WO2022243167A1 - Bloc moteur avec déflecteur d'huile - Google Patents

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WO2022243167A1
WO2022243167A1 PCT/EP2022/062943 EP2022062943W WO2022243167A1 WO 2022243167 A1 WO2022243167 A1 WO 2022243167A1 EP 2022062943 W EP2022062943 W EP 2022062943W WO 2022243167 A1 WO2022243167 A1 WO 2022243167A1
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WO
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oil
engine block
volume
deflector
upstream
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/062943
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English (en)
Inventor
Ludovic TESSIER
Jean-Pierre Millon
Original Assignee
Renault S.A.S.
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Filing date
Publication date
Application filed by Renault S.A.S. filed Critical Renault S.A.S.
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M11/00—Component parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart from, groups F01M1/00 - F01M9/00
    • F01M11/02—Arrangements of lubricant conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F7/0043—Arrangements of mechanical drive elements
    • F02F7/0046—Shape of casings adapted to facilitate fitting or dismantling of engine parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/22—Compensation of inertia forces
    • F16F15/26—Compensation of inertia forces of crankshaft systems using solid masses, other than the ordinary pistons, moving with the system, i.e. masses connected through a kinematic mechanism or gear system
    • F16F15/264—Rotating balancer shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M11/00—Component parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart from, groups F01M1/00 - F01M9/00
    • F01M11/02—Arrangements of lubricant conduits
    • F01M2011/028—Arrangements of lubricant conduits for lubricating balance shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F7/0002—Cylinder arrangements
    • F02F7/0007—Crankcases of engines with cylinders in line

Definitions

  • the invention relates to an engine block for a combustion engine.
  • the invention also relates to a combustion engine comprising such an engine block.
  • the invention also relates to a powertrain comprising such an engine block and/or such a combustion engine.
  • the invention also finally relates to a motor vehicle comprising such a powertrain.
  • Combustion engines for motor vehicles generally include one or more balancing shafts to attenuate the vibrations generated by the displacement of the pistons and connecting rods.
  • the balance shaft(s) are usually built into sides of an engine block of the combustion engine, which places them in the natural path of oil return lines from the cylinder head to the oil pan. Abundant contact between the oil and the balancer shaft causes damage and/or an oil emulsion that is harmful to the operation of the engine.
  • oil return lines bypassing the balancing shaft or shafts.
  • Such pipes increase the complexity of the engine block and require the use of more expensive engine block manufacturing processes such as foundry with a sand core.
  • the engine blocks obtained are also more bulky.
  • Another known solution consists in introducing a duct in the zone of the balance shaft to isolate it from the oil return flow. This solution is complex and requires the manufacture and fixing of specific parts.
  • the object of the invention is to provide a combustion engine remedying the above drawbacks and improving the combustion engines known from the prior art.
  • a first object of the invention is a combustion engine comprising a balancing shaft which is simple to manufacture, of small size, and which prevents abundant contact between lubricating oil and a shaft. balancing.
  • the invention relates to an engine block for a combustion engine, comprising:
  • the means for closing off comprising a deflector configured to divert an oil flow coming from the upstream oil line out of a volume swept by the rotation of the shaft counter and to the downstream oil line.
  • the deflector can extend around the volume swept by the rotation of the balancing shaft over an angular portion covering an outlet of the at least one upstream oil pipe in the upper wall.
  • the closure means may comprise a closure plate closing the side opening, and the deflector can be remote from the closure plate.
  • the engine block may comprise two bores intended to accommodate two bearings supporting the balance shaft, the lateral opening extending opposite a space defined between the two bores.
  • the engine block may comprise an arrangement configured to allow oil to flow towards at least one bearing supporting the balancing shaft, in particular a free space formed between the deflector and a body of the engine block.
  • the deflector may comprise a rounded wall around the volume swept by the rotation of the balance shaft.
  • a body of the engine block can be obtained by high-pressure casting.
  • the closure means can be one-piece and obtained by plastic injection.
  • the engine block may comprise at least two upstream oil pipes terminating in the upper wall of said volume and at least two downstream oil pipes emerging from the lower wall of said volume, the deflector being configured to deflect flows of oil coming from the at least two upstream oil lines out of the volume swept by the rotation of the balance shaft and towards the at least two downstream oil lines.
  • the invention also relates to a combustion engine comprising an engine block as defined previously, a balancing shaft rotatably mounted in said volume, a cylinder head from which springs the at least one upstream oil pipe , and an oil sump in which the at least one downstream oil pipe ends.
  • the invention also relates to a powertrain comprising a combustion engine as defined above and a lubrication system, the lubrication system comprising an oil pump, a high pressure oil circuit and a circuit of low-pressure oil, said at least one upstream pipe and said at least one downstream pipe being arranged in the low-pressure oil circuit.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising an engine block as defined above, and/or a combustion engine as defined above. mentioned above, and/or a powertrain as defined above.
  • the [fig.l] is a schematic view of a motor vehicle according to one embodiment of the invention.
  • the [fig.2] is a perspective view of an engine block with a means for closing a side opening according to one embodiment of the invention.
  • the [fig.3] is a perspective view of the engine block of [fig.2] without the closure means.
  • the [fig.4] is a perspective view of the closure means.
  • the [fig.5] is a partial sectional view along an XZ plane of the engine block and a balance shaft.
  • the [fig.6] is a partial sectional view along a plane YZ1 of the engine block and the balance shaft.
  • the [fig.7] is a partial sectional view along a plane YZ2 of the engine block and the balance shaft.
  • the [fig.l] schematically illustrates a motor vehicle 1 according to one embodiment of the invention.
  • the vehicle 1 can be of any kind, in particular a private vehicle, a utility vehicle, a truck or a bus.
  • the vehicle is assumed to rest on horizontal ground.
  • the vertical axis Z is an axis perpendicular to the horizontal surface.
