenant :The invention also relates to a method of operating the oil tank 5 comprising:
une première étape lors de laquelle la pompe à huile aspire de l’huile dans le premier compartiment, un niveau d’huile dans le deuxième compartiment étant strictement supérieur à un niveau d’huile dans le premier compartiment, et une deuxième étape lors de laquelle la pompe à huile aspire de l’huile dans le premier compartiment, un niveau d’huile dans le deuxième compartiment étant sensiblement égal à un niveau d’huile dans le premier compartiment.a first step during which the oil pump draws oil into the first compartment, an oil level in the second compartment being strictly higher than an oil level in the first compartment, and a second step during which the oil pump draws oil into the first compartment, an oil level in the second compartment being substantially equal to an oil level in the first compartment.
La première étape correspond à une phase de montée en température de l’huile suite à un démarrage du moteur. Au début de cette étape l’huile est à basse température, c’est-à-dire à température ambiante, et va progressivement se réchauffer pour atteindre une haute température, c’est-à-dire une température de fonctionnement. La température ambiante dépend des conditions climatiques et peut être typiquement inférieure ou égale à 30°C pour un climat tempéré. Ainsi, nous appelons « basse température >> une température inférieure ou égale à 30°C, voire inférieure ou égale à 70°C. La température de fonctionnement peut être de l’ordre de 90°C. Ainsi, nous appelons « haute température >> une température supérieure ou égale à 80°C, voire supérieure ou égde à 90°C. La viscosité de l’huile tend à diminuer lorsque sa température augmente. La viscosité de l’huile à température ambiante est donc plus élevée que la viscosité de l’huile à température de fonctionnement. Lors de la première étape, l’huile est aspirée dans le premier compartiment 41 par la pompe à huile 7. Le niveau d’huile 51 dans le premier compartiment 41 baisse. L’huile contenue dans le deuxième compartiment 42 étant froide, elle ne s’écoule pas ou peu vers le premier compartiment au travers de la série d’ouvertures 22 de la première cloison 20. Cette série d’ouvertures est donc calibrée pour limiter le débit d’huile à basse température entre les deux compartiments 41, 42.Le niveau d’huile 52 dans le deuxième compartiment peut rester stable, ou tout au moins baisser moins vite que le niveau d’huile 51 dans le premier compartiment. Selon les conditions d’utilisation, le niveau d’huile 52 dans le deuxième compartiment peut même augmenter si le débit d’huile au travers de la deuxième cloison est supérieur au niveau d’huile au travers de la première cloison. Comme illustré sur la figure 2, le niveau d’huile 52 dans le deuxième compartiment est alors supérieur niveau d’huile 51 dans le premier compartiment. L’huile aspirée par la pompe à huile lubrifie les organes 3 avant de retomber dans le réservoir d’huile. Une partie de l’huile tombe directement dans le premier réservoir 41 tandis qu’une autre partie de l’huile tombe sur une face supérieure de la deuxième cloison 30. L’huile tombée sur la face supérieure de la deuxième cloison 30 peut, soit passer dans le deuxième compartiment 42 via la deuxième série d’ouvertures 32, soit ruisseler directement vers le premier compartiment. Cette deuxième série d’ouvertures 32 est calibrée pour limiter un débit d’huile à basse température en provenance des organes 3 du moteur vers le deuxième compartiment 42. Si le niveau d’huile 52 dans le deuxième compartiment atteint la hauteur de l’ouverture de trop-plein 23, alors l’huile peut se déverser du deuxième compartiment vers le premier compartiment par l’ouverture de trop-plein 23.The first step corresponds to an oil temperature rise phase after starting the engine. At the beginning of this stage the oil is at low temperature, that is to say at room temperature, and will gradually warm up to reach a high temperature, that is to say an operating temperature. The ambient temperature depends on climatic conditions and can typically be less than or equal to 30 ° C for a temperate climate. Thus, we call "low temperature" a temperature less than or equal to 30 ° C, or even less than or equal to 70 ° C. The operating temperature can be around 90 ° C. Thus, we call "high temperature" a temperature greater than or equal to 80 ° C, or even greater or equal