Brevet FR2774129A1 — publié le 19990730

DISPOSITIF DE REASPIRATION DES GAZ DE CARTER D'UN NOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention se rapporte à un moteur à combustion interne destiné à équiper notamment un véhicule automobile. Elle concerne plus particulièrement un dispositif de réaspiration 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 du moteur au travers des différents jeux de fonctionnement, tels que ceux existant 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. La réaspiration des gaz de carter, décrit notamment dans la demande de brevet allemand NO DE-A-2.106.609, est le moyen le plus communément employé pour répondre à cette exigence. Selon cette technique, le carter est mis en communication avec le circuit d'admission d'air du moteur, de façon que s'établisse un débit d'aspiration suffisant pour éviter toute surpression dans le carter quelles que soient les conditions de fonctionnement du moteur. Toutefois, la mise en communication du carter avec le circuit d'air est particulièrement délicate à réaliser. En effet, le carter est rempli d'un brouillard d'huile généré par la lubrification des différentes surfaces frottantes du moteur. Il est donc indispensable de séparer l'huile dont sont chargés les gaz de carter avant de recycler ces derniers dans le système d'admission d'air sous peine d'engendrer une pollution contraire au but recherché. Pour éviter toute réaspiration d'huile, on fait classiquement transiter les gaz de carter à travers une chambre de décantation disposée dans la partie supérieure du moteur, et on limite le niveau de dépression engendré dans le carter, notamment en phase de fonctionnement ralenti, de façon à éviter l'instauration d'une trop forte réaspiration. La chambre de décantation est généralement réalisée par l'intermédiaire d'une tôle de forme complexe fixée au couvre-culasse. A l'intérieur de cette chambre est ménage un parcours approprié pour les gaz de carter à travers une succession de chicanes s'étendant entre l'orifice d'entrée ménagé dans la paroi de la tôle et les piquages de sortie. Le contrôle de la dépression dans le carter et donc dans la chambre de décantation, est opérée de façon simple en connectant cette dernière à deux points distincts du circuit d'admission d'air par l'intermédiaire de deux conduites souples adaptées, une première conduite de faible section appelée "branche basse" débouchant en aval du volet papillon, dans le sens de l'écoulement de l'air et une seconde conduite de plus forte section appelée "branche haute" débouchant en amont du volet papillon. Dans un tel circuit de réaspiration à deux branches, le contrôle de la dépression dans le carter est entièrement opéré par des moyens limiteurs de débit, tels que des ajutages, équipant chacune des branches. Ces ajutages sont généralement formés, comme cela apparaît clairement dans le document NO DE-A-1.916.788, par des bagues ou collerettes présentant des ouvertures calibrées que l'on dispose à l'intérieur des conduites. Les dispositifs de réaspiration connus à ce jour présentent toutefois encore des inconvénients notamment en ce qu'ils sont formés d'un nombre important de pièces, en ce qu'ils n'opèrent qu'une séparation limitée de l'huile et en ce qu'ils présentent le risque de voir leur fonctionnement altéré par suite de l'accumulation au droit des ajutages de matières condensables ou de particules dont sont chargées les gaz de carter. Le but de la présente invention est donc de remédier aux inconvénients précités de l'art antérieur, en réalisant un dispositif de réaspiration des gaz de carter d'un moteur à combustion interne qui soit simple à réaliser et qui opère une bonne filtration de l'huile. Le dispositif de réaspiration selon l'invention des gaz de carter d'un moteur à combustion interne est du type comprenant une chambre de décantation s'étendant dans la partie supérieure du moteur où est opérée la séparation de l'huile des gaz de carter, ainsi qu'une première conduite et une seconde conduite pour amener les gaz de carter de la chambre de décantation au circuit d'admission d'air du moteur. Selon l'invention, le dispositif de réaspiration des gaz de carter d'un moteur à combustion interne est caractérisé en ce que la chambre de décantation et les conduites pour amener les gaz de carter de la chambre de décantation au circuit d'admission d'air du moteur, sont formées directement de fonderie. Selon une autre caractéristique du dispositif de réaspiration des gaz de carter d'un moteur à combustion interne objet de l'invention, la chambre de décantation est formée par une première cavité ménagée sur la face supérieure du couvre-culasse et une seconde cavité de forme complémentaire ménagée dans un couvercle destiné à venir fermer la première cavité. Selon une autre caractéristique du dispositif de réaspiration des gaz de carter d'un moteur à combustion interne objet de l'invention, les conduites pour amener les gaz de carter de la chambre de décantation au circuit d'admission d'air du moteur sont portées par le couvercle. Selon une autre caractéristique du dispositif de réaspiration des gaz de carter d'un moteur à combustion interne objet de l'invention, la seconde conduite est formée par un simple perçage calibré à travers la paroi de fond du couvercle. Selon une autre caractéristique du dispositif de