Brevet FR2332424A1 — publié le 19770617

La présente invention a essentiellement pour objet un procédé d'épuration de l'air sortant du carter renfermant l'arbre vilebrequin d'un moteur à combustion interne. L'invention concerne également un dispositif permettant de mettre en oeuvre ce procédé. De façon classique , dans un moteur à combustion interne, l'arbre vilebrequin est logé dans un carter inférieur du moteur dont le fond, dans le cas du carter dit humide, contient une certaine quantité d'huile de lubrification. Le niveau d'huile est tel que l'arbre vilebrequin peut plonger en partie dans l'huile à chaque tour de rotation ce qui assure automatiquement une lubrification de cet organe essentiel du moteur. Dans le cas du carter dit"sec" l'huile qui a été injectée pour lubrifier les organes se rassemble dans le fond dudit carter. Il est évident que dans ces conditions, l'air emprisonné à la partie supérieure du carter, c'est-à-dire au niveau de l'embiellage, se trouve presque en permanence saturé d'huile sous forme de vapeurs ou même de gouttelettes de liquide en suspension.D'autre part, les segments des pistons n'étant pas parfaitement étanches, une certaine surpression règne dans la partie supérieure de l'espace interne du carteryleQle' peut se trouver en communication avec l'extérieur par l'intermédiaire, par exemple, d'un reniflard pour éviter des surpressions trop importantes à l'intérieur du carter, qui pourraient être encore augmentées par exemple par l'échauffement de l'air dudit carter après un certain temps de fonctionnement du moteur.Dans ces conditions, lorsque le moteur s'échauffe, une partie de l'air chargé d'huile s'échappe du carter par le reniflard, ce qui entraine une pollution de l'environnement immédiat du moteur qui peut devenir très gênanteAqt11ai'ur d'un navire (notamment un sous-marin)ltatmosphère de la salle des machines pouvant devenir très rapidement irrespirable. L'un des buts essentiels de la présente invention est précisément de proposer un procédé et un dispositif pour débarrasser en permanence l'air sortant du carter de l'huile qu'il contient en suspension ou sous forme de vapeurs. Dans ces conditions, les dangers de pollution de l'environnement immédiat du moteur par une partie de l'air sortant du carter de ce moteur seront écartés. Enfin, il est connu d'utiliser de l'air d'admission légèrement huileux pour lubrifier les soupapes du moteur.Cependar.t, dans le cas d'un moteur comportant un compresseur d'air de suralimentation, on ne pouvait pas jusqu'à présent utiliser directement l'air du carter de ce même moteur pour cet usage car sa teneur en huile était trop importante, ce qui provoquait un encrassement rapide du compresseur. Le dispositif selon l'invention, présente l'avantage supplémentaire de fournir un air partiellement déshuilé dont la teneur résiduelle en huile convient particulièrement pour la lubrification précitée des soupapes et qui peut donc être directement mélangé à l'air d'admission du moteur. L'invention a donc plus particulièrement pour objet un procédé de déshuilage de l'air sortant d'un carter d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il consiste à récupérer cet air dudit carter et à en extraire au moins une partie de l'huile qu'il contient en interceptant au moyen d'obstacles fixes, les gouttelettes d'huile en suspension dans l'air et/ou en condensant les vapeurs d'huile par échange thermique avec un autre fluide plus froid L'invention se rapporte aussi à un dispositif de déshuilage de l'air du carter d'un moteur à combustion interne, pour la mise en oeuvre du procédé sus-mentionné, caractérisié en ce qu'il comprend une chambre de récupération de l'huile, dont l'entrée communique avec l'intérieur dudit carter et renfermant un radiateur de condensation et/ou un filtre à chocs formé par exemple par une série de chicanes autour desquelles l'air est canalisé. L'air peut passer du carter à travers ladite chambre de récupération du fait de la surpression régnant dans ledit carter. On peut aussi prévoir des moyens de pompage supplémentaires pour obtenir le même résultat. Selon une autre particularité de l'invention, la sortie de ladite chambre de récupération peut être reliée au circuit d'alimentation en air d'admission dudit moteur, par exemple en amont d'un compresseur d'une turbo-soufflante de suralimentation, pour permettre la lubrification des soupapes dudit moteur à partir de l'air du carter partiellement déshuilé, ledit compresseur aspirant les gaz déjà expulsés du carter par la surpression. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un dispositif conforme au principe de l'invention,donnée uniquement à titre d'exemple, faiteen référence au dessin non limitatif annexé, dans lequel - la figure 1 représente un moteur Diésel suralimenté de forte puissante équipé-d'un dispositif de déshuilage selon l'invention; - la figure 2 est une vue de côté schématique et en coupe de la chambre de récupération du dispositif de déshuilage selon l'invention; et - la figure 3 est une vue de dessus schématique et en coupe de cette même chambre de récupération, Sur la figure 1, on a représenté un moteur Diésel suralimenté 11 de forte puissance et composant notamment deux turbosoufflantes de suralimentation 12 et 13, le compresseur de la turbo-soufflante 12 comportant une tubulure d'admission 14 et le compresseur de la turbosoufflante 13 comportant une tubulure d'admission d'air 15.La partie inférieure du bâti du moteur 11 forme le carter 16 de l'arbre vilebrequin. le dispositif de déshuilage selon l'invention se compose essentiellement d'une chambre de récupération 17 pour l'huile. L'entrée 18 de cette chambre 17 communique, par l'intermédiaire d'un conduit 