Brevet FR2574855A1 — publié le 19860620

La présente invention concerne un agencement pour le traitement de gaz fuyant entre un piston et son cylindre dans un moteur à combustion interne pour véhicules automobiles. Du fait que les moteurs pour véhicules au- tombiles ont été conçus ces dernières annnées pour des puissances débitées et des vitesses de rotation plus élevées, la quantité de mélange air/essence non brûlé fuyant en contournant les pistons à partir des cham- bres de combustion, également appelé "gaz contournant le piston", a augmenté. Il existe de nombreux agencements de trai- tement de gaz de fuite de gaz entre un piston et son cylindre, dans lesquels l'huile est séparée du gaz de fuite produit dans le moteur et ensuite, le gaz de fuite est introduit par l'intermédiaire d'un obturateur PCV (ventilation positive de boite de mani- velle) dans un collecteur d'admission et brûlé à nou- veau dans les cylindres, voir par exemple US-A-4 502 424. Dans de tels dispositifs et agencements de l'art antérieur, la vapeur d'huile est séparée du gaz de fuite au moyen d'un séparateur d'huile, et est ensuite amenée par l'intermédiaire de l'obturateur PCV dans une partie du système d'admission, tel que le collec- teur d'admission. Lorsque la quantité de gaz de fuite augmente, la quantité de vapeur d'huile contenue dans le gaz de fuite augmente également. La vapeur d'huile provenant de l'intérieur du moteur avec les gaz de fuite, tend a entrainer une combustion incomplète du mélange air/essence, ayant pour effet une augmentation d'échappement polluant indésirable. Une solution consisterait à augmenter la capacité et donc les di- mensions du séparateur d'huile. Cependant, du fait que le séparateur d'huile est disposé à l'extérieur du moteur lui-même, les dimensions de l'ensemble du mo- teur comportant un tel séparateur d'huile de dimen- sions agrandies, seraient considérablement augmentées et ne seraient pas appropriées à un petit compartiment moteur sans des contraintes d'espaces importantes. Selon la présente invention, il est prévu un agencement pour le traitement de gaz fuyant entre un piston et son cylindre dans un moteur à combustion in- terne, comportant un système d'admission et un bloc cylindre, comportant un passage de gaz de fuite ménagé dans ledit bloc cylindre, un passage de séparation de vapeur d'huile ménagé dans ledit bloc cylindre et croisant le passage de gaz de fuite, et s'étendant au-delà du passage de gaz de fuite pour former une chambre relativement large, un séparateur d'huile relié au passage de séparation de vapeur d'huile et disposé sur le bloc cylidnre, et des moyens de liaison du séparateur d'huile au système d'admission pour ame- ner le gaz de fuite à travers le passage de gaz de fuite, puis à travers le passage de séparation de va- peur d'huile, et enfin à travers le séparateur d'huile jusqu'au système d'admission. Avec un tel agencement, la vapeur d'huile contenue dans le gaz de fuite est préalablement sépa- rée du gaz de fuite dans le passage de séparation de vapeur d'huile, et ensuite elle est séparée au moyen du séparateur d'huile. Ainsl, la quantité de vapeur d'huile amenée dans le collecteur d'admission est ré- duite, améliorant ainsi l'échappement du moteur. Du fait que la passage de séparation de vapeur d'huile présente des dimensions relativement larges, la quan- tité de métal fondu -nécessaire pour couler le bloc cylidnre est réduite, pour permettre au métal fondu de se solidifier à une vitesse constante et pour réduire ainsi les risques de défauts =de coulée tels que des cavités dans le bloc cylindre. Un mode de réalisation de l'invention va être décrit par la suite uniquement à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la Figure 1 est une vue en coupe verticale d'un moteur à combustion interne comportant un agence- ment pour le