réaspiration des gaz de carter d'un moteur à combustion interne objet de l'invention, la première conduite est formée par un élément de conduit tubulaire venant de fonderie avec le couvercle. Selon une autre caractéristique du dispositif de réaspiration des gaz de carter d'un moteur à combustion interne objet de l'invention, chacune des conduites coopère avec des moyens limiteurs de débit correspondants de caractéristiques adaptées, lesdits moyens limiteurs de débit étant constitués par de simples trous calibrés, usinés ou venant de fonderie avec le couvercle. Selon une autre caractéristique du dispositif de réaspiration des gaz de carter d'un moteur à combustion interne objet de l'invention, un siphon protégeant l'orifice de retour d'huile de la chambre de décantation, est formé directement dans la fonderie de la culasse et du couvreculasse. Selon une autre caractéristique du dispositif de réaspiration des gaz de carter d'un moteur à combustion interne objet de l'invention, la chambre de décantation coopère avec des parois en saillie formant chicanes qui définissent deux circuits distincts de décantation pour les gaz de carter entre l'orifice d'entrée des gaz et les orifices de sortie. On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective d'un couvre-culasse d'un moteur équipé d'un dispositif de réaspiration des gaz de carter conforme à l'invention - la figure 2 est une vue partielle en coupe du couvre-culasse selon la ligne II-II de la figure 1 - la figure 3 est une vue partielle en coupe du couvre-culasse du moteur suivant la ligne III-III de la figure 2. Conformément aux figures, seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés. De plus, pour faciliter la lecture des dessins, les mêmes pièces portent les mêmes références d'une figure à 1 ' autre. En se reportant aux figures 1 à 3, on a représenté schématiquement un couvre-culasse 1 réalisé par exemple en alliage d'aluminium. Ce couvre-culasse 1 est destiné à recouvrir la culasse 10 d'un moteur à combustion interne du type multicylindre utilisé notamment pour équiper un véhicule automobile. Le moteur comporte par ailleurs un carter non figuré, formé d'un bloccylindres avec à sa partie inférieure un réservoir d'huile. Dans la fonderie même du couvre-culasse 1 et en saillie sur la face supérieure de ce dernier, est ménagée une cavité ouverte 2 définissant la partie inférieure de la chambre de récupération 3 et de décantation des gaz de combustion échappés dans le carter-moteur à travers les différents jeux de fonctionnement. De façon classique des passages appropriés ménagés à travers le bloc-cylindres et la culasse 10 qui le surmonte permettent de mettre en communication l'ensemble des parties du cartermoteur avec le couvre-culasse 1 et la cavité 2 où ils débouchent par l'orifice d'entrée 9. La cavité 2 est fermée par un couvercle 4 venant de fonderie qui vient se fixer sur le dessus du couvre-culasse 1 par des moyens appropriés. Ce couvercle 4 présente une cavité intérieure 5 de forme sensiblement conjuguée à celle de la cavité 2, définissant la partie supérieure de la chambre de décantation 3. La chambre de décantation 3 se trouve ainsi, selon le mode de réalisation décrit, partagée de façon sensiblement égale entre le couvre-culasse 1 et le couvercle 4. Bien évidemment, il est possible de modifier les proportions respectives de la chambre de décantation contenues dans le couvre-culasse 1 et le couvercle 4. Des réseaux conjugués de nervures en saillie 6 et 7, venant directement de fonderie avec respectivement le couvercle 4 et le couvre-culasse 1, forment des chicanes qui définissent des circuits pour les gaz de carter entre l'orifice d'entrée 9 et les orifices de sortie des gaz 11 et 12. Ces circuits sont de forme adaptée pour favoriser la tranquilisation des gaz qui circulent dans la chambre 3 et donc la séparation par gravité de l'huile dont ils sont chargés. La présence des nervures 6 sur le couvercle 4 renforce sensiblement la rigidité de ce dernier et limite ainsi les risques de bruyance de ce dernier soumis aux vibrations du moteur. La paroi de fond de la cavité 2 est conformée pour que, lorsque le moteur est en positionné dans le véhicule, elle se retrouve inclinée de façon à diriger par gravité l'huile déposée sur les parois de la chambre de décantation 3 vers l'orifice 8 d'évacuation de l'huile qui communique avec une conduite de retour d'huile 13 ménagée dans la culasse 10. Pour éviter que des gaz de carter ne pénètrent dans la chambre de décantation 3 par cet orifice 8 et ne soient directement recirculés à l'admission sans décantation, un siphon 14 est prévu entre l'orifice 8 et la chambre de décantation 3. Selon le mode de réalisation décrit et comme cela apparaît plus clairement en regard de la figure 2, le siphon 14 est directement formé respectivement dans la fonderie de la culasse 10 et du couvre-culasse 1. Le siphon 14 est ainsi réalisé par une simple cavité borgne 15 ménagée sur la face supérieure de la culasse 10 coopérant avec des parois en saillie 16, 17, 18 du couvre-culasse 1 jouxtant l'orifice 8. Selon également le mode de réalisation décrit, les gaz de carter admis peuvent suivre à l'intérieur de la chambre de décantation deux circuits distincts pour s'écouler entre l'orifice d'entrée 9 et les orifices de sortie 11 et 12. Cette disposition permet d'améliorer la