Brevet FR2699964A1 — publié le 19940701

DISPOSITIF DE TRAITEMENT DES GAZ DE CARTER D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention se rapporte à un moteur à combustion interne équipant notamment un véhicule automobile. Elle concerne plus particulièrement un dispositif destiné au traitement des gaz de carter. D'une façon générale les normes concernant la pollution des véhicules automobiles équipés de moteurs à combustion interne se sévérisent chaque jour davantage dans l'ensemble des pays industrialisés. L'industrie automobile est donc aujourd'hui toute entière mobilisée à trouver des solutions techniques pour répondre à ces contraintes et ce sans trop pénaliser ni les performances des moteurs ni leur prix de revient. Les normes antipollution en vigueur dans l'automobile imposent notamment de maintenir, le carter des moteurs à combustion interne en dépression par rapport à l'atmosphère. En effet pendant le fonctionnement d'un moteur à combustion interne, une certaine quantité de gaz brûlés s'échappent des chambres de combustion vers le carter moteur au travers des différents jeux de fonctionnement, entre les segments des pistons et les parois des cylindres ou entre les soupapes et leurs guides. L'accumulation des gaz dans le carter tend ensuite à les faire fuir vers l'atmosphère, ce qui constitue une pollution importante de l'environnement. De nombreux dispositifs ont été développés pour assurer la mise en dépression des carters de moteur à combustion interne. Le recyclage des gaz de carter, décrit notamment dans la demande de brevet français NO FR-A-2.046.248, est le moyen le plus communément employé pour répondre à cette exigence. A cet effet, le carter est mis en communication à l'aide d'ajutages appropriés, avec le système d'admission du moteur, de façon que s'établisse un débit de recyclage suffisant pour maintenir le carter en dépression quelles que soient les conditions de fonctionnement du moteur. Toutefois la mise en communication du carter et du collecteur d'admission par l'intermédiaire d'une conduite de recirculation est particulièrement délicate à réaliser. En effet, cette communication peut provoquer dans certaines conditions de fonctionnement du moteur, ralenti ou décélération, l'instauration d'une forte dépression dans le carter, ce qui entraîne l'aspiration avec les gaz de carter de l'huile contenue dans le carter, d'où une consommation d'huile et une pollution excessives contraires au but recherché. De plus le mélange des gaz de carter aux gaz comburants doit être parfaitement dosé sous peine d'entraîner des combustions non satisfaisantes voire des ratés d'allumage. Pour contrôler la dépression dans le carter et la recirculation des gaz de carter, on a donc équipé les conduites de recirculation de soupapes pilotées suivant les conditions de fonctionnement du moteur, de telles soupapes : sont décrites notamment dans les documents américains US-A3.662.724 et US-A-3.455.285. Toutefois les soupapes décrites dans l'état de l'art régulent la recirculation des gaz de carter par rapport à la dépression du collecteur d'admission. I1 en résulte une dépression variable dans le carter. Par ailleurs la structure des soupapes proposées les font battre lors des phases de régime ralenti du moteur ce qui perturbe la régulation ralenti pilotée par le calculateur d'injection. De plus certains régulateurs comme celui décrit dans le document US-A-3.455.285 créent des prises d'air, ces adjonctions d'air s'avérant d'autant plus importantes que la dépression collecteur est forte, il en résulte entre autre une augmentation du régime de rotation au ralenti du moteur. Le but de la présente invention est donc de pallier aux inconvénients précités de l'art antérieur en proposant un dispositif de traitement des gaz de carter d'un moteur à combustion interne, de conception simple, mettant en oeuvre une soupape de commande de la recirculation des gaz de carter insensible à la dépression régnant dans le collecteur d'admission, ce qui permet d'assurer un débit régulier des gaz de carter et de limiter la dépression régnant dans le carter à des valeurs prédéterminées. Le dispositif de traitement selon l'invention des gaz contenus dans le carter d'un moteur à combustion interne comprend un conduit de recirculation des gaz mettant en communication le carter et le collecteur d'admission du moteur, la