  • the terms “upper” and “lower”, “top” and “bottom” refer to an arrangement along the vertical Z axis.
  • the vehicle 1 comprises a powertrain 2 provided with a combustion engine 3 and a lubrication system 4.
  • the combustion engine 3 is an engine comprising a set of pistons movable within cylinders and whose movement is caused by the combustion of a fuel.
  • the fuel can be gasoline, diesel, or even any other type of fuel such as ethanol or liquefied petroleum gas.
  • the combustion engine 3 comprises an engine block 5, sometimes also called cylinder block, in which are arranged a plurality of cylinders 6 intended to accommodate pistons.
  • the engine block 5 can comprise any number of cylinders, for example three, four, six or eight cylinders. According to the embodiment presented, the engine comprises four cylinders in line.
  • the cylinders 6 are oriented substantially vertically, that is to say that the pistons arranged inside these cylinders are designed to slide back and forth parallel to the vertical axis Z.
  • the combustion engine 3 further comprises a cylinder head 7 positioned vertically above the engine block 5 and an oil sump 8, or lower engine, positioned vertically below the engine block 5.
  • the combustion engine also includes a set of moving parts such as a crankshaft, connecting rods, and camshafts.
  • the crankshaft is rotatable around an axis of rotation perpendicular to the Z axis.
  • An X axis is defined as an axis parallel to the axis of rotation of the crankshaft and a Y axis as the axis perpendicular to the axis.
  • axis and the Z axis The X, Y and Z axes form an orthogonal frame.
  • the combustion engine comprises at least one balancing shaft 9.
  • the balance shaft 9 is a shaft extending parallel to the X axis and having counterweights 10 to reduce engine vibrations due to the movement of the pistons and connecting rods.
  • the balance shaft is thus driven in rotation and synchronized with the rotation of the crankshaft.
  • the combustion engine 3 can comprise a second balancing shaft, in particular when the engine comprises four cylinders.
  • the invention, described here in relation to a first balancing shaft, can be transposed to any other balancing shaft of the combustion engine.
  • the lubrication system 4 makes it possible to lubricate the contact between various moving parts of the combustion engine, in particular the crankshaft, the camshafts, the connecting rods and the balance shafts. It comprises an oil pump 11, a high pressure oil circuit 12 and a low pressure oil circuit 13.
  • the high pressure oil circuit 12 is arranged from the oil pump 11 to the components to be lubricated and the low pressure oil circuit 12 is arranged from the members to be lubricated up to the oil pump 11.
  • the oil circulates in the high pressure oil circuit thanks to the pressure generated by the oil pump 11.
  • the oil circulates in the low pressure oil circuit due to the effect of gravity.
  • the combustion engine is therefore a "gravity" type engine because it uses the effect of gravity for its operation.
  • the low pressure oil circuit includes various oil lines 14, 15 dug into the body of the engine block.
  • the oil lines 14, 15 are commonly referred to as oil return lines because they make it possible to guide the oil towards the oil sump after it has been projected to lubricate the components to be lubricated.
  • These oil pipes are arranged substantially vertically in the body of the engine block and allow the oil present at the level of the cylinder head to be lowered towards the oil sump.
  • the oil accumulated in the oil sump is pumped by the oil pump to re-lubricate the various components to be lubricated in the combustion engine, thus creating a closed oil circuit.
  • the body of the engine block 5 is a metal block which can be obtained by a molding process.
  • the body of the engine block may for example be made of cast iron or aluminum.
  • the body of the engine block is obtained by high pressure casting, a process also known by the English acronym HPDC (meaning “high pressure die casting”).
  • HPDC meaning “high pressure die casting”.
  • HPDC high pressure die casting
  • the body of the engine block 5 has a roughly parallelepipedal shape: an upper face 17 is intended to face the cylinder head and a lower face is intended to face the oil sump.
  • a first lateral face 18, called the exhaust face 18, extends generally parallel to the X axis and to the Z axis on one exhaust side of the combustion engine, that is to say on the same side as combustion engine exhaust valves. This side is opposite a second lateral face of the engine block, called the intake face because it is on the same side as the intake valves of the combustion engine.
  • the engine block 5 further comprises a side opening 16 (clearly visible in [fig.3]) opening into a volume V intended to accommodate the balance shaft 9.
  • the opening 16 is arranged on one side side of the engine block, in particular on the exhaust face 18 of the engine block 5. As a variant, this opening could also be arranged on the intake face.
  • the opening 16 has a generally rectangular shape. The large side of the rectangle extends parallel to the X axis of rotation of the crankshaft. The opening 16 extends over a major part of the length of the engine block parallel to the axis X, for example of the order of 50% of the length of the engine block along the axis X.
  • the opening 16 uncovers two uprights 19 in each of which are arranged a bore 20 intended to accommodate a bearing supporting the balance shaft 9 (the term bore designating an opening of cylindrical shape).
  • the opening 16 extends at least between the two bearings supporting the balancing shaft.
  • the opening 16 also uncovers the whole of the counterweight 10 of the balance shaft 9.
  • the opening 16 can extend substantially below the set of cylinders of the engine block.
  • the opening 16 can be positioned substantially towards the middle of the exhaust face of the engine block.
  • the opening 16 is bordered by a flat face 21, generally parallel to the X and Z axes, and pierced with holes 22 useful for fixing a closure means 23.
  • the opening 16 is mainly intended to facilitate the engine block molding manufacturing process: During the engine casing molding process, part of the mold is engaged in the volume V made accessible by the opening 16, which makes it possible to generate by molding the interior contour of this volume V and in particular all the reliefs which it contains. The presence of this opening therefore makes it possible to avoid delicate machining steps and/or makes it possible to manufacture the engine block with simple molding processes such as a high-pressure casting process.
  • This opening is intended to be sealed off by the sealing means 23 so that the oil does not escape from the engine block during its operation.
