Brevet FR2898386A1 — publié le 20070914

La présente invention se rapporte, de façon générale, au domaine des moteurs à combustion interne, tels que ceux propulsant les véhicules automobiles. Elle s'intéresse, plus particulièrement, à un décanteur d'huile, aussi désigné comme "déshuileur", qui est un dispositif prévu pour séparer l'huile des gaz sortant du carter de vilebrequin d'un moteur à combustion interne, lequel peut être ici un moteur à essence ou un moteur diesel. D'une manière généralement connue, dans de tels moteurs, les gaz de carter, résultant des fuites entre les pistons et les cylindres, se chargent de gouttes d'huile dans la culasse du moteur. Ces gaz sont ramenés dans la ligne d'admission, par un circuit des gaz de carter, après séparation des gouttes d'huile qui, de leur côté, sont récupérées et renvoyées dans la culasse. Un déshuileur particulier, destiné à cette application, est décrit dans la précédente demande de brevet française N 0409154/2874646 au nom du Demandeur. Une réalisation industrielle correspondante est illustrée schématiquement sur la figure 1 du dessin annexé, qui en est une vue en coupe horizontale. Ce décanteur d'huile connu comprend un corps évidé 1, de forme allongée, pourvu à une extrémité d'une entrée 2 pour les gaz chargés de gouttes d'huile, et pourvu à son autre extrémité d'une sortie 3 pour les gaz débarrassés des gouttes d'huile. Juste en amont de la sortie 3, il est formé un Venturi 4, qui communique avec une chambre de récupération d'huile 5 par un petit trou de mise en dépression 6, la chambre de récupération d'huile 5 communiquant elle-même avec l'entrée d'un siphon 7. Entre l'entrée 2 et le Venturi 4 sont successivement formées des chambres d'aspiration intermédiaires 8, 9 et extrême 10, délimitées par des séparateurs à obstacles formant trois rangées successives 11, 12 et 13. Les deux chambres d'aspiration intermédiaires 8 et 9 communiquent, par des trous de récupération d'huile 14 et 15, avec respectivement deux chambres de récupération d'huile intermédiaires 16 et 17, qui communiquent aussi l'une avec l'autre, ainsi qu'avec la chambre de récupération d'huile 5, dans la région du siphon 7. La chambre d'aspiration extrême 10, qui se prolonge par le Venturi 4, communique par un trou de récupération d'huile 18 avec la chambre de récupération d'huile 5, dans la région du siphon 7. Grâce à une telle configuration, et en particulier par l'effet du Venturi 4, la pression P1 dans la chambre de récupération intermédiaire 16 est inférieure à la pression P2 dans la chambre d'aspiration intermédiaire 8, la pression P3 dans la chambre de récupération intermédiaire 17 est inférieure à la pression P4 dans la chambre d'aspiration intermédiaire 9, et la pression P5 dans la chambre de récupération d'huile 5 est inférieure à la pression P6 dans la chambre d'aspiration extrême 10. Cette disposition "en série" permet d'échelonner la captation des gouttes d'huile. La première rangée 11 de séparateurs capte les gouttes de grosse taille, la deuxième rangée 12 de séparateurs capte les gouttes de taille moyenne, et la troisième rangée 13 de séparateurs capte les gouttes de petite taille, toute l'huile étant finalement évacuée par le siphon 7. La conception d'un décanteur d'huile, tel que précédemment décrit, se fait en plusieurs étapes : - Détermination du nombre et des dimensions des séparateurs à obstacles, pour traiter le débit maximum de gaz de carter en fonction de la quantité d'huile contenue dans ces gaz ; - Détermination de la perte de charge des séparateurs à obstacles, par estimation des pressions dans les chambres intermédiaires ; - Dimensionnement des trous des chambres de récupération ainsi que du Venturi ; - Dimensionnement du siphon pour pouvoir évacuer l'huile depuis les chambres de récupération. Les étapes décrites ci-dessus sont en particulier appliquées pour concevoir des décanteurs adaptés à des débits de gaz élevés, ce qui est entre autres le cas pour les gros moteurs diesel, où les débits de gaz de carter sont plus élevés que dans les moteurs à essence. Pour faire passer de gros débits de gaz sans créer trop de pertes de charge, afin de conserver un siphon de faible dimension, il faut avoir de larges passages de gaz au niveau des séparateurs à obstacles. Avec une telle conception, le décanteur d'huile