Brevet FR2905425A1 — publié le 20080307

La présente invention se rapporte à un boîtier de décantation d'eau pour ligne d'admission d'air d'un moteur à combustion interne. L'air de combustion, admis dans ce type de moteur utilisé notamment dans le domaine des véhicules automobiles, peut selon les conditions climatiques être plus ou moins chargé de gouttelettes d'eau, qui se trouvent entraînées avec cet air vers l'intérieur du moteur. Il apparaît souhaitable d'éliminer ces gouttelettes d'eau, au niveau de l'admission d'air, pour éviter une destruction du capteur de débit d'air, ainsi que de la cartouche filtrante qui peut se déchirer. De plus, l'eau n'étant pas un fluide compressible, celle-ci peut occasionner un risque de destruction de certains joints. Pour éliminer les gouttelettes d'eau dans les lignes d'admission d'air de moteurs à combustion interne, une solution qui permet d'éviter l'incorporation d'éléments supplémentaires, tels qu'hélices fixes ou ailettes, générateurs de pertes de charge dans les conduits d'admission, tout en conduisant à un résultat efficace, a été révélée dans la demande de brevet FR 2 857 058 au nom du Demandeur. Le document FR 2 857 058 décrit un résonateur formant boîtier de décantation d'eau pour ligne d'admission d'air de moteur à combustion interne, pourvu d'un orifice de sortie d'eau à sa base et d'un conduit d'amenée d'air comportant d'amont en aval, par référence au sens d'écoulement du flux d'air, - au moins un coude de recueil ou un changement de direction analogue à un coude, pour recueillir des gouttelettes d'eau contenues dans l'air de combustion du moteur, - une partie de guidage qui présente une surface d'arrêt fluidique ménagée en saillie à l'intérieur du conduit, en aval d'au moins un perçage pour l'évacuation d'un filet d'eau collecté au moyen du ou des coudes de recueil, - une partie de dépression avec au moins un perçage de communication avec l'extérieur du conduit en vue de générer une dépression au voisinage du perçage d'évacuation précité, de sorte qu'un courant d'air entraîne l'eau à travers le perçage d'évacuation vers l'orifice de sortie d'eau du boîtier. L'inertie des gouttelettes d'eau contenues dans l'air les projette, au passage dans le ou les coudes, contre la paroi du conduit d'air et les contraint à se "plaquer" contre cette paroi pour former un filet d'eau, d'où elles peuvent être récupérées. La surface d'arrêt fluidique intérieure crée un point d'arrêt (au sens de la mécanique des fluides) pour l'air, avec une pression maximale. 2905425 2 La pression d'air au niveau du perçage de communication avec l'extérieur du conduit est une pression statique, alors que la pression d'air au niveau du perçage d'évacuation d'eau est une pression totale, égale à la somme de la pression statique et de la pression d'arrêt, due à la vitesse du flux 5 d'air et à l'effet du point d'arrêt précédemment mentionné. Il se forme ainsi, entre les deux perçages, un courant d'air qui entraîne l'eau vers l'extérieur du conduit d'air, vers l'orifice de sortie d'eau du résonateur. Cette solution est satisfaisante mais ne peut s'appliquer qu'aux lignes d'admission d'air équipées d'un résonateur. 10 Le but de la présente invention est d'éviter cet inconvénient en fournissant un boîtier de décantation d'eau fonctionnant selon le principe d'aspiration présenté ci-dessus et applicable à toutes sortes de lignes d'admission d'air pour moteur à combustion interne, en particulier celles ne disposant pas de résonateur. 15 A cet effet, l'invention a pour objet un boîtier de décantation d'eau tel que présenté ci-dessus et dans lequel le boîtier est un boîtier de filtre à air qui comprend une cartouche filtrante, et la partie de guidage est de forme évasée vers l'amont, et la partie de dépression est une partie terminale du conduit qui présente, en aval du perçage de communication avec l'extérieur, 20 une forme sensiblement tronconique évasée vers l'aval, d'un angle de l'ordre de 7 au maximum, en direction de la cartouche filtrante du boîtier de manière à diffuser le flux d'air entrant sur une grande surface de la cartouche filtrante. Ainsi, la partie de guidage du filet d'eau et la partie de dépression du conduit d'air forment une sorte de "diabolo" ou de "tulipe" à l'extrémité du 25 conduit. Cette forme en "diabolo" permet, d'une part, de générer la dépression nécessaire pour évacuer l'eau par aspiration, tout en assurant, d'autre part, un "arrosage" le plus diffus possible de la surface de la cartouche filtrante par le flux d'air entrant. L'invention améliore ainsi les performances de filtration, d'autant 30 que l'eau captée et évacuée entraîne déjà avec elle de grosses poussières. L'invention présente aussi des avantages en matière de performances acoustiques, car la forme en diabolo a pour effet de changer les modes acoustiques du boîtier de filtre en réduisant la fréquence de l'onde sonore transmise. 