  • three upstream oil pipes 14 end in an upper wall 24 of the volume V, that is to say they are arranged above the volume V and open into the volume V.
  • Each of the three upstream oil lines 14 can be arranged substantially between two neighboring cylinders.
  • three downstream oil pipes 15 protrude from a lower wall 25 of the volume V, that is to say they are arranged below the volume V and protrude from the volume V.
  • the number upstream and/or downstream oil lines could be different, for example one, two or more than three upstream and/or downstream oil lines.
  • the upstream and downstream oil lines are oil return lines. They extend substantially vertically and are intended to be traversed by oil flowing from top to bottom under the effect of gravity.
  • the three downstream oil pipes 15 can be arranged at low points of the lower wall 25 so as to avoid any stagnation of oil in the volume V.
  • the closure means 23 comprises a deflector 26 configured to deflect an oil flow coming from the upstream oil pipes 14 out of a volume VB swept by the rotation of the balance shaft 9 and towards the downstream oil pipes 15.
  • the volume VB swept by the rotation of the balancing shaft 9 designates all the points of space likely to be occupied by the balancing shaft 9 during rotation around its axis of rotation. Due to the presence of counterweights 10, the balancing shaft 9 does not have rotational symmetry and the volume VB swept by the rotation of the balancing shaft 9 is greater than the balancing volume as such.
  • the volume VB is notably illustrated schematically by a dotted line in FIGS. 5 to 7.
  • the closure means 23 is particularly clearly visible in [fig.4]. It comprises a closure plate 27 which is substantially planar and intended to bear against the planar face 21 bordering the opening 16.
  • the closure plate 27 comprises a set of holes coinciding with the holes 22 for screw fixing of the closure means 23 to the engine block 5.
  • the deflector 26 comprises a rounded wall 28 around the volume VB swept by the rotation of the balance shaft 9.
  • the wall 28 has the overall shape of a tube portion.
  • the wall 28 also comprises, in the upper part, a flat portion inclined downwards and towards the closure plate 27.
  • the section of the wall 28 parallel to the Y and Z axes may be roughly J-shaped. Ribs 29 are provided between the wall 28 and the closure plate 27 to bond them together.
  • a space 30 is provided between the closure plate 27 and the wall 28 of the deflector 26 to allow the oil to flow therefrom.
  • the deflector is therefore remote from the closure plate.
  • the fixing plate comprises a shape that is slightly domed towards the outside of the engine block so as to guarantee a space 30 wide enough for easy evacuation of the oil, even if the latter is particularly viscous.
  • a notch 31 is provided in the wall 28 to avoid interference with an upright 19 of the engine block supporting a bore 20.
  • a first portion of the wall 28 extends substantially between the two uprights 19 while a second portion of the wall 28 extends on the other side of one of the two uprights 19.
  • the wall 28 extends to below the upstream oil pipes 14. It comprises a descending profile allowing the oil to flow along this wall by gravity.
  • the closure means is in one piece and obtained by plastic injection. It is therefore both light and simple to manufacture. As a variant, it could also be made of metal, for example by assembling several sheet metal plates previously cut and shaped.
  • the [fig.5] is a sectional view parallel to the X axis and the Z axis of the engine block 5 and the balance shaft 9, according to the XY plane identified in [fig. 3].
  • the bearings 32 may be rolling bearings, in particular needle bearings.
  • the engine block comprises an arrangement configured to allow oil flow to at least one bearing supporting the balance shaft. According to the embodiment presented, this arrangement consists of free spaces 33 between the edges of the deflector 26 and the body of the engine block 5. The dimensions of these free spaces can be adjusted so as to allow a greater or lesser quantity to escape. oil coming from the upstream oil line 14.
  • the ribs 29 form ledges on the surface of the wall 28 whose height can be adjusted in order to allow more or less oil to pass towards the bearings 32. Oil can thus reach the balance shaft and lubricate the bearings 32.
  • the arrangement allowing the lubrication of the bearings could also consist of holes arranged in the wall 28.
  • Figures 6 and 7 are two sectional views of the engine block and the balance shaft along two planes YZ1 and YZ2, perpendicular to the axis X. It is observed that the upstream oil lines 14 can be offset from the downstream oil lines 15 along the X axis and/or along the Y axis.
  • the deflector can be provided to be mounted without direct contact with the body of the engine block.
  • the wall 28 preferably extends under the entire upstream oil line covering the outlet of the upstream oil channel 14 in the volume V. Thus, whatever the zone of the upstream oil pipe 14 against which the oil flows, it then flows over the wall 28.
  • the deflector 26 has a shape compatible with an assembly of the obturation means after the installation of the balance shaft, according to a translational movement parallel to the Y axis. This induces a guiding of the oil on the side of the closure 27.
  • the deflector could be provided to guide the oil to the other side of the balancing shaft, between the balancing shaft and a wall defining the bottom of the volume V.
  • the body of the engine block by casting under high pressure.
  • the presence of the opening 16 makes it possible to obtain directly by molding specific shapes of the volume V accommodating the balance shaft.
  • the balancing shaft 9 and the bearings 32 can be inserted by inserting them along the X axis.
  • the opening 16 is closed by bringing the closing means 23 together along the Y axis and screwing it into the body of the engine block with screws 34.
  • other fixing means could be envisaged, in particular riveting, crimping or welding.
  • the balancing shaft 9 rotates around its axis of rotation.
  • the oil is circulated through the lubrication system. After having been projected under pressure to lubricate the components of the cylinder head, the oil descends again under the effect of gravity, passing through the upstream oil pipes 14. The oil then arrives on the upper face of the wall 28. A large part of the oil flows along the wall 28 and is guided around the balance shaft without contact with it. This prevents damage to the oil by allowing it to come into abundant contact with the balance shaft. The formation of oil emulsion is also avoided.