fonctionne parfaitement pour les gros débits de gaz de carter. Cependant, les débits de gaz de carter varient en fonction des conditions de fonctionnement du moteur. En particulier, lorsque le moteur fonctionne à de faibles régimes et aux faibles charges, ce moteur génère peu de gaz de carter. Dans ces conditions de faibles régimes et charges, et corrélativement de faibles débits gazeux, le décanteur ainsi conçu laisse passer des gouttes d'huile, comme l'ont démontré des essais effectués sur un banc d'essai de moteurs. En d'autres termes, si le décanteur d'huile est dimensionné pour le passage de gros débits de gaz de carter, le décanteur est moins efficace aux bas débits et, ainsi, il n'est pas efficace sur toute la plage des débits. A l'inverse, si le décanteur d'huile est idéalement dimensionné pour le passage de faibles débits de gaz de carter, il est créé des pertes de charge trop importantes et le siphon risque de se désamorcer. Face à ces difficultés ou inconvénients, la présente invention e pour but de fournir un décanteur d'huile amélioré, en particulier un décanteur rendu efficace sur toute la plage des débits gazeux, ce décanteur possédant une capacité sensiblement augmentée pour un encombrement donné. A cet effet, la présente invention a essentiellement pour objet un décanteur d'huile pour moteur à combustion interne, prévu pour séparer l'huile des gaz sortant du carter de vilebrequin d'un moteur à combustion interne, tel qu'un moteur de véhicule automobile, le décanteur d'huile étant pourvu d'au moins une entrée pour les gaz chargés de gouttes d'huile, d'une sortie pour les gaz débarrassés des gouttes d'huile, et d'un dispositif de séparation des gouttes d'huile avec séparateurs à obstacles, chambres de récupération d'huile, siphon d'évacuation de l'huile, Venturi pour la création d'une dépression et trou mettant en communication le Venturi avec les chambres de récupération d'huile, de manière à les mettre en dépression, ce décanteur d'huile étant caractérisé par le fait qu'il possède une structure de décanteur double, avec une première entrée pour les gaz chargés de gouttes d'huile et une seconde entrée pour les gaz chargés de gouttes d'huile, mais avec une sortie unique, associée à un Venturi unique, pour les gaz débarrassés des gouttes d'huile, ainsi qu'un unique siphon d'évacuation de l'huile, le décanteur comprenant, entre sa première entrée et le Venturi ainsi que le siphon, une première série de séparateurs et de chambres de récupération de l'huile, et comprenant, entre une seconde entrée et le Venturi ainsi que le siphon, une seconde série de séparateurs et de chambres de récupération d'huile. Ainsi, l'invention propose un décanteur double dans lequel circulent deux flux de gaz chargés l'un et l'autre de gouttes d'huile à éliminer, mais pourvu d'un seul Venturi et d'un seul siphon, communs aux deux flux de gaz et d'huile, les deux flux gazeux étant réunis à leur sortie du décanteur. Grâce à la division du flux total à traiter en deux flux partiels, les séparateurs à obstacles ne voient que la moitié du débit total. Dans une forme de réalisation préférée du décanteur d'huile, objet de l'invention, celui-ci possède une disposition générale en ligne , avec la première entrée située à l'une de ses extrémités, avec la seconde entrée située à son extrémité opposée, et avec le Venturi et le siphon situés dans sa région médiane. Cet agencement en ligne , sensiblement symétrique, permet d'intégrer aisément le décanteur d'huile dans un couvre-culasse du moteur concerné. Selon une configuration avantageuse de ce décanteur d'huile, le Venturi est placé, dans la région médiane, directement au-dessus d'une chambre de récupération et de stockage d'huile, commune aux deux flux, qui est mise en communication avec le Venturi par un trou d'aspiration et qui se prolonge par le siphon. Cette disposition, utilisant une chambre de récupération et de stockage d'huile commune aux deux demi-décanteurs et placée directement sous le Venturi, conduit à une configuration particulièrement compacte, permettant d'exploiter de façon optimale toute la place disponible. Le décanteur d'huile, objet de l'invention, occupe ainsi un volume qui n'est pas supérieur au volume du décanteur connu, tel que rappelé ci-dessus, tout en étant capable de traiter un débit deux fois plus