Brevet FR2468756A1 — publié le 19810508

La présente invention concerne un dispositif d'épura- tion de l'air d'adrr.ission d'un moteur à combustion interne, comportant un filtre gros dans la tubulure d'admission du moteur et un filtre fin placé en aval du filtre gros, l'air recevant, dans le filtre gros, un mouvement entratnant la séparation des contaminants solides et leur collection dans une chambre d'impure- tés d'o ils sont extraits par une tutulure d'aspira- tion raccordée à une source de dépression, tardis que l'air épuré dans le filtre gros poursuit sa progres- sion dans la tubulure d'admission jusqu'au filtre fin o Les moteurs à combustion interne fonctionnant dans un environnement poussiéreux, tels que les moteurs de ca- mions ou chariots circulant sur les chantiers de cons- truction, exigent des dispositifs de plus en plus com- pliqués pour l'épuration de l'air admis à ces moteurs Les filtres épurateurs d'air de ces dispositifs ne doivent pas produire une trop grande chute de pres- sion dans le circuit d'admission d'air du moteur, ni exiger des intervalles trop rapprochés de remplacement ou de nettoyage. Si le dispositif est à filtre unique, cette exigence entraîne des installations volumineuses dans l'enceinte du moteur. On a donc réalisé des dis- positifs d'admission d'air aux moteurs travaillant en atmosphère souillée comportant deux filtres couplés en série, à savoir un filtre gros et, en aval de celui-ci, un filtre fin dans la tubulure d'admission d'air. Il existe un dispositif dans lequel le filtre gros est constitué par un filtre dit " cyclone " dans lequel l'air se voit impartir un mouvement giratoire ayant pour effet de séparer les contaminants solides et de les rassembler dans une chambre à impuretés. Sur les véhicules militaires, tels que les chars de combat, on sait également engendrer une dépression pneumatique dans une telle chambre à impuretés au moyen d'une soufflante ou ventilateur entralné électrique- ment. Cette disposition procure une amélioration de la capacité d'épuration du filtre gros, mais l'emploi d'un ventilateur séparé à cette fin constitue une solution comparativement conteuse, exposée, en outre, à des dé- faillances de fonctionnement. Une autre solution connue consiste à engendrer cette dépression pneumatique par effet d'éjection produit par la tubulure d'échappement du moteur. Cette solu- tion entraIne une tubulure de grande longueur, surtout lorsqu'elle est appliquée aux véhicules lourds dans lesquels le filtre gros est disposé au dessus de la cabine de conduite. Elle pose en outre un problème supplémentaire d'étanchéité lorsque le véhicule com- porte une cabine rabattable. La construction du dis- positif éjecteur exige en outre l'emploi de matériaux relativement coûteux pour résister à l'action corrosive des gaz d'échappement La présente invention a pour but de réaliser un dispo- sitif exempt des inconvénients précités Ce but est atteint au moyen d'un dispositif dans lequel la tubu- lure d'aspiration partant de la chambre d'impuretés est connectée à la tubulure d'admission d'air en aval du filtre gros, ladite connexion à la tubulure d'ad- mission d'air constituant la source de dépression pneu- matique réalisant le vide dans la tubulure d'aspira- tion, et ladite tubulure d'aspiration comportant, en- tre ses connexions à la chambre d'impuretés du filtre gros et à la tubulure d'admission d'air, un filtre séparant les contaminants solides de l'air passant par ladite tubulure d'aspiration Dans le dispositif selon l'invention, la source de dé- pression pneumatique n'exige pas d'éléments séparés et possède, de ce fait, une très frande fiabilité de fonctionnement. La présence d'un filtre dans la tu- bulure d'aspiration assure l'épuration de l'air par- courant cette dernière avant de revenir à la tubulure d'admission d'air Dans un mode préféré de réalisation, l'invention est appliquée à un véhicule comportant une carrosserie jointe à un châssis par une suspension élastique, au moins le filtre gros, la tubulure d'aspiration et son filtre, et la partie de la tubulure d'admission d'air constituant la source de dépression pneumatique, étant fixés à ladite carrosserie. Le dispositif n'exige donc pas de connexions absorbant les déplacements re- latifs entre le châssis et la carrosserie et élimine de ce fait les problèmes et les frais d'établissement de telles connexions étanches. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description d'un exemple préféré, non limitatif, de réalisation, faite ci-après en se référant au dessin annexé dont la figure unique repré- sente une vue arrière, partiellement en coupe pour mieux en laisser apparaître les détails, du dispositif selon l'invention monté sur la paroi arrière de la cabine de conduite d'un camion automobile Lia partie représentée de la cabine de conduite 1 d'un camion automobile comporte une paroi arrière 2 à la- quelle est fixé, par des moyens non représentés, le dispositif selon l'invention. Ce dispositif comporte un filtre gros 4 possédant un prolongement par dessus le toit 5 de la cabine 1 dans le sens de la marche a- vant du véhicule. Une tubulure d'admission d'air 6 amène l'air d'admission, en descendant le long de la paroi 2 de la cabine, à un filtre fin 7 d'o une tu- bulure 8 le mène à un moteur à combustion interne (non représenté) La tubulure d'admission d'air 6 comporte deux parties une partie inférieure fixée au châssis 12 du véhicule, et une partie supérieure 11 fixée à la cabine 1. Cette cabine est jointe au châssis par une suspension élastique (non représentée) et, pour cette raison, les parties 10 et 11 sont jointes ensemble par un soufflet de caoutchouc 13 absorbant les mouvements relatifs entre lesdites parties 10 et 11. Ce soufflet est en outre constitué de façon à permettre de séparer facilement les parties 10 et 11 l'une de l'autre afin de pouvoir rabattre la cabine vers l'avant le filtre gros 4 est construit symétriquement par rap- port à un plan longitudinal vertical, chaque moitié de filtre 15 ou 16 comportant une pluralité d'appareils dits cyclones de transit direct 17, connus en soi, qui ne comportent pas de parties mobiles mais des ailettes fixes (non représentées) agissant sur l'air les fran- chissant de façon à lui imprimer un mouvement gira- toire ayant pour effet de chasser les impuretés soli- des vers la surface cylindrique du cyclone par la force centrifuge puis de les pousser, par une ouver- ture 19 ménagée dans la paroi des cyclones 17, dans une chambre collectrice d'impuretés 18 entourant ces der- niers. Ces cyclones sont bien connus dans cette bran- che d'industrie et ne seront donc pas décrits plus en détail. Le filtre gros 4 comportera de 20 à 30 cyclones et l'air épuré sortira de chaque cyclone 17 pour pénétrer dans la tubulure d'admission d'air 6. De la chambre de collection d'impuretés 18 de chaque moitié de filtre ou 16, une tubulure 20 mène à un filtre 21 communi- quant également, par un tube 23, avec un rétrécissement 22 formant dispositif venturi ménagé dans la tubulure d'admission d'air 6. Ceci revient à dire que la dé- pression engendrée dans la tubulure d'admission d'air 6 se transmet, par les tubulures 20 et 23, à la cham- bre collectrice d'impuretés 18 du filtre gros. Ces tubulures 20 et 23 seront dénommées, par la suite, "tubulure d'aspiration 20". Le filtre 21 comporte une pluralité de cyclones déflec- teurs 25, dont un seul est représenté sur le dessin, et qui sont disposés, soit en rangée, soit de toute autre manière. Ces cyclones déflecteurs sont égale- ment bien connus et leur description sera limitée à l'indispensable pour la compréhension de l'invention Dans les cyclones déflecteurs 25, l'air ne se voit pas seulement impartir un mouvement giratoire mais subit également une déflexion de 180 sur le sens d'écoule- ment avant de quitter l'un de ces cyclones déflecteurs 25. Chacun de ces derniers est constitué par deux tubes 26 et 27, ouverts à leurs extrémités, et dont l'un entoure concentriquement l'autre sur une partie de leur longueur. Dans l'espace annulaire ainsi formé, sont disposées des ailettes joignant rigidement en- semble les deux tubes 26 et 27. Dans l'exemple représenté, les cyclones déflecteurs 25 sont disposés en une rangée dans une chambre médiane 28 du filtre 21, et les extrémités respectives des cyclo- nes 25 sont fixées aux parois extrêmes 30 et 31 de cette chambre médiane. Des perforations dans les pa- rois extrêmes respectives 30 et 31 permettent l'écou- lement dans les tubes 26 et 27, les impuretés étant conduites à une chambre collectrice d'impuretés 32, à la partie inférieure du filtre 21, et l'air épuré étant conduit à une chambre 33, à la partie supérieure du filtre 21, cette dernière chambre 33 étant en communi- cation avec la source de dépression 22 par la tubulure 23. L'épuration