Brevet FR2826057A1 — publié le 20021220

Dispositif de nettoyage pour l'air de combustion d'un moteur à combustion interne L'invention concerne un dispositif de nettoyage pour l'air de combustion d'un moteur à combustion interne, en particulier pour le moteur à combustion interne dans un outillage guidé à la main comme une tronçonneuse, une scie à chaîne à moteur ou analogue, comportant un carter de filtre qui est divisé par un filtre à air prévu pour le nettoyage de l'air de combustion en une chambre sale et une chambre propre, dans lequel un carburateur du moteur à combustion interne est relié à la chambre propre du carter de filtre, et comportant un ventilateur pour amener l'air de combustion dans le carter de filtre. Le document DE 44 35 430 décrit, pour le nettoyage de l'air de combustion d'un moteur à combustion interne d'un outillage guidé à la main, un dispositif de nettoyage dans lequel un ventilateur de l'outillage guidé à la main envoie de l'air dans un filtre à air. Le filtre à air est logé dans un carter de filtre et divise le carter de filtre en une chambre sale et une chambre propre, un carburateur du moteur à combustion interne étant fluidiquement relié à la chambre propre du carter de filtre. En fonction de la charge en saleté de l'environnement de l'outillage guidé à la main, le filtre à air peut être extrêmement chargé en poussière. Pendant le fonctionnement du dispositif de nettoyage se présentent de ce fait des résistances à l'écoulement croissantes du filtre à air en fonction de l'épaisseur de couche de poussière accumulée sur le filtre à air. Le fonctionnement du moteur à combustion interne peut être compromis de ce fait. Le dispositif de nettoyage nécessite un entretien plus fréquent correspondant. L'invention a pour but de créer, pour l'air de combustion d'un moteur à combustion interne, un dispositif de nettoyage qui garantisse sur de longues durées de fonctionnement un fonctionnement sans incident du moteur à combustion interne. On atteint ce but avec un dispositif de nettoyage caractérisé par le fait que dans la chambre sale du dispositif de nettoyage est disposé un séparateur centrifuge auquel est amené par le ventilateur de l'air de combustion, que l'air de combustion se divise, dans le séparateur centrifuge, en un flux formant noyau central de faible densité de particules et en un flux formant enveloppe, de plus grande densité de particules, entourant le flux formant noyau, le flux formant noyau sortant dans la chambre sale du carter de filtre. Selon l'invention, le dispositif de nettoyage comporte un séparateur centrifuge lors du fonctionnement duquel l'air de combustion, chargé en poussière, est amené, sous surpression, du ventilateur au séparateur centrifuge. Dans le séparateur centrifuge se forme alors un flux formant noyau central à faible densité de particules et un flux formant enveloppe, entourant le flux formant noyau, et à densité de particules plus importante que celle du flux formant noyau. Après passage, selon la direction axiale, du flux formant noyau à travers le séparateur centrifuge, le flux formant noyau est envoyé dans la chambre sale du carter de filtre dans lequel le séparateur centrifuge est intégré. Le carter de filtre présente un plan de division dans lequel il se divise en une première et une seconde parties de carter de filtre. Il y est avantageux que le séparateur centrifuge soit disposé dans le carter de filtre de façon que ce séparateur centrifuge soit sensiblement divisé dans le plan de division du carter de filtre. De cette façon, aux fins d'entretien et de nettoyage, le séparateur centrifuge s'ouvre également lors de l'ouverture du filtre à air pour permettre de procéder à des travaux d'entretien. Pour simplifier la fabrication du carter de filtre et du séparateur centrifuge il est intéressant de concevoir d'une pièce avec le carter de filtre au moins des parties du séparateur centrifuge. Il peut également être intéressant de concevoir le séparateur centrifuge sous forme d'un composant distinct en une ou plusieurs pièces et de le relier, par complémentarité de forme mais possibilité