conduite de recirculation étant munie de moyens obturateurs commandant le transfert des gaz du carter vers le collecteur d'admission. Selon l'invention, le dispositif de traitement est caractérisé en ce que les moyens obturateurs sont formés par une soupape apte à réguler la pression des gaz de carter à un niveau prédéterminé indépendamment des conditions de fonctionnement du moteur. Selon une autre caractéristique du dispositif de traitement des gaz de carter selon l'invention, la soupape est sensible à la seule action de la pression atmosphérique, de la pression régnant dans le carter et d'un ressort de rappel de raideur prédéterminée. Selon une autre caractéristique du dispositif de traitement des gaz de carter selon l'invention, la soupape comporte un corps de boîtier comprenant un conduit d'entrée raccordé à la conduite de recirculation et un conduit de sortie raccordé avec le côté de la conduite relié au collecteur d'admission, le conduit d'entrée et le conduit de sortie débouchant respectivement dans une première cavité et dans une seconde cavité agencées dans le corps du boîtier et reliées l'une à l'autre par un orifice qui permet un écoulement des gaz de carter chaque fois qu'il est ouvert. Selon une autre caractéristique du dispositif de traitement des gaz de carter selon l'invention, un clapet sensible à la pression relative des gaz de carter est agencé à l'intérieur du boîtier pour venir commander l'ouverture de l'orifice. Selon une autre caractéristique du dispositif de traitement des gaz de carter selon l'invention, le clapet est formé par un pointeau apte à venir reposer contre un siège correspondant entourant l'orifice, ledit pointeau étant solidarisé par l'intermédiaire d'une tige de liaison rigide à une première membrane disposée dans la première cavité définissant une première chambre de pression de commande et à une seconde membrane disposée dans la seconde cavité définissant une seconde chambre de pression de commande. Selon une autre caractéristique du dispositif de traitement des gaz de carter selon l'invention, la première chambre de pression est reliée à la pression atmosphérique par l'intermédiaire d'un ajutage correspondant traversant le corps du boîtier et en ce que la seconde chambre est soumise à la pression des gaz de carter par un conduit la reliant au conduit d'entrée, la seconde chambre contenant un ressort de raideur prédéterminé exerçant sa poussée sur la seconde membrane. Selon une autre caractéristique du dispositif de traitement des gaz de carter selon l'invention, la section de la seconde membrane est dimensionnée de façon à correspondre sensiblement à la section du pointeau. Selon une autre caractéristique du dispositif de traitement des gaz de carter selon l'invention, les première et seconde cavités communiquent, en plus de l'orifice, par un ajutage calibré de faible dimension. On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description donnée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, présenté à titre d'exemple non limitatif, en se référant au dessin annexé, dans lequel - la figure 1 est une vue schématique du moteur équipé du dispositif de recirculation des gaz de carter selon l'invention - la figure 2 est une vue en coupe du clapet de recirculation des gaz de carter représenté à la figure 1. Conformément aux figures, seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés. De plus, pour faciliter la compréhension des dessins, les mêmes éléments portent les mêmes références d'une figure à l'autre. Sur la figure 1, on a représenté de manière schématique un moteur à combustion interne référencé 1. L'air comburant est aspiré dans les chambres de combustion du moteur, non figurées, depuis le collecteur d'admission 4 à travers le filtre à air. Un carter moteur 5 est disposé autour des chambres de combustion à partir duquel une voie de passage 3, formant conduite de recirculation des gaz de carter ayant fuit les chambres de combustion, s'étend de façon à retourner dans les chambres de combustion par l'intermédiaire du collecteur d'admission. La conduite de recirculation débouche dans le collecteur d'admission en aval du papillon des gaz dans l'exemple illustré d'une recirculation assurée par une monobranche basse. Conformément à l'invention, une soupape 2 est disposée dans la conduite de recirculation pour régler le débit d'écoulement des