to 90 ° C. The viscosity of the oil tends to decrease as its temperature increases. The viscosity of the oil at room temperature is therefore higher than the viscosity of the oil at operating temperature. During the first step, the oil is sucked into the first compartment 41 by the oil pump 7. The oil level 51 in the first compartment 41 drops. The oil contained in the second compartment 42 being cold, it does not flow or little to the first compartment through the series of openings 22 of the first partition 20. This series of openings is therefore calibrated to limit the oil flow at low temperature between the two compartments 41, 42. The oil level 52 in the second compartment can remain stable, or at least decrease less quickly than the oil level 51 in the first compartment. Depending on the conditions of use, the oil level 52 in the second compartment may even increase if the oil flow through the second partition is greater than the oil level through the first partition. As illustrated in FIG. 2, the oil level 52 in the second compartment is then higher the oil level 51 in the first compartment. The oil sucked in by the oil pump lubricates organs 3 before falling back into the oil tank. Part of the oil falls directly into the first tank 41 while another part of the oil falls on an upper face of the second partition 30. The oil dropped on the upper face of the second partition 30 can either pass into the second compartment 42 via the second series of openings 32, or flow directly to the first compartment. This second series of openings 32 is calibrated to limit an oil flow at low temperature from the organs 3 of the engine to the second compartment 42. If the oil level 52 in the second compartment reaches the height of the opening overflow 23, then the oil can flow from the second compartment to the first compartment through the overflow opening 23.
Tant qu’elle reste froide, l’huile contenue dans le deuxième réservoir 42 n’est pas ou peu en circulation dans le système de lubrification. Le système de lubrification fonctionne donc avec une quantité restreinte d’huile. Cette quantité restreinte d’huile peut se réchauffer plus rapidement au contact des organes 3 que si le système de lubrification avait du réchauffer la totalité du volume d’huile. Comme la première cloison est réalisée dans un matériau de faible conductivité thermique, la chaleur accumulée par l’huile contenue dans le premier compartiment n’est pas ou peu dissipée vers l’huile contenue dans le deuxième compartiment.As long as it remains cold, the oil contained in the second reservoir 42 has little or no circulation in the lubrication system. The lubrication system therefore works with a limited amount of oil. This limited amount of oil can heat up more quickly on contact with the organs 3 than if the lubrication system had to heat up the entire volume of oil. As the first partition is made of a material with low thermal conductivity, the heat accumulated by the oil contained in the first compartment is not or little dissipated towards the oil contained in the second compartment.
La figure 5 représente un graphique des débits d’huile lors de la première étape. L’axe des abscisses représente un axe de temps dont l’origine est fixée au moment du démarrage du moteur. L’axe des ordonnées représente un axe de débit dont l’origine correspond à un débit nul. Une première courbe Qref représente le débit d’huile des organes 3 vers le réservoir d’huile 5. Une deuxième courbe Q1 représente le débit d’huile pénétrant dans le premier compartiment. Une troisième courbe Q2 représente le débit d’huile pénétrant dans le deuxième compartiment. On remarque que la proportion d’huile pénétrant dans le premier compartiment ou dans le deuxième compartiment reste sensiblement stable tout au long de la première étape.FIG. 5 represents a graph of the oil flow rates during the first step. The abscissa axis represents a time axis whose origin is fixed when the engine starts. The ordinate axis represents a flow axis whose origin corresponds to zero flow. A first curve Qref represents the flow of oil from the organs 3 to the oil tank 5. A second curve Q1 represents the flow of oil entering the first compartment. A third curve Q2 represents the flow of oil entering the second compartment. Note that the proportion of oil entering the first compartment or the second compartment remains substantially stable throughout the first stage.