  • the oil having bypassed the balance shaft reaches the downstream oil pipes 15 directly or flows over the lower wall 25 before joining the downstream oil pipes, before ending up in the oil sump 8 in sunken.
  • This path of the oil is represented by arrows in FIGS. 6 and 7.
  • a smaller part of the oil coming from the upstream oil lines 14 flows through the free spaces 33 and is sufficient to lubricate the bearings 32 Thanks to the invention, a combustion engine is available that is compact and simple to manufacture. A single assembly operation is necessary to close the opening 16 and to mount a means for diverting the flow of the oil.

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Abstract

Bloc moteur (5) pour un moteur à combustion (3), caractérisé en ce qu'il comprend :- une ouverture (16) latérale débouchant dans un volume (V) destiné à accueillir un arbre d'équilibrage (9) monté rotatif,- au moins une conduite d'huile amont (14) aboutissant dans une paroi supérieure (24) dudit volume (V),- au moins une conduite d'huile aval (15) ressortant d'une paroi inférieure (25) dudit volume (V),- un moyen d'obturation (23) de l'ouverture (16) latérale, le moyen d'obturation (23) comprenant un déflecteur (26) configuré pour dévier un écoulement d'huile en provenance de la conduite d'huile amont (14) hors d'un volume balayé (VB) par la rotation de l'arbre d'équilibrage (9) et vers la conduite d'huile aval (15).

Description

Description
Titre de l'invention : Bloc moteur avec déflecteur d'huile
Domaine Technique de l'invention
[0001] L’invention concerne un bloc moteur pour un moteur à combustion. L’invention porte aussi sur un moteur à combustion comprenant un tel bloc moteur. L’invention porte encore sur un groupe motopropulseur comprenant un tel bloc moteur et/ou un tel moteur à combustion. L’invention porte également enfin sur un véhicule automobile comprenant un tel groupe motopropulseur.
Etat de la technique antérieure
[0002] Les moteurs à combustion pour véhicules automobiles comprennent généralement un ou plusieurs arbres d'équilibrage pour atténuer les vibrations générées par le dé placement des pistons et des bielles. Le ou les arbres d'équilibrage sont généralement intégrés à des côtés d'un bloc moteur du moteur à combustion, ce qui les place sur le chemin naturel de conduites de retour d'huile de la culasse vers le carter d'huile. Un contact abondant entre l'huile et l'arbre d'équilibrage provoque un endommagement et/ ou une émulsion de l'huile néfaste pour le fonctionnement du moteur. Ainsi, il est connu de prévoir des conduites de retour d'huile contournant le ou les arbres d'équilibrages. De telles conduites augmentent la complexité du bloc moteur et imposent le recours à des procédés de fabrication du bloc moteur plus onéreux tels que la fonderie avec noyau de sable. De plus, les blocs moteurs obtenus sont aussi plus en combrant.
[0003] Une autre solution connue consiste à introduire un conduit dans la zone de l’arbre d’équilibrage pour l’isoler du flux de retour d’huile. Cette solution est complexe et requiert la fabrication et la fixation de pièces spécifiques.
Présentation de l'invention
[0004] Le but de l’invention est de fournir un moteur à combustion remédiant aux incon vénients ci-dessus et améliorant les moteurs à combustion connus de l’art antérieur.
[0005] Plus précisément, un premier objet de l’invention est un moteur à combustion comprenant un arbre d'équilibrage qui soit simple à fabriquer, de faible encombrement, et qui prévient un contact abondant entre de l'huile de lubrification et un arbre d'équilibrage.
Résumé de l'invention
[0006] L'invention se rapporte à un bloc moteur pour un moteur à combustion, comprenant :
- une ouverture latérale débouchant dans un volume destiné à accueillir un arbre d'équilibrage monté rotatif,
- au moins une conduite d'huile amont aboutissant dans une paroi supérieure dudit volume,
- au moins une conduite d'huile aval ressortant d'une paroi inférieure dudit volume,
- un moyen d'obturation de l'ouverture latérale, le moyen d'obturation comprenant un déflecteur configuré pour dévier un écoulement d'huile en provenance de la conduite d'huile amont hors d'un volume balayé par la rotation de l'arbre d'équilibrage et vers la conduite d'huile aval.
[0007] Le déflecteur peut s’étendre autour du volume balayé par la rotation de l'arbre d'équilibrage sur une portion angulaire recouvrant un débouché de l'au moins une conduite d’huile amont dans la paroi supérieure.
[0008] Le moyen d'obturation peut comprendre une plaque de fermeture obturant l'ouverture latérale, et le déflecteur peut être distant de la plaque de fermeture.
[0009] Le bloc moteur peut comprendre deux alésages destinés à accueillir deux paliers supportant l'arbre d'équilibrage, l'ouverture latérale s'étendant en vis-à-vis d'un espace défini entre les deux alésages.
[0010] Le bloc moteur peut comprendre un agencement configuré pour permettre un écoulement d'huile vers au moins un palier supportant l'arbre d'équilibrage, notamment un espace libre formé entre le déflecteur et un corps du bloc moteur.
[0011] Le déflecteur peut comprendre une paroi arrondie autour du volume balayé par la rotation de l'arbre d'équilibrage.
[0012] Un corps du bloc moteur peut être obtenu par coulée sous haute pression.
[0013] Le moyen d'obturation peut être monobloc et obtenu par injection plastique.
[0014] Le bloc moteur peut comprendre au moins deux conduites d'huile amont aboutissant dans la paroi supérieure dudit volume et au moins deux conduites d'huile aval ressortant de la paroi inférieure dudit volume, le déflecteur étant configuré pour dévier des écoulements d'huile en provenance des au moins deux conduites d'huile amont hors du volume balayé par la rotation de l'arbre d'équilibrage et vers les aux moins deux conduites d'huile aval.