19, avec l'intérieur du carter 16; le conduit 19 débouchant aXdessusdkniveau d'huile - dans ledit carter. La sortie 20 de la chambre de récupération 17 est reliée par un conduit 21 à la tubulure d'admission d'air 15 de la turbo-soufflante 13. Ce montage permet de réaliser l'aspiration à travers la chambre 17 de l'air contenu dans le carter 16, ceci grâce à la dépression d'entrée du compresseur de la turbo-soufflante 13.Ainsi, il n'est pas nécessaire de prévoir une pompe spécialement pour cet usage. En outre, le même montage présente, comme on le verra plus loin, l'avantage supplémentaire d'assurer une lubrification adéquate et automatique des soupapes du moteur. La chambre de récupération 17 est représentée plus en détails sur les figures 2 et 3. Conformément auxdessim elle a de préférence la forme générale de deux cônes 22 et 23 assemblés par leurs bases; l'entrée 18 étant située au summet du cône 22 et la sortie 2C étant située au sommet du cône 23. Au niveau de la jonction des deux cônes, c'est-à-dire à la partie la plus large de la chambre de récupération, se trouve intercalé un radiateur de condensation 25 du type à nids d'abeilles, parcouru par un fluide (typiquement de l'eau) de température inférieure à celle de l'air chargé d'huile qui traverse la chambre 17. Le liquide réfrigérant est introduit par une entrée 26 et évacué par une sortie 27. Ce radiateur 25 peut très bien, par exemple, être connecté au circuit d'eau de refroidissement du moteur ou des turbo-soufflantes.L'air chargé d'huile traversant la chambre 17 passe à travers les nids d'abeilles du radiateur 25. En outre, chaque cône 22, 23 est pourvu d'une série de panneaux plans formant chicanes 30, s'étendant transversalement par rapport à l'axe principal 24 de la chambre 17. L'ensemble de ces chicanes constitue ce qu'on peut appeler un filtre à chocs dont le rôle est de retenir les gouttelettes d'huile en suspension qui viennent s'écraser sur les chicanes lorsque l'air traverse la chambre de récupération 17. les chicanes 30 peuvent comporter des trous 31 à leur partie inférieure, pour faciliter l'écoulement de l'huile récupéréeZusqu'à une rigole d'évacuation 32 prolongée par un conduit 33. Ce dernier peut être connecté soit au réservoir d'huile si celui-ci est indépendant du moteur (cas du carter sec) soit à un réservoir spécial où l'huile est récupérée (cas du carter humide). le fonctionnement du dispositif est des plus simples et découle avec évidence de la description qui précède. L'air chargé d'huile est aspiré dans la chambre 17 grâce à la dépression créée dans la tubulure d'admission d'air 15 de la turbo-soufflante 13. En contournant les chicanes 30, l'air abandonne ainsi la plus grande partie des gouttelettes d'huile qu'il transportait. Ces gouttelettes ruissellent le long des chicanes 30 jusqu'à la rigole 32. En outre, en traversant les nids d'abeilles du radiateur 25, les vapeurs d'huile entrainées par l'air se condensent et cette huile condensée est évacuée elle aussi par l'intermédiaire de la rigole 32 et du conduit 33. k la sortie 20 de la chambre 17, on obtient de l'air très faiblement chargé d'huile qui est ensuite mélangé automatiquement à l'air d'admission circulant dans la tubulure 15.Ainsi, l'invention présente l'avantage de fournir un air faiblement chargé d'huile qui, s'il est évacué, pollue peu l'espace environnantouqz stil est récupéré, permet d'assurer une lubrification automatique des soupapes du moteur. A ce titre, il convient de noter que la sortie 20 de la chambre 17 pourrait être également connectée à la tubulure 14 pour permettre une lubrification des soupapes des cylindres alimentés par la turbo-soufflante 12. On pourrait aussi prévoir deux chambres de récupération 17, l'une connectée à la turbo-soufflante 12 et l'autre à la turbo-soufflante 13. Il convient de noter que la liaison entre la sortie de la chambre 17 et l'entrée de la turbo-soufflante 17 peut être considérée à la fois comme un moyen avantageux pour forcer l'air à circuler dans la chambre 17 et comme un montage adéquat pour lubrifier les soupapes du moteur. Cependant, si on désirait réaliser la lubrification de ces soupapes par d'autres moyens, il suffirait de supprimer le conduit 21; la surpression régant dans le carter agissant dans le même sens que la dépression dans la tubulure 15. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation qui vient d'être d'écrit. En particulier, l'invention couvre tous les modes de réalisation utilisant soit une série de chicanes constituant un filtre à chocs, soit un ou plusieurs radiateurs en nids d'abeilles; la combinaison de ces deux moyens étant cependant jugée avantageuse.C'est dire que l'invention couvre tous les équivalents techniques des moyens mis en jeu si ceux-ci le sont dans le cadre des revendications qui suivent. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif de déshuilage de l'air du carter c'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre de récupération de l'huile dont l'entrée communique avec l'intérieur dudit carter et que ladite chambre renferme un radiateur de condensation du type à nid; d'abeilles, connu en soi, intercalé à l'intérieur de ladite chambre de façon que l'air chargé d'huile traverse lesdits nids d'abeilles, le circuit de fluide réfrigérant dudit radiateur étant par exemple connecté au circuit d'eau de refroidissement du moteur ou d'une turbosoufflante. 2. Dispositif selon la revendication 1,caractérisé en ce qu'il comprend en outre deux séries de chicanes disposées de part et d'autre dudit radiateur de condensation et que les parois de ladite chambre de récupération sont inclinées vers un rigole inférieure, pour la récupération de l'huile par ruissellement.