de séparation, au carter de filtre. De préférence le séparateur centrifuge présente un plan de division qui le divise selon la direction longitudinale. Le plan de division s'y situe sur l'axe longitudinal du séparateur centrifuge ou parallèlement à son axe longitudinal. Il est intéressant que l'amenée de l'air de combustion à nettoyer provenant du ventilateur se fasse par un canal d'amenée formé dans la première partie du carter de filtre et conduisant au séparateur centrifuge. La seconde partie du carter de filtre, qui, lors du fonctionnement de l'outillage guidé à la main, est reliée de façon étanche à la première partie du carter de filtre, loge avantageusement le filtre à air et une partie du séparateur centrifuge. Pendant le fonctionnement du dispositif de nettoyage, le flux formant noyau, qui se caractérise par une faible épaisseur de particules, est prélevé dans le séparateur centrifuge par un tube plongeur disposé à une première extrémité axiale du séparateur centrifuge. Le flux formant noyau y est extrait hors du séparateur centrifuge par l'intermédiaire du tube plongeur, sensiblement selon la direction axiale. Il est intéressant de fixer entièrement le tube plongeur sur la première partie du carter de filtre. En fonction de l'espace disponible dans le carter de filtre et du guidage désiré du flux formant noyau il peut être intéressant d'élargir le tube plongeur en forme de diffuseur ou en forme d'entonnoir en direction de la chambre sale du carter de filtre. A une seconde extrémité axiale, opposée à la première extrémité axiale, du séparateur centrifuge, le canal d'amenée débouche dans le séparateur centrifuge, de préférence tangentiellement. Le canal d'amenée y est guidé en amont sur une longueur partielle autour de l'enveloppe du séparateur centrifuge. De préférence le canal d'amenée se rétrécit en direction de son ouverture d'entrée dans le séparateur centrifuge. Il est intéressant de concevoir le séparateur centrifuge sous forme d'un cyclone ou d'un cyclone axial, d'autres formes de séparateurs centrifuges, comme par exemple des turbofiltres, pouvant également s'utiliser. Comme ventilateur pour amener l'air de combustion, non nettoyé, dans le séparateur centrifuge convient en particulier un ventilateur d'air de refroidissement du moteur à combustion interne. Il peut être intéressant d'évacuer le flux formant enveloppe dans le flux d'air froid par le carter du moteur. Un exemple de réalisation de l'invention est représenté sur le dessin et décrit ci-dessous en détail. La figure 1 est une vue partielle d'un outillage guidé à la main avec un dispositif de nettoyage conforme à l'invention, La figure 2 est une vue perspective d'une première partie du carter de filtre avec des parties d'un séparateur centrifuge, La figure 3 est une vue perspective d'une partie complémentaire du séparateur centrifuge de la figure 2, La figure 4 est une vue perspective d'un couvercle de filtre à air pour le dispositif de nettoyage. La figure 1 représente en vue perspective un dispositif de nettoyage 1 pour l'air de combustion 2 d'un moteur à combustion interne 3 d'un outillage guidé à la main, partiellement représenté, comme une scie à chaîne à moteur. Lors du travail avec de tels outillages, en particulier avec des tronçonneuses, sont produites par leur outil de travail des particules de poussière de différentes grandeurs de particule. La poussière peut également être formée de particules organiques, comme par exemple des particules de bois ou analogues ou de particules inorganiques comme par exemple de la poudre de pierre ou des copeaux métalliques. Avant d'entrer dans le moteur à combustion interne 3, l'air de combustion 2 amené au moteur à combustion interne 3 à partir de l'air ambiant doit être nettoyé. Pour le nettoyage de l'air de combustion, le dispositif de nettoyage 1 est disposé à une entrée du tronçon d'aspiration du carburateur 9. Le dispositif de nettoyage est essentiellement constitué d'un carter de filtre 4 dans lequel est disposé un filtre à air 5. Le filtre à air 5 divise le carter de filtre 4 en une chambre sale 7 et une chambre propre 8. Le carburateur 9 est fluidiquement relié à la chambre propre 8 du carter de filtre 4. Pour amener l'air de combustion 2, qui entraîne la poussière 33, est prévu un ventilateur 10. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1, le ventilateur 10 est un ventilateur 30 d'air de refroidissement du moteur à combustion interne 3. Le ventilateur 30 d'air de refroidissement est conçu sous forme d'un ventilateur radial et, à l'aide d'un rotor de ventilateur 34, transporte l'air de combustion, sous surpression, depuis le carter de ventilateur 35, dans un canal d'amenée 24 du carter de filtre 4. Comme le représentent les figures 1 et 2, dans l'exemple de réalisation, le carter de filtre 4 se divise dans un plan de division 16 en une première partie 19 du carter de filtre et une seconde partie 20 du carter de filtre. Le canal d'amenée 24 y passe dans la première partie du carter de filtre dans laquelle est également disposée une partie du séparateur centrifuge 11. La première partie 19 du carter de filtre se raccorde de façon étanche, par le canal d'amenée 24 qui y est disposé, au carter de ventilateur 35, en particulier à sa sortie tangentielle 36. La première partie 19 du carter de filtre, qui, dans l'exemple de réalisation représenté, est représentée sous forme d'une pièce moulée par injection, d'une seule pièce, présente dans le plan de division 16 un élément d'étanchéité 37 en forme de garniture d'étanchéité plate. L'élément d'étanchéité 37 s'y situe dans une rainure d'étanchéité 38 en forme de U en coupe, le long du bord périphérique 39 de la première partie 19 du carter de filtre et sert à assurer l'étanchéité de la seconde partie 20 du carter de filtre (voir figure 1) contre la première partie 19 du carter de filtre. La seconde partie 20 du carter de filtre est conçue sous forme d'un couvercle 29 de filtre à air qui fait partie du carter extérieur du moteur (voir figure 4). Comme représenté sur la figure 2, le séparateur centrifuge cylindrique 11 se divise longitudinalement à peu près dans le plan de division 16 du carter de filtre 4. Une première partie 40 du carter du séparateur centrifuge 11 est reliée, par complémentarité de forme, dans la première partie 19 du carter de filtre. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 2, le séparateur centrifuge 11 y est conçu sous forme d'un cyclone 27, en particulier sous forme d'un cyclone axial 28 de forme approximativement cylindrique. La première partie 40 du carter du séparateur centrifuge 11, de préférence la totalité du séparateur centrifuge 11, peut être formée d'une seule pièce avec le carter de filtre 4, par exemple sous forme d'une pièce moulée par injection. Il peut être avantageux de concevoir le séparateur centrifuge 11 sous forme d'un composant distinct et de le relier au carter de filtre 4 par complémentarité de forme, par ajustement avec serrage ou même partiellement par continuité de matériau. Du fait que le séparateur centrifuge 11 représenté sur les figures 2 et 3 se divise longitudinalement, dans un plan de division 17 qui coïncide approximativement avec le plan de division 16 du carter de filtre 4, un nettoyage sans problème du séparateur centrifuge est permis. De préférence le plan de division 17 s'y situe sur l'axe longitudinal 18 du séparateur centrifuge ou est orienté parallèlement à son axe longitudinal 18. Dans l'exemple de réalisation représenté, la seconde partie 41, représentée sur la figure 3, du séparateur centrifuge 11 est entourée de la seconde partie 20 du carter de filtre. La seconde partie 20 du carter de filtre entoure en outre le filtre à air 5. A la chambre propre 8 de la seconde partie 20 du carter de filtre se raccorde un tronçon d'aspiration, non représenté, du carburateur 9. A une première extrémité axiale 22 du séparateur centrifuge 11, un tube plongeur 21 est disposé coaxialement à l'axe longitudinal 18 du cyclone axial 28. Le tube plongeur 21 est formé, à l'intérieur du cyclone axial 18, d'un tronçon cylindrique 47 qui s'élargit en forme d'entonnoir en direction de l'extrémité axiale 22. Le diamètre du tronçon cylindrique 47 y est à peu près moitié aussi grand que le diamètre du carter du cyclone axial 28 et s'élargit, par la partie en forme d'entonnoir 42, pour arriver au diamètre du carter du cyclone axial 28. Par son bord périphérique 43 situé du côté de l'extrémité axiale 22, la partie en forme d'entonnoir 42 du tube plongeur 21 sert donc de bordure spatiale, située dans la chambre sale, pour le cyclone axial 28. A la seconde extrémité axiale 23, opposée à la première extrémité axiale 22, du séparateur centrifuge 11, le canal d'amenée 24 débouche tangentiellement dans le séparateur centrifuge 11. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures 2 et 3, le canal d'amenée 24 passe, sur une longueur partielle 25, en forme d'arc autour de l'enveloppe 26 du carter du séparateur centrifuge 11. La longueur partielle en forme d'arc 25 du canal d'amenée 24 se rétrécit alors vers l'ouverture d'entrée 44 dans le séparateur centrifuge 11 (voir figure 2). Pendant le fonctionnement du dispositif de nettoyage 1, le ventilateur d'air de refroidissement 30, par ses pales de ventilateur 45, envoie, selon la direction radiale et la direction tangentielle, de l'air de combustion 2 comportant des particules de poussière 33, par la sortie 36 du carter de ventilateur 35, dans le canal d'amenée 24 de la première partie 19 du carter de filtre. Le canal d'amenée 24, qui débouche tangentiellement dans le séparateur centrifuge 11, fait que l'air de combustion 2, qui pénètre sous surpression dans le séparateur centrifuge, est entraîné en changeant de direction dans un flux formant enveloppe en rotation 14 (voir figure 1 et 2). Le flux formant enveloppe 14 y présente une densité de particules élevée 15 et se déplace en rotation et en translation, depuis la seconde extrémité axiale 23, vers la première extrémité axiale 22, dans le séparateur centrifuge 11. Des proportions importantes de l'ensemble de la poussière en vrac ayant pénétré dans le séparateur centrifuge 11 y sont transportées par les forces centrifuges dans le flux formant enveloppe. Comme représenté sur la figure 2, le flux formant enveloppe 14 entoure complètement un flux formant noyau 12 qui se trouve au centre du flux formant enveloppe 14. Dans le séparateur centrifuge 11, le flux formant noyau 12 se déplace sensiblement en translation, de l'extrémité axiale 22 à l'extrémité axiale 23, coaxialement à l'axe longitudinal 18 du séparateur centrifuge 11. Le flux formant noyau 12 y présente une densité de particules 13 significativement inférieure à celle du flux formant enveloppe 14 et contient toutefois des particules de moindre masse. Les deux flux, le flux formant enveloppe 14 et le flux formant noyau 12, sont extraits séparément hors du séparateur centrifuge 11. Sert à extraire le flux formant noyau 12 le tube plongeur 21 qui, en même temps que le carter de filtre 4, fait en sorte que le flux formant noyau 12 soit envoyé sur la partie du filtre à air 5 située du côté de la chambre sale. Le flux formant enveloppe 14, qui contient des proportions importantes de poussière 33, est évacué hors du séparateur centrifuge 11 par une tubulure d'évacuation 46. Dans l'exemple de réalisation représenté, la tubulure d'évacuation 46 y est formée, sous forme d'un cylindre, d'une seule pièce avec la seconde partie 41 du carter du séparateur centrifuge 11 (voir figure 3). Le diamètre extérieur de la tubulure d'évacuation 46 y est environ trois fois plus petit que le diamètre du carter du séparateur centrifuge 11, le diamètre intérieur de la tubulure d'évacuation valant à son tour environ un tiers de son diamètre extérieur. Vu selon la direction axiale du séparateur centrifuge 11, la tubulure d'évacuation 46 est disposée au voisinage de l'extrémité axiale 23 et dans un tronçon axial du séparateur centrifuge dans lequel se trouve la partie cylindrique du tube plongeur 21. Dans l'exemple de réalisation représenté, le flux formant enveloppe 14 est évacué dans l'intérieur 31 du carter du moteur (voir figure 4). Il peut également être intéressant de faire passer le flux formant enveloppe 14, hors du carter du moteur, dans l'environnement de l'outillage guidé