La figure 6 représente un graphique des températures d’huile lors de la première étape. L’axe des abscisses représente un axe de temps dont l’origine est fixée au moment du démarrage du moteur. L’axe des ordonnées représente un axe de température dont l’origine correspond à une température ambiante. Une première courbe Tref représente l’évolution de la température de l’huile dans un moteur dépourvu du réservoir d’huile selon l’invention. Une deuxième courbe T1 représente l’évolution de la température de l’huile dans le premier compartiment. Une troisième courbe T2 représente l’évolution de la température de l’huile dans le deuxième compartiment. On remarque que, à un instant donné, la température d’huile dans le premier compartiment est plus élevée que la température de l’huile dans un moteur dépourvu du réservoir d’huile selon l’invention.Figure 6 shows a graph of oil temperatures during the first step. The abscissa axis represents a time axis whose origin is fixed when the engine starts. The ordinate axis represents a temperature axis whose origin corresponds to an ambient temperature. A first Tref curve represents the evolution of the oil temperature in an engine without the oil tank according to the invention. A second curve T1 represents the change in the temperature of the oil in the first compartment. A third curve T2 represents the change in the temperature of the oil in the second compartment. It is noted that, at a given instant, the oil temperature in the first compartment is higher than the oil temperature in an engine devoid of the oil tank according to the invention.
La deuxième étape correspond à une phase d’utilisation du moteur avec une température d’huile stabilisée à sa valeur de fonctionnement. Grâce à la conduction thermique au travers des parois du réservoir d’huile 5 et/ou grâce au brassage de l’huile, même faible, pendant la première étape, la température de l’huile contenue dans le deuxième compartiment finit par atteindre la température de l’huile en circulation. L’huile contenue dans le deuxième compartiment est alors plus chaude et peut s’écouler plus facilement au travers de la série d’ouvertures 22 de la première cloison 20. La série d’ouvertures 22 ne limite pas ou peu le débit d’huile à haute température entre les deux compartiments 41, 42. Le niveau d’huile 52 dans le deuxième compartiment peut se stabiliser et s’égaliser avec le niveau d’huile 51 dans le premier compartiment comme cela est représenté sur la figure 3. En variante, un écart de niveau d’huile entre les deux compartiments pourrait persister même lorsque la température d’huile est stabilisée à sa valeur de fonctionnement. L’entrée d’huile depuis les organes 3 dans le deuxième compartiment 42 entraîne la sortie d’une même quantité d’huile depuis le deuxième compartiment vers le premier compartiment. La deuxième série d’ouvertures 32 ne limite pas ou peu le débit d’huile à haute température en provenance des organes 3 du moteur vers le deuxième compartiment 42. Le brassage de toute l’huile contenue dans le système de lubrification est ainsi assuré. En remarque, lorsque le moteur est arrêté pendant une durée suffisamment longue, les niveaux d’huile dans les deux compartiments s’égalisent forcément.The second step corresponds to a phase of using the engine with an oil temperature stabilized at its operating value. Thanks to the thermal conduction through the walls of the oil tank 5 and / or thanks to the mixing of the oil, even low, during the first stage, the temperature of the oil contained in the second compartment ends up reaching the temperature circulating oil. The oil contained in the second compartment is then hotter and can flow more easily through the series of openings 22 of the first partition 20. The series of openings 22 does little or no limit the flow of oil at high temperature between the two compartments 41, 42. The oil level 52 in the second compartment can stabilize and equalize with the oil level 51 in the first compartment as shown in FIG. 3. As a variant , an oil level difference between the two compartments could persist even when the oil temperature has stabilized at its operating value. The entry of oil from the members 3 into the second compartment 42 causes the same quantity of oil to leave the second compartment towards the first compartment. The second series of openings 32 does not or little limit the flow of oil at high temperature from the organs 3 of the engine to the second compartment 42. The mixing of all the oil contained in the lubrication system is thus ensured. Note, when the engine is stopped for a sufficiently long time, the oil levels in the two compartments necessarily equalize.