à l'intérieur du filtre 21 s'effectue de la façon suivante: L'air souillé provenant de la chambre collectrice d'impuretés 18 du filtre gros 4 est conduit, par la tubulure d'aspiration 20, à la chambre médiane 28 du filtre 21. L'air est donc aspi- ré, dans le sens indiqué par la flèche, de façon à traverser, de haut en bas, l'espace intermédiaire, pourvu d'ailettes, entre les tubes 26 et 27 du cyclone déflecteur 25. Ces ailettes communiquent à l'air un mouvement giratoire, après quoi le vide régnant dans le tube de petit diamètre 26 agit sur l'air pour l'in- verser de 180 et le conduire dansla chambre supérieure 33 pour passer dans le rétrécissement venturi 22 de la tubulure d'admhission 6. Sur le dessin, une flèche coudée, partant du sommet du tube 27, indique ce che- minement de l'air La rotation et l'inversion du courant d'air ont pour effet d'en séparer les impuretés solides qui se dépo- sent dans la chambre inférieure 32. A la partie in- férieure de cette chambre 32 est monté un clapet à poussières 35, constitué par deux lèvres de caoutchouc opposées l'une à l'autre. Sous l'action des vibrations produites par la marche du véhicule, ou lorsque le mo- teur de ce dernier est arrêté et qu'il ne se produit plus de dépression pneumatique dans le filtre 21, ce clapet 35 s'ouvre et libère les impuretés pouvant se trouver dans l'appareil Le rétrécissement Venturi 22 est placé en amont du soufflet 13, en sorte que le dispositif selon l'inven- tion comprenant le filtre gros 4, la tubulure d'aspi- ration 20 avec le filtre 21, et la source de dépres- sion pneumatique 22, forme une unité bien cohérente jointe élastiquement à la cabine 1 du véhicule. Cette unité peut donc se monter facilement sur des installation à moteur d'un autre genre, telles que des moteurs montés sur des chariots ou des véhicules de chantiers de terrassement ou de construction, ou sur des compresseurs fixes ou mobiles. Le rétrécissement de type venturi représenté sur la figure présente, sur des rétrécissements d'une autre forme, l'avantage de combiner une faible chute de pression dans le circuit d'admission et un vide poussé à la jonction de la tubulure d'aspiration avec la tubulure d'admission d'air 6. Cette jonction est située à l'endroit o le venturi 22 rétrécit au maxi- mum la tubulure d'admission d'air 6. Pour obtenir l'effet recherché, la surface de la partie rétrécie du venturi devrait être approximativement comprise entre 25 % et 75 % de la section d'écoulement de la tubulure d'admission d'air Toutefois, pour les filtres gros du genre décrit ci- dessus, convenant aux moteurs diesel pour véhicules lourds, on a constaté que le rétrécissement utilisé comme source de dépression pneumatique ne devait pas engendrer, dans la tubulure d'admission d'air, une chute de pression supérieure à celle se produisant dans le filtre gros. Une chute de pression plus im- portante dans le rétrécissement et le vide plus poussé qui en résulterait dans la chambre collectrice d'impu- retés du filtre gros ne produisent pas, dans le filtre gros, une augmentation de la capacité d'épuration pou- vant compenser la réduction de la gamme de chute de pression permise du filtre. Cette réduction résulte de l'augmentation de la chute de pression dans le ré- trécissement, du fait que le circuit d'admission d'air dans son ensemble est construit pour une chute de pres- sion maximale donnée qui ne doit pas être dépassée. Les intervalles de temps entre les remplacements et/ou les nettoyages du filtre fin seront plus courts du fait que le temps qui s'écoule avant que le filtre fin n'ait atteint la valeur maximale admise de chute de pression, qui a été fixée assez bas, sera plus court qu'aupara- vant; et ceci en dépit de ce que la capacité d'épura- tion du filtre gros aura augmenté et que l'air fourni au filtre fin sera plus pur qu'auparavant. Le dispositif selon l'invention permet d'atteindre des résultats satisfaisants en ce qui concerne l'augmenta- tion du taux d'épuration dans le filtre gros, la dimi- nution de la chute de pression dans le rétrécissement, et par conséquent l'allongement du laps de temps entre changements successifs de filtre fin, lorsque la source de dépression pneumatique peut faire passer dans la tu- bulure d'aspiration environ 6 % du courant d'air fourni aux cyclones 17. On obtient ce résultat en pratique lorsque la restriction venturi réduit d'environ 45 % la section