élevé, ceci en étant efficace sur toute la plage des débits. Pour un fonctionnement optimal de ce décanteur d'huile, au moins un des trous d'aspiration, mettant en communication les chambres de récupération d'huile avec la chambre commune de récupération et de stockage, présente un rapport longueur/section différent de celui des autres trous. Grâce à cette dernière disposition, l'écoulement de l'huile au niveau de l'entrée dans la chambre commune de récupération et de stockage est stabilisé, ce qui permet d'éviter les problèmes d'interaction et de pompage entre les deux demi-décanteurs qui fonctionnent en parallèle, pour garantir une égalité des débits des deux flux, et ainsi obtenir une alimentation du siphon qui soit la plus régulière possible. L'invention sera de toute façon mieux comprise à l'aide de la 35 description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, une forme d'exécution de ce décanteur d'huile pour moteur à combustion interne : Figure 1 (déjà mentionnée) est une vue en coupe longitudinale d'un décanteur d'huile connu ; Figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un décanteur d'huile conforme à la présente invention ; Figure 3 est une vue en coupe transversale du décanteur d'huile objet de l'invention, suivant la ligne III-III de figure 2. Le décanteur d'huile, représenté sur les figures 2 et 3 possède un corps évidé 20, de forme allongée, lequel est pourvu à une extrémité d'une première entrée 21 pour les gaz chargés de gouttes d'huile, et est aussi pourvu, à son extrémité opposée, d'une seconde entrée 22 pour les gaz chargés de gouttes d'huile. La première entrée 21 débouche dans une première chambre de récupération d'huile 23, à laquelle font suite, en direction de la région médiane du corps 20, une deuxième chambre de récupération d'huile 24 et une troisième chambre de récupération d'huile 25. La deuxième chambre de récupération d'huile 24 est délimitée, vis-à-vis de la première chambre 23, par rangée de séparateurs à obstacles 26. La troisième chambre de récupération d'huile 25 est délimitée, vis-à-vis de la deuxième chambre 24, par une autre rangée de séparateurs à obstacles 27. De manière sensiblement symétrique, la seconde entrée 22 débouche également dans une première chambre de récupération d'huile 28, à laquelle font suite, en direction de la région médiane du corps 20, une deuxième chambre de récupération d'huile 29 et une troisième chambre de récupération d'huile 30. La deuxième chambre de récupération d'huile 29 est délimitée, vis-à-vis de la première chambre 28, par une rangée de séparateurs à obstacles 31. La troisième chambre de récupération d'huile 30 est délimitée, vis-à-vis de la deuxième chambre 29, pour une autre rangée de séparateurs à obstacles 32. Dans la région médiane du corps 20, entre les deux chambres de récupération d'huile 25 et 30, est formé un Venturi 33, en communication directe avec ces deux chambres 25 et 30. Le Venturi 33 se prolonge par un conduit de sortie 34 pour les gaz débarrassés des gouttes d'huile, le conduit de sortie 34 s'étendant ici, dans la direction longitudinale du corps 20, du côté de la seconde entrée 22. Du côté de la première entrée 21, à partir de la première chambre de récupération d'huile 23, une zone d'écoulement 35 s'étend longitudinalement, en direction de la région médiane, le long de la deuxième chambre de récupération d'huile 24 et de la troisième chambre de récupération d'huile 25. Un trou de communication 36 est ménagé dans la cloison interne qui sépare la deuxième chambre 24 de la zone d'écoulement 35. De manière sensiblement symétrique, du côté de la seconde entrée 22, à partir de la première chambre de récupération d'huile 28, une zone d'écoulement 37 s'étend longitudinalement, en direction de la région médiane, le long de la deuxième chambre de récupération d'huile 29 et de la troisième chambre de récupération d'huile 30. Un trou de communication 38 est ménagé dans la cloison interne qui sépare la deuxième chambre 29 de la zone d'écoulement 37. Les deux zones d'écoulement 35 et 37 convergent, dans la région médiane du corps 20, pour former une chambre intermédiaire élargie 39. Celle-ci surmonte partiellement une chambre de récupération et de stockage d'huile 40, située dans la région médiane, directement sous le Venturi 33. Un trou d'aspiration 