[0015] L'invention se rapporte également à un moteur à combustion comprenant un bloc moteur tel que défini précédemment, un arbre d'équilibrage monté rotatif dans ledit volume, une culasse d’où ressort l'au moins une conduite d'huile amont, et un carter d'huile dans lequel aboutit l'au moins une conduite d'huile aval.
[0016] L'invention se rapporte également à un groupe motopropulseur comprenant un moteur à combustion tel que défini précédemment et un système de lubrification, le système de lubrification comprenant une pompe à huile, un circuit d'huile haute pression et un circuit d'huile basse pression, ladite au moins une conduite amont et ladite au moins une conduite aval étant agencées dans le circuit d'huile basse pression.
[0017] L'invention se rapporte également à un véhicule automobile comprenant un bloc moteur tel que défini précédemment, et/ou un moteur à combustion tel que défini pré- cédemment, et/ou un groupe motopropulseur tel que défini précédemment.
Présentation des figures
[0018] 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 :
[0019] La [fig.l] est une vue schématique d'un véhicule automobile selon un mode de réa lisation de l'invention.
[0020] La [fig.2] est une vue en perspective d'un bloc moteur avec un moyen d'obturation d'une ouverture latérale selon un mode de réalisation de l'invention.
[0021] La [fig.3] est une vue en perspective du bloc moteur de la [fig.2] sans le moyen d'obturation.
[0022] La [fig.4] est une vue en perspective du moyen d'obturation.
[0023] La [fig.5] est une vue en coupe partielle selon un plan XZ du bloc moteur et d'un arbre d'équilibrage.
[0024] La [fig.6] est une vue en coupe partielle selon un plan YZ1 du bloc moteur et de l'arbre d'équilibrage.
[0025] La [fig.7] est une vue en coupe partielle selon un plan YZ2 du bloc moteur et de l'arbre d'équilibrage.
Description détaillée
[0026] La [fig.l] illustre schématiquement un véhicule 1 automobile selon un mode de réa lisation de l'invention. Le véhicule 1 peut être de toute nature, notamment un véhicule particulier, un véhicule utilitaire, un camion ou un bus. On considère que le véhicule repose sur un sol horizontal. L'axe vertical Z est un axe perpendiculaire à la surface ho rizontale. Les termes "supérieur" et "inférieur", "haut" et "bas" se rapportent à un agencement selon l'axe vertical Z.
[0027] Le véhicule 1 comprend un groupe motopropulseur 2 pourvu d'un moteur à combustion 3 et d'un système de lubrification 4. Le moteur à combustion 3 est un moteur comprenant un ensemble de pistons mobiles au sein de cylindres et dont le mouvement est provoqué par la combustion d'un carburant. Le carburant peut être de l'essence, du gazole, voire même tout autre type de carburant tel que de l'éthanol ou du gaz de pétrole liquéfié.
[0028] Le moteur à combustion 3 comprend un bloc moteur 5, parfois également dénommé bloc cylindres, dans lequel sont agencés une pluralité de cylindres 6 destinés à ac cueillir des pistons. Le bloc moteur 5 peut comprendre un nombre quelconque de cylindres, par exemple trois, quatre, six ou huit cylindres. Selon le mode de réalisation présenté, le moteur comprend quatre cylindres en ligne. Les cylindres 6 sont orientés sensiblement verticalement, c’est-à-dire que les pistons agencés à l'intérieur de ces cylindres sont prévus pour coulisser selon un mouvement de va-et-vient parallèlement à l'axe vertical Z.
[0029] Le moteur à combustion 3 comprend en outre une culasse 7 positionnée verti calement au-dessus du bloc moteur 5 et un carter d'huile 8, ou bas moteur, positionné verticalement en-dessous du bloc moteur 5. Le moteur à combustion comprend aussi un ensemble d'organes mobiles tels qu'un vilebrequin, des bielles, et des arbres à cames. En particulier le vilebrequin est mobile en rotation autour d'un axe de rotation perpendiculaire à l'axe Z. On définit un axe X comme un axe parallèle à l'axe de rotation du vilebrequin et un axe Y comme l'axe perpendiculaire à l'axe X et à l'axe Z. Les axes X, Y et Z forment un repère orthogonal.
[0030] En particulier, le moteur à combustion comprend au moins un arbre d'équilibrage 9.
L'arbre d'équilibrage 9 est un arbre s'étendant parallèlement à l'axe X et comportant des contrepoids 10 pour réduire les vibrations du moteur dues au mouvement des pistons et des bielles. L'arbre d'équilibrage est ainsi entrainé en rotation et synchronisé avec la rotation du vilebrequin. Le moteur à combustion 3 peut comprendre un deuxième arbre d'équilibrage, notamment lorsque le moteur comprend quatre cylindres. L'invention, exposée ici en relation avec un premier arbre d'équilibrage, pourra être transposée à tout autre arbre d'équilibrage du moteur à combustion.
[0031] Le système de lubrification 4 permet de lubrifier le contact entre différentes pièces mobiles du moteur à combustion, notamment le vilebrequin, les arbres à came, les bielles et les arbres d'équilibrage. Il comprend une pompe à huile 11, un circuit d'huile haute pression 12 et un circuit d'huile basse pression 13. Le circuit d'huile haute pression 12 est agencé de la pompe à huile 11 jusqu'aux organes à lubrifier et le circuit d'huile basse pression 12 est agencé des organes à lubrifier jusqu'à la pompe à huile 11. L'huile circule dans le circuit d'huile haute pression grâce à la pression générée par la pompe à huile 11. L'huile circule dans le circuit d'huile basse pression grâce à l'effet de la gravité. Le moteur à combustion est donc un moteur de type "gravité" car il utilise l'effet de la gravité pour son fonctionnement.