gaz de carter que l'on fait recirculer à travers la conduite d'amenée 3. La figure 2 précise la réalisation de la soupape 2 de commande qui pilote la recirculation des gaz de carter vers le collecteur d'admission. La soupape 2 comporte un corps de boîtier 20 comprenant un conduit d'entrée 32 raccordé à la conduite 3 et un conduit de sortie 31 raccordé avec le côté de la conduite 3 relié au 'collecteur d'admission 4. Les conduits 31 et 32 débouchent dans des cavités correspondantes 21 et 22 agencées dans le corps du boîtier 20, ces dernières étant reliées l'une à l'autre par un orifice 33 qui permet un écoulement des gaz de carter chaque fois qu'il est ouvert. Un clapet 26 sensible à la pression relative des gaz de carter est agencé à l'intérieur du boîtier pour venir commander l'ouverture de l'orifice 33. Le clapet 26 est formé par un pointeau 27 apte à venir reposer contre un siège correspondant entourant l'orifice 33, le pointeau 27 est solidarisé par l'intermédiaire d'une tige de liaison rigide à deux membranes 51 et 52 disposées de part et d'autre du pointeau 27, dans les cavités correspondantes 21 et 22. Chacune de ces membranes 51 et 52 définit avec le corps du boîtier, une chambre de pression de commande respectivement 61 et 62 parfaitement étanche vis-à-vis du reste de la cavité correspondante. La chambre de pression 62 est reliée à la pression atmosphérique par l'intermédiaire d'un ajutage correspondant 35 traversant le corps du boîtier.La chambre 61 est, elle, soumise à la pression des gaz de carter par un conduit 36 reliant la chambre 61 au conduit d'entrée 32, un ressort 71 de raideur prédéterminé est de plus logé à l'intérieur de la chambre et exerce sur le clapet 26 une poussée en opposition à celle des gaz de carter appliquée sur la surface de la membrane 52. La section S1 de la membrane 51 est dimensionnée de façon à correspondre senÇiblement à la section S0 du pointeau 27, de sorte que, la dépression régnant dans le collecteur d'admission 4 s'appliquant à la fois sur le pointeau 27 dans le sens de la fermeture de l'orifice 33 et sur la membrane 51 dans le sens de l'ouverture de l'orifice 33, son action est équilibrée et l'actionnement du clapet 26 est parfaitement indépendant de la pression régnant dans le collecteur d'admission 4.Pour les mêmes raisons l'action de la pression des gaz de carter sur le pointeau 27 et sur la membrane 51 s'équilibre, il en résulte que le clapet 26 est soumis à la seule action du ressort 71, dans le sens de l'ouverture de l'orifice 33 et à la dépression relative des gaz de carter, à savoir la différence entre la pression atmosphérique et la pression des gaz de carter, appliquée à la section S2 de la membrane 52, dans le sens de la fermeture de l'orifice 33. Les cavités 21 et 22 communiquent, en plus de l'orifice 33, par un ajutage calibré 34 de faible dimension dont le rôle sera précisé ci-après au cours de la description du fonctionnement de la soupape. Conformément à ce qui précède le fonctionnement de la soupape est la suivante. La position du pointeau 27 résulte donc de l'équilibre entre l'effort du ressort 71 et l'action de la dépression carter sur la surface S2 de la membrane 52. Quand le flux des gaz fuyant dans le carter augmente, par exemple au cours d'une accélération en forte charge, la dépression du carter diminue l'action du ressort 71 sur le pointeau 27 devient alors prépondérante par rapport à l'action de la dépression carter sur la surface S2. Le pointeau 27 s'écarte alors de son siège, ce qui met en communication la dépression collecteur et la dépression carter et permet l'évacuation des gaz de carter en excès. Lorsque la valeur de la dépression devient prépondérante par rapport à l'action du ressort 71, le pointeau 27 est alors ramené sur son siège. La soupape de recirculation des gaz de carter 2 selon l'invention permet donc de réguler la dépression du carter 5 à une valeur prédéterminée choisie en fonction de chaque type de moteur, quelles que soient les conditions de fonctionnement du moteur : régime, charge, température, pression atmosphérique, etc... Grâce au calibrage 34, les risques de battement du clapet 2, à bas régime et plus particulièrement au ralenti, sont supprimés. En effet les mouvements des pistons du moteur, à bas régime, et notamment au ralenti engendrent des pulsations de pression dans le carter 5, grâce au