traitement de gaz de fuite selon l'in- vention; - la Figure 2 est une vue de dessus du bloc cylindre du moteur représenté à la Figure 1, avec la tête de cylindre retirée; - la Figure 3 est une vue en élévation de côté d'un bloc cylindre, vu dans la direction de la flèche III de la Figure 2; - la Figure 4 est une vue en coupe partielle agrandie, prise suivant la ligne IV-IV de la Figure 2; - la Figure 5 est une vue en coupe partielle prise selon la ligne V-V de la Figure 4 et; - la Figure 6 est une vue en coupe partielle prise selon la ligne VI-VI de la Figure 4. La Figure 1 représente un moteur à combus- tion interne E à-quatre cyclindres en ligne, refroidi par eau, comprenant un bloc cylindre B comportant une tête de cylindre H montée dessus, et fixée a celui-ci avec un joint d'étancheité G interposé entre le bloc cylindre 8 et la tête de cylindre H. Le bloc cylindre B est de préférence une pièce coulée en un alliage d'aluminium, telle qu'obte- nue par le procédé de coulage décrit dans US-A-4 436 et US-A-4 519 436. Le bloc cylindre comporte de manière générale une partie supérieure 1 formant cy- lindre et une partie inférieure 2 formant boite de manivelle. La partie formant cylindre 1 comporte quatre alésages de-cylindre en ligne 3, définis dedans selon la configuration appelée siamoise, sans chemise d'eau dans les parois 5 intermédiaires entre les alésages de cylindre 3 voisins. Une chemise de cylin- dre tubulaire 4 est insérée dans chacun des alésages de cylindre 3, et un piston 6 est inséré de manière coulissante dans la chemise de cylindre tubulaire 4. La partie inférieure 2 formant boite de manivelle du bloc cylindre B comporte une série de parois de tourillons de manivelle 7 d'une seule pièce, espacées de certains intervalles le long de la di- rection dans laquelle les alésages de cylindre 3 sont agencés en ligne. Des brides de palier 8 sont fixées aux surfaces inférieures des parois de tourillons de manivelle 7, respectivement. Un arbre de manivelle 10 est supporté à rotation dans des orifices formant paliers 9 formés entre les parois de tourillon de ma- nivelle 7 et les brides de palier 8. L'arbre de ma- nivelle 10 est relié de manière fonctionnelle au pis- ton 6 par l'intermédiaire de tiges de liaison 11. La partie formant cylindre I comporte éga- lement une chemise d'eau 12 formée dans une relation d'entourement par rapport aux alésages de cylindre 3. La chemise d'eau 12 s'étend sensiblement sur toute la longueur de chacun des alésages de cylindre 3. La tête de cylindre H comporte une chambre 13 de cames de soupapes, recevant en son intérieur un mécanisme de soupape 14 comportant des arbres à came 28 destinés à actionner des soupapes d'admission et d'échappement 26, 27. Comme représenté aux Figures 2 i 4. une partie saillante 16 est coulée d'une seule pièce avec la surface extérieure d'une paroi latérale 15 du bloc cylindre B. et fait saillie latéralement vers l'exté- rieur à partir de cette surface extérieure. La partie saillante 16 s'étend verticalement sur à peu près toute la hauteur du bloc cylindre 8. Un passage de gaz de fuite 17 est ménagé dans la partie saillante 16 et comporte un passage supérieur 17u et un passage infé- rieur 17Q communiquant l'un avec l'autre à travers un passage agrandi 18 de séparation de vapeur d'huile. Le passage supérieur 17j. le passage inférieur 17d et le passage élargi 18 peuvent être formés en utilisant des noyaux pendant le coulage du bloc cylindre B selon le procédé de coulage mentionné ci-dessus. Le passage élargi 18 peut être relié de manière uniforme à chacun des passages supérieur 17u et inférieur 17d par per- çage des parois intermédiaires de coulée entre les passages, comme représenté en pointillés sur les Figures 4 et 5. Comme représenté à la Figure 1 le passage supérieur 17u comporte une extrémité supé- rieure