[0032] Le circuit d'huile basse pression comprend différentes conduites d'huile 14, 15 creusées dans le corps du bloc moteur. Les conduites d'huile 14, 15 sont couramment dénommées conduites de retour d'huile car elles permettent de guider l'huile vers le carter d'huile après qu'elle ait été projetée pour lubrifier des organes à lubrifier. Ces conduites d'huiles sont agencées sensiblement verticalement dans le corps du bloc moteur et permettent de faire redescendre l'huile présente au niveau de la culasse vers le carter d'huile. L'huile accumulée dans le carter d'huile est pompée par la pompe à huile pour lubrifier à nouveaux les divers organes à lubrifier du moteur à combustion créant ainsi un circuit d'huile fermé.
[0033] En relation avec la [fig.2] et la [fig.3], on décrit plus en détail un corps du bloc moteur 5. Le corps du bloc moteur 5 est un bloc métallique qui peut être obtenu par un procédé de moulage. En particulier, le corps du bloc moteur peut être par exemple en fonte ou en aluminium. Avantageusement, le corps du bloc moteur est obtenu par coulée sous haute pression, procédé également connu par l'acronyme anglais HPDC (signifiant " high pressure die casting"). Un tel procédé permet de produire des blocs moteurs de grande taille, en grandes quantités et à grande vitesse. Il permet en outre d'obtenir des blocs moteur avec une grande précision, une finition de surface de qualité supérieure, une excellente uniformité, des parois relativement fines et des propriétés mécaniques optimales. En variante, le carter pourrait aussi être fabriqué par d'autres méthodes telles que par exemple un moulage utilisant un noyau en sable.
[0034] Le corps du bloc moteur 5 a une forme grossièrement parallélépipédique : une face supérieure 17 est destinée à faire face à la culasse et une face inférieure est destinée à faire face au carter d'huile. Une première face latérale 18, dite face d'échappement 18, s'étend globalement parallèlement à l'axe X et à l'axe Z d'un côté échappement du moteur à combustion, c'est-à-dire du même côté que des soupapes d'échappement du moteur à combustion. Ce côté est opposé à une deuxième face latérale du bloc moteur, dite face d'admission car elle est du même côté que des soupapes d'admission du moteur à combustion.
[0035] La bloc moteur 5 comprend en outre un ouverture latérale 16 (bien visible sur la [fig.3]) débouchant dans un volume V destiné à accueillir l'arbre d'équilibrage 9. L'ouverture 16 est agencée sur un côté latéral du bloc moteur, notamment sur la face d'échappement 18 du bloc moteur 5. En variante, cette ouverture pourrait aussi être agencée sur la face d'admission. Comme bien visible sur la [fig.3], l'ouverture 16 a une forme globalement rectangulaire. Le grand côté du rectangle s'étend parallèlement à l'axe X de rotation du vilebrequin. L'ouverture 16 s'étend sur une majeure partie de la longueur du bloc moteur parallèlement à l'axe X, par exemple de l'ordre de 50 % de la longueur du bloc moteur selon l'axe X. Notamment, l'ouverture 16 découvre deux montants 19 dans chacun desquels sont aménagés un alésage 20 destiné à accueillir un palier supportant l'arbre d'équilibrage 9 (le terme alésage désignant une ouverture de forme cylindrique). Autrement dit, l'ouverture 16 s'étend au moins entre les deux paliers supportant l'arbre d'équilibrage. L'ouverture 16 découvre également l'ensemble du contrepoids 10 de l'arbre d'équilibrage 9. L'ouverture 16 peut s'étendre sensiblement en contrebas de l'ensemble des cylindres du bloc moteur. L'ouverture 16 peut être po sitionnée sensiblement vers le milieu de la face d'échappement du bloc moteur.
[0036] L'ouverture 16 est bordée par une face plane 21, globalement parallèle aux axes X et Z, et percée de trous 22 utiles à la fixation d'un moyen d'obturation 23. L'ouverture 16 vise principalement à faciliter le procédé de fabrication par moulage du bloc moteur : Lors du procédé de moulage du carter moteur, une partie du moule est engagée dans le volume V rendu accessible par l'ouverture 16, ce qui permet de générer par moulage le contour intérieur de ce volume V et notamment tous les reliefs qu'il contient. La présence de cette ouverture permet donc d'éviter des étapes d'usinage délicates et/ou permet de fabriquer le bloc moteur avec des procédés de moulage simple tel qu'un procédé de coulée sous haute pression. Cette ouverture est destinée à être obturée de manière étanche par le moyen d'obturation 23 de sorte à ce que l'huile ne s'échappe pas hors du bloc moteur lors de son fonctionnement.
[0037] Selon le mode de réalisation présenté, trois conduites d'huile amont 14 aboutissent dans une paroi supérieure 24 du volume V, c’est-à-dire qu'elles sont agencées au- dessus du volume V et débouchent dans le volume V. Chacune des trois conduites d'huile amont 14 peut être agencée sensiblement entre deux cylindres voisins. De plus, trois conduites d'huile aval 15 ressortent d'une paroi inférieure 25 du volume V, c’est-à-dire qu'elles sont agencées en-dessous du volume V et ressortent du volume V. En variante, le nombre de conduites d'huile amont et/ou aval pourrait être différent, par exemple une, deux ou plus de trois conduites d'huile amont et/ou aval. Les conduites d'huile amont et aval sont des conduites de retour d'huile. Elles s'étendent sensiblement verticalement et sont destinées à être parcourue par de l'huile s'écoulant de haut en bas sous l'effet de la gravité. Avantageusement, les trois conduites d'huile aval 15 peuvent être agencées au niveau de points bas de la paroi inférieure 25 de sorte à éviter toute stagnation d'huile dans le volume V.