41 fait communiquer la troisième chambre de récupération d'huile 25 avec la chambre de récupération et de stockage 40. Un autre trou d'aspiration similaire 46 fait communiquer la troisième chambre de récupération d'huile 30 avec la chambre de récupération et de stockage 40. La chambre de récupération et de stockage d'huile 40 est mise en communication avec le Venturi 33, situé directement au-dessus, par un trou d'aspiration 42. La chambre de récupération et de stockage 40 est aussi mise en communication, par un trou d'aspiration 44, avec la zone d'écoulement 35, et par un autre trou d'aspiration similaire 45, avec la zone d'écoulement 37. Enfin, le fond de cette chambre de récupération et de stockage 40 est raccordé à un siphon 43 d'évacuation de l'huile. A l'état monté, notamment sur un véhicule automobile, le décanteur d'huile a ses deux entrées 21 et 22 ouvertes sur la culasse du moteur à combustion interne, tandis que son conduit de sortie 34 est relié au circuit d'admission d'air du même moteur. Le siphon 43 est lui-même en liaison avec la culasse. En cours de fonctionnement, les gaz de carter, chargés de gouttes d'huile, sont admis simultanément par les deux entrées 21 et 22 du décanteur d'huile, pour former deux flux gazeux de débits sensiblement égaux. Le fonctionnement est notamment déterminé par le dimensionnement des divers trous de communication, pour obtenir des pressions appropriées dans les différentes chambres. En particulier, le Venturi 33, avec son trou d'aspiration 42 met en dépression la chambre de récupération et de stockage d'huile 40, et cette dépression se propage dans la chambre intermédiaire 39 et dans les deux zones d'écoulement 35 et 37. En conséquence, la pression dans la zone d'écoulement 35 est inférieure à la pression dans la première chambre de récupération 23, ainsi qu'à la pression dans la deuxième chambre de récupération 24, et de façon symétrique, la pression dans la zone d'écoulement 37 est inférieure à la pression dans la première chambre de récupération 28 ainsi qu'à la pression dans la deuxième chambre de récupération 29. Le fonctionnement du décanteur d'huile est aussi déterminé par la gravité, en particulier pour ce qui concerne la position inférieure de la chambre de récupération et de stockage d'huile 40, et l'orientation du siphon 43. Ainsi, en cours de fonctionnement, les plus grosses gouttes d'huile, amenées par les gaz admis au travers des deux entrées 21 et 22, sont captées par les parois des premières chambres de récupération 23 et 28, et se trouvent aspirées dans les zones d'écoulement 35 et 37. Les gouttes d'huile recueillies dans les deuxièmes chambres de récupération 24 et 29 s'écoulent dans les zones 35 et 37 au travers des trous de communication 36 et 38. L'huile ainsi récupérée dans ces zones 35 et 37 s'écoule par gravité, et passe dans la chambre de récupération et de stockage 40 au travers des trous d'aspiration 44 et 45. Quant aux dernières gouttes d'huile, recueillies dans les troisièmes chambres de récupération 25 et 30, celles-ci s'écoulent directement dans la chambre de récupération et de stockage 40, par les trous d'aspiration 41 et 46. Les gaz de carter, dont les deux flux se réunissent dans la région médiane, sont donc débarrassés de leurs gouttes d'huile, lorsqu'ils traversent le Venturi 33, et le conduit de sortie 34 ramène ces gaz déshuilés vers la ligne d'admission d'air du moteur. Toute l'huile séparée de ces gaz se rassemble dans la chambre de récupération et de stockage 40, d'où elle s'évacue de façon contrôlée par le siphon 43. Un ou plusieurs, parmi les trous d'aspiration 41, 44, 45 et 46, par lesquels s'effectue l'écoulement de l'huile dans la chambre de récupération et de stockage 40, peuvent, par fractionnement de leur section ou par augmentation de leur longueur de passage, présenter un rapport longueur sur section apportant des propriétés d'amortissement. Ceci est représenté, à titre d'exemple, sur la figure 3 pour le trou 46 faisant communiquer la chambre de récupération d'huile 30 avec la chambre de récupération et de stockage 40, ce trou 46 étant ici fractionné en quatre petits trous adjacents. L'écoulement de l'huile se trouve ainsi stabilisé, en évitant toute interaction entre les deux demi-décanteurs , ce qui permet d'alimenter le siphon 43 de la façon la plus régulière possible. En comparaison avec le décanteur d'huile connu, représenté sur la figure 1, le décanteur d'huile objet de l'invention ne fait passer que la moitié du débit gazeux total dans chaque demi-décanteur , la perte de charge d'un demi-décanteur étant la même que pour le décanteur simple de la figure 1. La pression au niveau du trou d'aspiration 42 du Venturi 33 reste la même que dans le cas du décanteur simple et, la longueur du siphon 43 étant déterminée par la pression au niveau du trou d'aspiration 42 du Venturi 33, le décanteur double de l'invention permet de conserver la même longueur de siphon, tout en traitant un débit double. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce décanteur d'huile pour moteur à combustion interne qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. C'est ainsi notamment que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention : - par des modifications constructives de détail, concernant notamment les communications à réaliser entre les différentes chambres et zones, par exemple en remplaçant les trous 36 et 38 par des trous d'écoulement d'huile réalisés dans les séparateurs à obstacles eux-mêmes, ou en prévoyant tout mode de communication entre les deux zones d'écoulement 35 et 37 d'une part et la chambre de récupération et de stockage 40, soit par l'intermédiaire de la chambre 39, soit directement par les trous d'aspiration 44 et 45; - en prévoyant, dans chaque demi-décanteur , des chambres 30 de séparation d'huile, et des séparateurs à obstacles, en nombre plus ou moins élevé, et de toute configuration adaptée ; - en adoptant une autre disposition relative des deux demi-décanteurs , par exemple en les superposant ou en les plaçant côte à côte, ou encore en les séparant par un disposition dans deux corps distincts ; 35 - en destinant ce décanteur d'huile soit à un moteur à essence, soit à un moteur diesel. REVENDICATIONS 1. Décanteur d'huile pour moteur à combustion interne, prévu pour séparer l'huile des gaz sortant du carter de vilebrequin d'un moteur à combustion interne, tel qu'un moteur de véhicule automobile, le décanteur d'huile étant pourvu d'au moins une entrée pour les gaz chargés de gouttes d'huile, d'une sortie pour les gaz débarrassés des gouttes d'huile, et d'un dispositif de séparation des gouttes d'huile avec séparateurs à obstacles, chambres de récupération d'huile, siphon d'évacuation de l'huile, Venturi pour la création d'une dépression et trou mettant en communication le Venturi avec les chambres de récupération d'huile, de manière à les mettre en dépression, caractérisé en ce qu'il possède une structure de décanteur double, avec une première entrée (21) pour les gaz chargés de gouttes d'huile et une seconde entrée (22) pour les gaz chargés de gouttes d'huile, mais avec une sortie unique (34), associée à un Venturi unique (33), pour les gaz débarrassés des gouttes d'huile, ainsi qu'un unique siphon (43) d'évacuation de l'huile, le décanteur comprenant, entre sa première entrée (21) et le Venturi (33) ainsi que le siphon (43), une première série de séparateurs (26, 27) et de chambres de récupération d'huile (23, 24, 25, 35), et comprenant, entre sa seconde entrée (22) et le Venturi (33) ainsi que le siphon (43), une seconde série de séparateurs (31, 32) et de chambres de récupération d'huile (28, 29, 30, 37). 2. Décanteur d'huile selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il possède une disposition générale en ligne , avec la première entrée (21) située à l'une de ses extrémités, avec la seconde entrée (22) située à son extrémité opposée, et avec le Venturi (33) et le siphon (43) situés dans sa région médiane. 3. Décanteur d'huile selon la revendication 2, caractérisé en ce que le Venturi (33) est placé dans la région médiane, directement au-dessus d'une chambre de récupération et de stockage d'huile (40), commune aux deux flux, qui est mise en communication avec le Venturi (33) par un trou d'aspiration (42) et qui se prolonge par le siphon (43). 4. Décanteur d'huile selon la revendication 3., caractérisé en ce qu'au moins un des trous d'aspiration (41, 44, 45, 46), mettant en 35 communication les chambres de récupération d'huile avec la chambrecommune de récupération et de stockage (40), présente un rapport longueur/section différent de celui des autres trous.5