s'ouvrant dans la chambre de came de soupape 3 dans la tête de cylindre H. et le passage inférieur 17d comporte une extrémité inférieure s'ouvrant dans l'intérieur de la chambre de manivelle 19 dans la boi- te de manivelle 2 du bloc cylindre B. Comme représenté aux Figures 4 à 6, le pas- sage élargi 18 possède une section transversale sen- siblement rectangulaire et s'étend horizontalement dans une paroi de tourillon de manivelle 7 dans une relation à peu près perpendiculaire au passage de gaz de fuite 17. Le passage élargi 18 comporte une extré- mité extérieure s'ouvrant au niveau de la paroi laté- rale 15 et une extrémité intérieure fermée. La chemise d'eau 12 a son côté inférieur situé juste au-dessus de l'extrémité intérieure du passage élargi 18 de sorte que le passage élargi 18 peut être refroidi par le liquide de refroidissement circulant dans la chemise d'eau 12. Comme représenté à la Figure 1, l'extrémité extérieure ouverte du passage élargi 18 est reliée à l'orifice d'entrée 21 d'un séparateur d'huile 20 d'une structure connue, qui est situé à l'extérieur du bloc cylindre B. Le séparateur d'huile 20 comporte un ori- fice de sortie 22 relié à travers un obturateur PCV 23 connu, à un collecteur d'admission 24 connecté entre le filtre'à air 25 et les soupapes d'admission 26. Comme représenté à la Figure 3, le bloc cy- lindre B peut comporter des conduits d'huile 29. 30 et 31 ménagés dans la paroi latérale 15 de celui-ci, pour amener de l'huile de lubrification à différentes par- ties du moteur telles que l'arbre de manivelle 10 et les arbres à came 28, et qui ne fait pas partie de la présente invention, mais qui est cependant entièrement compatible avec celle-ci. Lorsque le moteur fonctionne, l'aspiration ou le vide dans le collecteur d'admission 24 agit sur le passage élargi 18 à travers l'obturateur PCV 23 et le séparateur d'huile 20. Ainsi, le gaz de fuite re- cueilli dans la chambre de manivelle 19 est contraint à s'écouler à travers le passage inférieur 17d à l'in- térieur du passage de séparation de vapeur d'huile 18, et le gaz de fuite recueilli dans la chambre de cames de soupapes 13 est contraint à s'écouler à travers le passage supérieur 17u à l'intérieur du passage de sé- paration de vapeur d'huile 18. La vapeur d'huile con- tenue dans le gaz de fuite est tout d'abord séparée du gaz de fuite dans le passage de séparation de vapeur d huile 18. A cet instant, la vapeur d'huile peut être efficacement séparée du gaz de fuite car le passage de séparation de vapeur d'huile 18 possède un volume re- lativement large et est refroidi par le liquide de refroidissement contenu dans la chemise d'eau 12. Le gaz de fuite est ensuite amené à partir du passage 18 jusque dans le séparateur d'huile 20 dans lequel de la vapeur d'huile supplémentaire est séparée du gaz de fuite. Le gaz de fuite est ensuite amené par l'inter- médiaire de l'obturateur PVC 23 jusque dans le col- lecteur d'admission 24 et finalement brûlé dans les chambres de combustion. Lorsque le bloc cylindre B est une pièce coulée en un alliage d'aluminium, obtenue par le procédé de coulage mentionné ci-dessus, l'alliage d'aluminium fondu se refroidit à une vitesse élevée et se solidifie dans une courte période de temps, de sorte qu'il est préférable de ne pas former de paroi épaisse et de bloc plein qui nécessiteraient une grande quantité de métal fondu lors du coulage du bloc cylindre, ce qui entrainerait des défauts de coulage tels que des cavités. Du fait que le passage élargi 18 peut être formé- au cours du processus de coulage en utilisant un noyau s'étendant dans la paroi de touril- lon de manivelle 7, qui nécessiterait autrement une quantité relativement importante de métal fondu devant être coulé et serait susceptible de produire des dé- fauts de coulage à l'intérieur, la paroi de tourillon de