calibrage 34 la forte dépression régnant dans le collecteur d'admission 4 affecte la dépression carter qui devient supérieure à la valeur de régulation du clapet 2. Il en résulte que le pointeau 27 se trouve plaqué sur son siège et le débit au travers le calibrage 34 est régulier. Ainsi l'alimentation du moteur en gaz comburant est parfaitement stable. L'incidence du calibrage 34 s'estompe dès que le régime moteur augmente, en effet le calibrage devient alors insuffisant pour passer le débit à réaspirer, la dépression du carter diminue et le clapet se met alors à réguler. Le système selon l'invention permet de plus, d'assurer la recirculation des gaz de carter de façon efficace tout au long de la vie du moteur. En effet au cours de la vie du moteur, sous l'effet de l'usure des différentes pièces du moteur, les fuites de gaz dans le carter augmentent. Cette augmentation n'affecte nullement le fonctionnement de la soupape, cette dernière régulant seulement en fonction de la dépression carter. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. REVENDICATIONS [1] Dispositif de traitement des gaz contenus dans le carter d'un moteur à combustion interne (1), comprenant un conduit de recirculation (3) des gaz mettant en communication le carter (5) et le collecteur d'admission (4) du moteur (1), ladite conduite (3) étant munie de moyens obturateurs (2) commandant le transfert des gaz du carter (5) vers le collecteur d'admission (3), caractérisé en ce que lesdits moyens obturateurs sont formés par une soupape (2) apte à réguler la pression des gaz de carter à un niveau prédéterminé indépendamment des conditions de fonctionnement du moteur. [2] Dispositif de traitement des gaz de carter selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite soupape (2) est sensible à la seule action de la pression atmosphérique, de la pression régnant dans le carter et d'un ressort de rappel (71) de raideur prédéterminée. [3] Dispositif de traitement des gaz de carter selon la revendication 2, caractérisé en ce que la soupape (2) comporte un corps de boîtier (20) comprenant un conduit d'entrée (32) raccordé à la conduite de recirculation (3) et un conduit de sortie (31) raccordé avec le côté de ladite conduite (3) relié au collecteur d'admission (4), le conduit d'entrée (32) et le conduit de sortie (31) débouchant respectivement dans une première cavité (22) et dans une seconde cavité (21) agencées dans le corps du boîtier t(20) et reliées l'une à l'autre par un orifice (33) qui permet un écoulement des gaz de carter chaque fois qu'il est ouvert. [4] Dispositif de traitement des gaz de carter selon la revendication 3, caractérisé en ce quss un clapet (26) sensible à la pression relative des gaz de carter est agencé à l'intérieur du boîtier pour venir commander l'ouverture de 1' orifice (33). [5] Dispositif de traitement des gaz de carter selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit clapet (26) est formé par un pointeau (27) apte à venir reposer contre un siège correspondant entourant ledit orifice (33), ledit pointeau (27) étant solidarisé par l'intermédiaire d'une tige de liaison rigide à une première membrane (52) disposée dans ladite première cavité (22) définissant une première chambre de pression de commande (62) et à une seconde membrane (51) disposée dans ladite seconde cavité (21) définissant une seconde chambre de pression de commande (61). [6] Dispositif de traitement des gaz de carter selon la revendication 5, caractérisé en ce que la première chambre de pression (62) est reliée à la pression atmosphérique par l'intermédiaire d'un ajutage correspondant (35) traversant le corps du boîtier et en ce que la seconde chambre (61) est soumise à la pression des gaz de carter par un conduit (36) la reliant au conduit d'entrée (32), ladite seconde chambre contenant un ressort (71) de raideur prédéterminée exerçant sa poussée sur le clapet (26). t7] Dispositif de traitement des gaz de carter selon la revendication 6, caractérisé en ce que la section de ladite seconde membrane (51) est dimensionnée de façon à correspondre sensiblement à la section du pointeau (27). [8] Dispositif de traitement des gaz de carter selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que lesdites première et seconde cavités (21,22) communiquent, en plus de l'orifice (33), par un ajutage calibré (34) de faible dimension.