à la main, ou bien de l'évacuer par l'intermédiaire du ventilateur d'air de refroidissement du moteur. Revendications 1. Dispositif de nettoyage pour l'air de combustion (2) d'un moteur à combustion interne (3), en particulier pour le moteur à combustion interne dans un outillage guidé à la main comme une tronçonneuse, une scie à chaîne à moteur ou analogue, comportant un carter de filtre (4) qui est divisé par un filtre à air (5) prévu pour le nettoyage de l'air de combustion (2) en une chambre sale (7) et une chambre propre (8), dans lequel un carburateur (9) du moteur à combustion interne (3) est relié à la chambre propre (8) du carter de filtre (4), et comportant un ventilateur (10) pour amener l'air de combustion (2) dans le carter de filtre (4), caractérisé par le fait que dans la chambre sale (7) du dispositif de nettoyage (1) est disposé un séparateur centrifuge (11) auquel est amené par le ventilateur (10) de l'air de combustion (2), que l'air de combustion (2) se divise, dans le séparateur centrifuge, en un flux formant noyau central (12) de faible densité de particules (13) et en un flux formant enveloppe (14), de plus grande densité de particules (15), entourant le flux formant noyau (12), le flux formant noyau (12) sortant dans la chambre sale (7) du carter de filtre (4). 2. Dispositif de nettoyage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le séparateur centrifuge (11) est divisé et présente un plan de division (17) qui correspond sensiblement au plan de division (16) du carter de filtre (4). 3. Dispositif de nettoyage selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le plan de division (17) du séparateur centrifuge (11) se situe dans son axe longitudinal (18) ou à peu près parallèlement à son axe longitudinal (18). 4. Dispositif de nettoyage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le séparateur centrifuge (11) est conçu, dans des zones partielles, d'une pièce avec le carter de filtre (4). 5. Dispositif de nettoyage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le séparateur centrifuge (11) est relié au carter de filtre (4) par complémentarité de forme et avec possibilité de séparation. 6. Dispositif de nettoyage selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que dans une première partie (19) du carter de filtre passe un canal d'amenée (24) pour amener l'air de combustion (2) au séparateur centrifuge (11) et qu'une seconde partie (20) du carter de filtre loge le filtre à air (5) et une partie du séparateur centrifuge (11). 7. Dispositif de nettoyage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le flux formant noyau (12) est prélevé au séparateur centrifuge (11), à une première extrémité axiale (22), par un tube plongeur (21) qui s'élargit en forme d'entonnoir dans la chambre sale (7) du carter de filtre (4). 8. Dispositif de nettoyage selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le tube plongeur (21) est fixé sur la première partie (19) du carter de filtre. 9. Dispositif de nettoyage selon l'une quelconque des revendications 6, ou 7 ou 8 en combinaison avec la revendication 6, caractérisé par le fait que le canal d'amenée (24) débouche tangentiellement dans le séparateur centrifuge à une dite seconde extrémité axiale (23) du séparateur centrifuge (11), étant précisé qu'il est avantageux que le canal d'amenée (24) passe, par une longueur partielle (25), de section allant en diminuant, autour de l'enveloppe (26) du séparateur centrifuge (11). 10. Dispositif de nettoyage selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que le séparateur centrifuge (11) est un cyclone (27), de préférence un cyclone axial (28). 11. Dispositif de nettoyage selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que le ventilateur (10) est un ventilateur d'air de refroidissement (30) du moteur à combustion interne (3). 12. Dispositif de nettoyage selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que le flux formant enveloppe (14) est évacué, tangentiellement, du séparateur centrifuge (11) dans la zone du tube plongeur (21), évacué de préférence dans le flux d'air de refroidissement.