[0038] Le moyen d'obturation 23 comprend un déflecteur 26 configuré pour dévier un écoulement d'huile en provenance des conduites d'huile amont 14 hors d'un volume VB balayé par la rotation de l'arbre d'équilibrage 9 et vers les conduites d'huile aval 15. Le volume VB balayé par la rotation de l'arbre d'équilibrage 9 désigne l'ensemble des points de l'espace susceptibles d'être occupés par l'arbre d'équilibrage 9 au cours d'une rotation autour de son axe de rotation. Du fait de la présence de contrepoids 10, l'arbre d'équilibrage 9 ne possède pas une symétrie de révolution et le volume VB balayé par la rotation de l'arbre d'équilibrage 9 est plus grand que le volume d'équilibrage en tant que tel. Le volume VB est notamment illustré schématiquement par une ligne en pointillé sur les figures 5 à 7.
[0039] Le moyen d'obturation 23 est notamment bien visible sur la [fig.4]. Il comprend une plaque de fermeture 27 sensiblement plane et destinée à prendre appui contre la face plane 21 bordant l'ouverture 16. La plaque de fermeture 27 comprend un ensemble de trous coïncidant avec les trous 22 pour une fixation par vis du moyen d'obturation 23 au bloc moteur 5. Le déflecteur 26 comprend une paroi 28 arrondie autour du volume balayé VB par la rotation de l'arbre d'équilibrage 9. La paroi 28 a globalement la forme d'une portion de tube. La paroi 28 comprend aussi, en partie supérieure, une portion plane inclinée vers le bas et vers la plaque de fermeture 27. La section de la paroi 28 parallèlement aux axes Y et Z peut avoir grossièrement la forme d'un J. Des nervures 29 sont prévues entre la paroi 28 et la plaque de fermeture 27 pour les lier l'une à l'autre. Un espace 30 est prévu entre la plaque de fermeture 27 et la paroi 28 du dé flecteur 26 pour permettre à l'huile de l'écouler. Le déflecteur est donc distant de la plaque de fermeture. Avantageusement, la plaque de fixation comprend une forme lé gèrement bombée vers l'extérieur du bloc moteur de manière à garantir un espace 30 suffisamment large pour une évacuation facile de l'huile, même si celle-ci est particu lièrement visqueuse. Une encoche 31 est prévue dans la paroi 28 pour éviter une in terférence avec un montant 19 du bloc moteur supportant un alésage 20. Ainsi, une première portion de la paroi 28 s'étend sensiblement entre les deux montants 19 tandis qu'une deuxième portion de la paroi 28 s'étend de l'autre côté de l'un des deux montants 19. La paroi 28 s'étend jusqu'en dessous des conduites d'huile amont 14. Elle comprend un profil descendant permettant à l'huile de s'écouler le long de cette paroi par gravité. Avantageusement, le moyen d'obturation est monobloc et obtenu par injection plastique. Il est donc à la fois léger et simple à fabriquer. En variante, il pourrait aussi être fabriqué en métal par exemple par assemblage de plusieurs plaques de tôles préalablement découpées et mises en forme.
[0040] La [fig.5] est une vue en coupe parallèlement à l'axe X et à l'axe Z du bloc moteur 5 et de l'arbre d'équilibrage 9, selon le plan XY identifié sur la [fig.3]. Sur cette vue en coupe, on distingue notamment deux paliers 32 montés dans les alésages 20 et supportant l'arbre d'équilibrage 19. Les paliers 32 peuvent être des paliers à roulements, notamment des paliers à aiguilles. Avantageusement, le bloc moteur comprend un agencement configuré pour permettre un écoulement d'huile vers au moins un palier supportant l'arbre d'équilibrage. Selon le mode de réalisation présenté cet agencement consiste en des espaces libres 33 entre les bords du déflecteur 26 et le corps du bloc moteur 5. Les dimensions de ces espaces libres peuvent être ajustées de manière à laisser s'échapper une quantité plus ou moins importante de l'huile en provenance de la conduite d'huile amont 14. En particulier, les nervures 29 forment des rebords à la surface de la paroi 28 dont la hauteur peut être ajustée afin de laisser passer plus ou moins d'huile vers les paliers 32. De l'huile peut ainsi atteindre l'arbre d'équilibrage et lubrifier les paliers 32. En variante, l'agencement permettant la lubri fication des paliers pourrait aussi consister en des trous aménagés dans la paroi 28.
[0041] Les figures 6 et 7 sont deux vues en coupe du bloc moteur et de l'arbre d'équilibrage suivant deux plans YZ1 et YZ2, perpendiculaires à l'axe X. On observe que les conduites d'huile amont 14 peuvent être décalées par rapport aux conduites d'huile aval 15 suivant l'axe X et/ou suivant l'axe Y. Le déflecteur peut être prévu pour être monté sans contact direct avec le corps du bloc moteur. La paroi 28 s'étend de préférence sous la totalité de la conduite d'huile amont recouvrant le débouché du canal d’huile amont 14 dans le volume V. Ainsi, quelle que soit la zone de la conduite d'huile amont 14 contre laquelle l'huile ruisselle, elle s'écoule ensuite sur la paroi 28. Selon le mode de réalisation présenté, le déflecteur 26 a une forme compatible avec un assemblage du moyen d'obturation postérieur à la mise en place de l'arbre d'équilibrage, selon un mouvement de translation parallèle à l'axe Y. Cela induit un guidage de l'huile du côté de la plaque de fermeture 27. En variante, le déflecteur pourrait être prévu pour guider l'huile de l'autre côté de l'arbre d'équilibrage, entre l'arbre d'équilibrage et une paroi dé finissant le fond du volume V.