d'écoulement de la tubulure d'admission d'air. L'écoulement partiel de 6 %, précité, dans la tubulure d'aspiration 20 a pour effet d'augmenter le taux d'épuration d'un filtre gros donné, tel que celui décrit, de 70 % sans dépression dans la tubulure 20 à 90 % lorsque cette dépression y règne.Pour obtenir un taux d'épuration nettement plus élevé dans le filtre gros 4, l'écoulement partiel dans la tubulure d'aspi- ration 20 devra représenter au moins 2 % du courant d'air total fourni au filtre gros 4. Dans les limites de la présente description et de ses revendications, la source de dépression pneumatique pourra être constituée par des restrictions de forme plus ou moins spéciale. On pourra également utiliser l'action d'un éjecteur dans la tubulure d'admission d'air pour produire la dépression dans la tubulure d'aspiration 20. L'invention n'est nullement limitée aux types de filtres décrits et peut utiliser d'au- tres formes de filtres. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'épuration de l'air d'admission d'un moteur à combustion interne, comportant un filtre gros (4) dans la tubulure d'admission (6) du moteur et un filtre fin (7) placé en aval du filtre gros (4), l'air recevant, dans le filtre gros (4), un mouvement entraînant la séparation des contaminants et leur collection dans une chambre d'impuretés (18) d'o i Is sont extraits par une tubulure d'aspiration (20) raccordée à une source de dépression pneumatique (22), tandis que l'air épuré dans le filtre gros(4) poursuit sa progression dans la tubulure d'admission(6) jusqu'au filtre fin (7), caractérisé en ce que la tubulure d'aspiration (20) partant de la chambre d'impuretés (18) est connectée à la tubulure d'admission d'air (6) en aval du filtre gros (4), en ce que la connexion à la tubulure d'admission d'air (6) constitue la source de dépression pneumatique réalisant le vide dans la tubulure d'aspiration (20), et en ce que ladite tubulure d'aspiration (20) comporte, entre ses connexions à la chambre d'impuretés (18) du filtre. gros(4) et à la tubulure d'admission d'air (6), un filtre (21) séparant les contaminants solides de l'air passant par ladite tubulure d'aspiration (20). 2. Dispositif selon la Revendication 1, pour moteur monté sur un véhicule comportant une carrosserie (1) portée par un châssis (12), caractérisé en ce que au moins le filtre gros(4), la tubulure d'aspiration (20) el son filtre(4), et la partie de la tubulure d'admission d'air (6) constituant la source de dépression pneumatique (22) , sont fixés à ladite carrosserie (1). 3. Dispositif selon une quelconque des Revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la connexion de la tubulure d'aspiration (20) avec la tubulure d'ad- mission d'air (6) débouche dans un rétrécissement (22) ménagé dans ladite tubulure d'admission d'air. 4. Dispositif selon la Revendication 3, caractérisé en ce que le rétrécissement (22) est du type venturi dont la surface de la partie rétrécie réduit d'au moins 25 % la section d'écoulement de la tubulure d'admission d'air (6). 5. Dispositif selon une quelconque des Revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la dépression pneuma- tique engendrée par la source de dépression (22) est capable de détourner au moins 2 % du courant d'air arrivant au filtre gros (4) À 6. Dispositif selon une quelconque des Revendications 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que la source de dé- pression (22) produit, dans la tubulure d'admission d'air (6) une augmentation de l- chute de pression telle que cette chute de pression accrue soit infé- rieure à une chute de pression se produisant dans le filtre gros (4) À 7. Dispositif selon une quelconque des Revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le filtre (21) placé dans la tubulure d'aspiration (20) est de type connu en soi, communiquant à l'air un mouvement tel que les contaminants solides sont séparés et con- duits à une chambre collectrice d'impuretés (32) munie, à sa p.rtie inférieure, d'une soupape (35) assurant la décharge automatique des impuretés vers l'extérieur. 8. Dispositif selon une quelconque des Revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que le filtre gros (4) comporte une pluralité de cyclones de transit direct (17), connus en soi, et en ce que le filtre (21) placé dans la tubulure d'aspiration (20) comporte une pluralité de cyclones déflecteurs (25) connus en soi.