manivelle 7 peut être efficacement coulée dema- nière à être exempte de tels défauts de coulage du fait que la présence du passage élargi 18 réduit la quantité de métal fondu nécessaire au coulage du bloc cylindre B, et en particulier au niveau de cette paroi de tourillon de manivelle 7, et que le métal fondu peut se solidifier à une vitesse constante. Avec l'agencement selon ce mode de réalisa- tion, la vapeur d'huile peut être tout d'abord séparée du gaz de fuite pendant qu'il se trouve dans le bloc cylindre B, et le séparateur d'huile 20 peut avoir une faible capacité pour réduire la vapeur d'huile encore entrainée dans le gaz de fuite avant qu'il soit amené dans les chambres de combustion. Ainsi une combustion incomplète du mélange air/essence peut être réduite pour des performances de moteur plus élevées et une plus grande réduction des éléments polluants contenus dans les gaz d'échappement. Du fait que le séparateur d'huile 20 peut être de faibles dimensions, le moteur dans son ensemble peut avoir de plus faibles dimensions. Il apparait ainsi que la présente invention. au moins dans sa forme de réalisation préférée, four- nit un agencement pour le traitement de gaz de fuite dans un moteur à combustion interne qui est d'une structure simple, comportant un passage de séparation de vapeur d'huile ménagé dans le bloc cylindre pour séparer tout d'abord la vapeur d'huile du gaz de fui- te, de manière que la vapeur d'huile restante puisse être finalement retirée efficacement du gaz de fuite- au moyen d'un séparateur d'huile d'une capacité et de dimensions relativement faibles, et qui permet en outre le coulage d'un bloc cylindre sans risque de défaut de coulage tel que des cavités. REVENDICATIONS 1 - Agencement pour le traitement de gaz de fuite dans un moteur à combustion interne comportant un système d'admission et un bloc cylindre (B), com- portant un passage de gaz de fuite (17) ménagé dans le bloc cylindre, un passage de séparation de vapeur d'huile (18) ménagé dans le bloc cylindre et croisant ledit passage de gaz de fuite (17), et s'étendant au-delà du passage de gaz de fuite pour former une chambre relativement grande, un séparateur d'huile (20) relié au passage de séparation de vapeur d'huile (18) et disposé sur le bloc cylindre, et des moyens (23) reliant le séparateur d'huile au système d'ad- mission (24, 25, 26) pour amener le gaz de fuite à travers le passage de gaz de fuite (17), puis à travers le passage de séparation de vapeur d'huile (18), et ensuite à travers le séparateur d'huile (20) jusqu'au système d'admission. 2 - Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le passage de gaz de fuite (17) s'étend vers le haut à partir de la boite de manivelle (2) du moteur. 3 - Agencement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moteur comprend une paroi de tourillon de manivelle (7) de support d'arbre de ma- nivelle (10), dans laquelle est ménagé le passage de gaz de fuite (17). 4 - Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, caractérisé en ce que le moteur comprend une tête de cylindre (H) montée sur le bloc cylindre, et en ce qu'un passage de gaz de fuite (17u) s'étend vers le haut au-delà du passage de séparation de vapeur d'huile (18) jusqu'à l'intérieur de la tête de cylindre (H). - Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le passage de séparation d'huile (18) s'étend à peu près perpendiculairement au ou i chaque passage de gaz de fuite (17; 172, 171). 6 - Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce le bloc cylindre comprend une chemise d'eau de refroidissement (12) à proximité étroite du passage de séparation de vapeur d'hiuile (18) pour refroidir ce passage. 7 - Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le passage de séparation de vapeur d'huile (18) a une section transversale à peu près rectangulaire.