En ajustant surface, forme, profondeur ou position des ouvertures 32 de la deuxième cloison 30, on peut moduler la quantité d’huile entrant dans le deuxième compartiment 42 en fonction de la température de l’huile. En ajustant surface, forme, profondeur ou position des ouvertures 22 de la première cloison 20, on peut moduler la quantité d’huile sortant du deuxième compartiment 42 en fonction de la température de l’huile.By adjusting the surface, shape, depth or position of the openings 32 of the second partition 30, one can modulate the quantity of oil entering the second compartment 42 as a function of the temperature of the oil. By adjusting the surface, shape, depth or position of the openings 22 of the first partition 20, the quantity of oil leaving the second compartment 42 can be modulated as a function of the temperature of the oil.
Préférentiellement, on calibre la première série d’ouvertures 22 et la deuxième série d’ouvertures 32 de sorte que :Preferably, the first series of openings 22 and the second series of openings 32 are calibrated so that:
- le débit d’huile au travers de la première cloison soit strictement inférieur au débit d’huile au travers de la deuxième cloison lorsque l’huile est froide, c’est-à-dire à dire à une température inférieure à sa température de fonctionnement,the oil flow through the first partition is strictly less than the oil flow through the second partition when the oil is cold, that is to say at a temperature below its temperature of operation,
- et de sorte que le débit d’huile au travers de la première cloison soit égal au débit d’huile au travers de la deuxième cloison lorsque l’huile à atteint sa température de fonctionnement.- and so that the oil flow through the first partition is equal to the oil flow through the second partition when the oil reaches its operating temperature.
En remarque, le rapport du débit de l’huile froide sur le débit de l’huile plus chaude au travers d’une cloison donnée peut être augmenté en augmentant la surface de ses ouvertures et/ou en diminuant la profondeur de ses ouvertures. En revanche, le rapport du débit de l’huile froide sur le débit de l’huile plus chaude au travers d’une cloison donnée n’est pas affecté par le nombre de ses ouvertures.Note, the ratio of the flow of cold oil to the flow of warmer oil through a given partition can be increased by increasing the area of its openings and / or by decreasing the depth of its openings. On the other hand, the ratio of the flow of cold oil to the flow of warmer oil through a given partition is not affected by the number of its openings.
La conception de la première cloison et de la deuxième cloison peut être réalisée par expérimentation sur un moteur ou bien par simulation numérique. Par exemple, la première série d’ouvertures 22 peut comprendre vingt ouvertures circulaires d’un diamètre compris entre 4 mm et 5 mm et une profondeur comprise entre 4 mm et 5 mm. La deuxième série d’ouvertures 32 peut comprendre vingt-cinq ouvertures circulaires d’un diamètre compris entre 6 mm et 7 mm et une profondeur comprise entre 3 mm et 4 mm.The design of the first partition and the second partition can be carried out by experimentation on an engine or by numerical simulation. For example, the first series of openings 22 may include twenty circular openings with a diameter between 4 mm and 5 mm and a depth between 4 mm and 5 mm. The second series of openings 32 can comprise twenty-five circular openings with a diameter between 6 mm and 7 mm and a depth between 3 mm and 4 mm.
Grâce à l’invention, l’huile du système de lubrification peut être plus rapidement réchauffée à la suite du démarrage du moteur. De plus, l’huile est brassée entre les deux compartiments ce qui permet d’obtenir une usure homogène de l’huile. Les intervalles de vidange ne sont donc pas impactés par l’utilisation d’un tel réservoir d’huile. Le système ne comprend aucune pièce mobile et ne requiert aucun pilotage, il est donc particulièrement simple à mettre en œuvre et fiable. De plus, les cloisons peuvent être mises en place dans des carters d’huile existants sans nécessiter de modifications importantes du carter d’huile.Thanks to the invention, the oil in the lubrication system can be warmed up more quickly after starting the engine. In addition, the oil is stirred between the two compartments, which results in uniform wear of the oil. The oil change intervals are therefore not affected by the use of such an oil tank. The system does not include any moving parts and does not require any control, so it is particularly simple to implement and reliable. In addition, the bulkheads can be installed in existing oil pans without requiring significant modifications to the oil pan.
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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