[0042] Pour la fabrication du moteur à combustion, on peut tout d'abord fabriquer le corps du bloc moteur par coulée sous haute pression. La présence de l'ouverture 16 permet d'obtenir directement par moulage des formes spécifiques du volume V accueillant l'arbre d'équilibrage. Ensuite on peut insérer l'arbre d'équilibrage 9 et les paliers 32 en les insérant suivant l'axe X. Enfin, on obture l'ouverture 16 en rapprochant le moyen d'obturation 23 suivant l'axe Y et en le vissant dans le corps du bloc moteur avec des vis 34. En variante, d'autres moyens de fixation pourraient être envisagés, notamment le rivetage, le sertissage ou la soudure. Ainsi, par une seule et même opération on obture l'ouverture 16 et on met en place le déflecteur 26 permettant de dévier un écoulement d'huile du volume balayé par la rotation de l'arbre d'équilibrage.
[0043] Lorsque le moteur à combustion fonctionne, l'arbre d'équilibrage 9 tourne autour de son axe de rotation. Parallèlement, l'huile est mise en circulation dans le système de lu brification. Après avoir été projetée sous pression pour lubrifier des organes de la culasse, l'huile redescend sous l'effet de la gravité en passant dans les conduites d'huile amont 14. L'huile arrive ensuite sur la face supérieure de la paroi 28. Une grande partie de l'huile s'écoule le long de la paroi 28 et est guidée autour de l'arbre d'équilibrage sans contact avec celui-ci. On évite ainsi d'endommager l'huile en la laissant entrer en contact abondant avec l'arbre d'équilibrage. On évite aussi la formation d'émulsion d'huile. L'huile ayant contournée l'arbre d'équilibrage parvient directement aux conduites d'huile aval 15 ou s'écoule sur la paroi inférieure 25 avant de rejoindre conduites d'huile aval, avant d'aboutir dans le carter d'huile 8 en contrebas. Ce parcours de l'huile est représenté par des flèches sur les figures 6 et 7. Une plus petite partie de l'huile en provenance des conduites d'huile amont 14 s'écoule par les espaces libres 33 et suffit à lubrifier les paliers 32. Grâce à l'invention on dispose d'un moteur à combustion compact et simple à fabriquer. Une seule opération d'assemblage est né cessaire pour obturer l'ouverture 16 et pour monter un moyen de déviation de l'écoulement de l'huile.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Bloc moteur (5) pour un moteur à combustion (3), caractérisé en ce qu’il comprend :
- une ouverture (16) latérale débouchant dans un volume (V) destiné à accueillir un arbre d'équilibrage (9) monté rotatif,
- au moins une conduite d'huile amont (14) aboutissant dans une paroi supérieure (24) dudit volume (V),
- au moins une conduite d'huile aval (15) ressortant d'une paroi in férieure (25) dudit volume (V),
- un moyen d'obturation (23) de l'ouverture (16) latérale, le moyen d'obturation (23) comprenant un déflecteur (26) configuré pour dévier un écoulement d'huile en provenance de la conduite d'huile amont (14) hors d'un volume balayé (VB) par la rotation de l'arbre d'équilibrage (9) et vers la conduite d'huile aval (15).
[Revendication 2] Bloc moteur (5) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le déflecteur s’étend autour du volume balayé (VB) par la rotation de l'arbre d'équilibrage (9) sur une portion angulaire recouvrant un débouché de l'au moins une conduite d’huile amont (14) dans la paroi supérieure (24).
[Revendication 3] Bloc moteur (5) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen d'obturation (23) comprend une plaque de fermeture (27) obturant l'ouverture (16) latérale, et en ce que le déflecteur (26) est distant de la plaque de fermeture (27).
[Revendication 4] Bloc moteur (5) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend deux alésages (20) destinés à accueillir deux paliers (32) supportant l'arbre d'équilibrage (9), l'ouverture (16) latérale s'étendant en vis-à-vis d'un espace défini entre les deux alésages (20).
[Revendication 5] Bloc moteur (5) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un agencement configuré pour permettre un écoulement d'huile vers au moins un palier supportant l'arbre d'équilibrage, notamment un espace libre (33) formé entre le déflecteur (26) et un corps du bloc moteur.
[Revendication 6] Bloc moteur (5) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le déflecteur (26) comprend une paroi (28) arrondie autour du volume balayé (VB) par la rotation de l'arbre d'équilibrage.
[Revendication 7] Bloc moteur (5) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un corps du bloc moteur est obtenu par coulée sous haute pression.
[Revendication 8] Bloc moteur (5) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen d'obturation (23) est monobloc et obtenu par injection plastique.
[Revendication 9] Bloc moteur (5) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux conduites d'huile amont (14) aboutissant dans la paroi supérieure (24) dudit volume (V) et au moins deux conduites d'huile aval (15) ressortant de la paroi inférieure (25) dudit volume (V), le déflecteur (26) étant configuré pour dévier des écoulements d'huile en provenance des au moins deux conduites d'huile amont (14) hors du volume balayé (VB) par la rotation de l'arbre d'équilibrage et vers les aux moins deux conduites d'huile aval (15).
[Revendication 10] Moteur à combustion (3), caractérisé en ce qu'il comprend un bloc moteur (5) selon l'une des revendications précédentes, un arbre d'équilibrage (9) monté rotatif dans ledit volume (V), une culasse (7) d’où ressort l'au moins une conduite d'huile amont (14), et un carter d'huile (8) dans lequel aboutit l'au moins une conduite d'huile aval (15).
[Revendication 11] Groupe motopropulseur (2) comprenant un moteur à combustion (3) selon la revendication précédente et un système de lubrification (4), le système de lubrification comprenant une pompe à huile (11), un circuit d'huile haute pression (12) et un circuit d'huile basse pression (11), ladite au moins une conduite amont (14) et ladite au moins une conduite aval (15) étant agencées dans le circuit d'huile basse pression (11).
[Revendication 12] Véhicule (1) automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un bloc moteur (5) selon l'une des revendications 1 à 9 et/ou un moteur à combustion (3) selon la revendication 10, et/ou un groupe moto propulseur (2) selon la revendication précédente.
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