décantation des gaz notamment lors des virages quel que soit le sens de ces derniers. La chambre de décantation 3 est donc connectée au circuit d'admission d'air du moteur à l'aide de deux orifices de sortie 11 et 12 ménagés à travers le couvercle 4, orifices définissant respectivement la branche haute reliant la chambre de décantation 3 au circuit d'admission en amont du volet papillon (non figuré) et la branche basse du circuit de réaspiration reliant la chambre de décantation 3 au circuit d'admission en aval du volet papillon. L'orifice 11 est ménagé, cela apparaît plus clairement en regard de la figure 3, à l'extrémité d'un élément de conduit tubulaire 19 venant de fonderie avec le couvercle 4 et destiné à venir directement s'emmancher dans un évidement correspondant 21 du filtre à air 20. L'orifice 12 étant formé par un simple perçage dans le toit du couvercle 4 destiné à déboucher directement au droit d'un orifice 22 ménagé à travers la paroi du plénum du répartiteur d'admission 23. Le dispositif de recirculation selon l'invention supprime donc tout recours aux conduites rapportées de l'art antérieur destinées à relier la chambre de décantation au circuit d'admission d'air. Le contrôle de la dépression régnant dans la chambre de décantation 3 est opéré grâce à des moyens limiteurs de débit adaptés coopérant avec les orifices de sorties 11 et 12, tels que des ajutages calibrés. Ces moyens limiteurs sont obtenus directement de fonderie ou usinés à travers le couvercle 4. Pour ce qui est de la branche basse, le simple dimensionnement du trou définissant l'orifice 12 fournit directement la valeur de l'ajutage. Pour ce qui est de la branche haute, une restriction adaptée 24 entre la chambre 3 et l'élément de conduit tubulaire 19 définit la valeur de l'ajutage requis. Ainsi, le dispositif de réaspiration selon l'invention est particulièrement simple et peut coûteux à réaliser puisque l'ensemble des éléments viennent directement de fonderie et ne nécessite aucune pièce rapportée. La présente invention offre par ailleurs, l'avantage d'être insensible aux conditions climatique et en particulier de ne pas générer de givre par grand froid contrairement aux systèmes de réaspiration selon l'art antérieur. En effet, les conduits qui laissent passer les gaz entre la chambre de décantation et le circuit d'admission d'air sont très courts et d'autre part peu exposé au flux d'air froid du sous-capot moteur. Il n'y a donc pas de refroidissement de ces gaz. De plus, les calibrages sont réalisées sur une pièce métallique fixée sur la culasse, ils sont donc naturellement réchauffé et maintenu à une température positive. 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 réaspiration des gaz de carter d'un moteur à combustion interne du type comprenant une chambre de décantation (3) s'étendant dans la partie supérieure du moteur où est opérée la séparation de l'huile des gaz de carter, ainsi qu'une première conduite (19) et une seconde conduite (12) pour amener les gaz de carter de la chambre de décantation (3) au circuit d'admission d'air du moteur, caractérisé en ce que ladite chambre de décantation (3) et lesdites conduites (12, 19) sont formées directement de fonderie. [2] Dispositif de réaspiration des gaz de carter d'un moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite chambre de décantation 3 est formée par une première cavité (2) ménagée sur la face supérieure du couvre-culasse (1) et une seconde cavité de forme complémentaire (5) ménagée dans un couvercle (4) destiné à venir fermé ladite première cavité (2). [3] Dispositif de réaspiration des gaz de carter d'un moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisé en que lesdites conduites (12,19) pour amener les gaz de carter de la chambre de décantation (3) au circuit d'admission d'air du moteur sont portées par ledit couvercle (4). 4] Dispositif de réaspiration des gaz de carter d'un moteur à combustion interne selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite seconde conduite est formée par un simple perçage calibré à travers la paroi de fond du couvercle (4). [5] Dispositif de réaspiration des gaz de carter d'un moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que ladite première conduite est formée par un élément de conduit tubulaire (19) venant de fonderie avec le couvercle (4). [6] Dispositif de réaspiration des gaz de carter d'un moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que chacune desdites conduites (12,19) coopère avec des moyens limiteurs de débit (12,24) correspondants de caractéristiques adaptées, lesdits moyens limiteurs de débit étant constitués par de simples trous calibrés, usinés ou venant de fonderie avec ledit couvercle (4). [7] Dispositif de réaspiration des gaz de carter d'un moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé qu'un siphon protégeant l'orifice de retour d'huile (8) de la chambre de décantation (3), est formé directement dans la fonderie de la culasse (10) et du couvre-culasse (1). [8] Dispositif de réaspiration des gaz de carter d'un moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite chambre de décantation (3) coopère avec des parois en saillie (6,7) formant chicanes qui définissent deux circuits distincts de décantation pour les gaz de carter entre l'orifice d'entrée (9) des gaz et les orifices de sortie (11,12).