35 Si l'angle d'évasement de la partie terminale formant diffuseur est supérieur au seuil de l'ordre de 7 précité, l'écoulement d'air risque de se 2905425 3 "décoller" de la paroi interne du diffuseur et de ne plus être diffusé ce qui affecterait les performances de filtration du filtre à air. L'eau qui n'a pas été récupérée dans le ou les coudes et évacuée par aspiration (environ 20% de la quantité d'eau totale) et qui s'est condensée 5 sur la cartouche filtrante doit pouvoir, comrne dans un filtre classique, retomber par gravité et atteindre l'orifice de sortie d'eau du boîtier. Selon une possibilité avantageuse, le perçage d'évacuation d'eau est prolongé, à l'extérieur du conduit d'air, par une paroi de guidage parallèle à une paroi du boîtier de filtre, de manière à guider le flux d'eau aspiré à travers 10 le perçage d'évacuation vers l'orifice de sortie d'eau. Cette disposition évite que l'eau évacuée ne se "plaque" sur la paroi externe du "diabolo" en orientant le filet d'eau sur et parallèlement à une paroi du boîtier de filtre. Dans une forme de réalisation, tout ou partie d'une bordure de la partie terminale de conduit d'air est prolongée par une paroi formant auvent 15 incurvée vers une paroi inférieure du boîtier de filtre en vue de délimiter une zone d'écoulement d'air lent à l'extérieur du conduit et au voisinage des perçages d'évacuation d'eau et de communication avec l'extérieur. Cette disposition permet notamment d'éviter les mouvements d'air verticaux dans cette zone de courant d'air nécessaire à l'aspiration du filet d'eau. Les 20 gouttelettes d'eau déposées sur la paroi extérieure du diabolo ne glissent donc pas jusqu'à sa bordure et ne sont pas arrachées de la paroi. Dans ce cadre, la paroi formant auvent peut être prolongée jusqu'à ladite paroi inférieure du boîtier de manière à définir, en un point bas du boîtier de filtre, un compartiment de décantation d'eau qui comprend l'orifice de sortie 25 d'eau et les perçages d'évacuation d'eau et de communication avec l'extérieur. Ce compartiment de décantation n'a pas besoin d'être étanche car les perçages d'évacuation d'eau et de communication avec l'extérieur peuvent être très proches l'un de l'autre (contrairernent à la solution du document FR 2 857 058 précité). 30 Dans une forme de réalisation compacte, le compartiment de décantation est délimité par ladite paroi formant auvent et par un bossage vers l'extérieur, notamment de forme générale sensiblement cylindrique, ménagé dans la paroi inférieure du boîtier. Ceci permet, tout en préservant la compacité du boîtier de filtre, de disposer la partie terminale formant diffuseur du conduit 35 d'amenée d'air suffisamment loin de la cartouche filtrante pour diffuser le flux d'air sur une grande surface de la cartouche. 2905425 4 Il est possible de favoriser la sortie d'eau hors du boîtier de filtre, par un dimensionnement adéquat du jeu entre la paroi formant auvent et la paroi inférieure du boîtier, en faisant en sorte que la pression d'air dans le compartiment de décantation soit inférieure à la pression d'air dans le reste du 5 boîtier de filtre. Du fait de cette dépression, l'eau qui pourrait stagner au fond du compartiment de décantation est aspirée par l'orifice de sortie d'eau. Dans une forme de réalisation, la partie de guidage et la partie terminale de dépression du conduit forment une même pièce rapportée sur une extrémité du conduit et/ou sur une paroi du boîtier par un procédé classique de 10 montage en force, de clippage, de vissage, de collage, de soudure, etc. Ainsi, le "diabolo" peut être fabriqué sous forme de pièce standard qui peut se monter sur différents types de boîtier de filtre à air. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant 15 quelques exemples de réalisation d'un boîtier de décantation d'eau selon l'invention. La figure 1 est une vue schématique d'ensemble, en coupe verticale, d'un premier exemple de boîtier de décantation d'eau selon l'invention. 20 La figure 2 représente à échelle agrandie un détail de la figure 1 illustrant le principe de l'invention. La figure 3 est une vue partielle analogue à la figure 2 d'un deuxième exemple de boîtier de décantation d'eau selon l'invention. La figure 4 est une vue partielle analogue aux figures 2 et 3 d'un 25 troisième exemple de boîtier de décantation d'eau selon l'invention. La figure 5 est une vue schématique d'ensemble, en coupe verticale, d'un quatrième exemple de boîtier de décantation d'eau selon l'invention. La figure 6 est une vue schématique d'ensemble, en coupe 30 verticale, d'un cinquième exemple de boîtier de décantation d'eau selon l'invention. Les figures 7 et 8 sont deux vues schématiques représentant le mode de montage d'une pièce rapportée sur un boîtier de décantation d'eau dans une sixième forme de réalisation selon l'invention. 2905425 5 En considérant tout d'abord la figure 1, il est représenté un boîtier de décantation d'eau pour une ligne d'admission d'air d'un moteur à combustion interne. Ce boîtier est un boîtier de filtre à air 1 qui contient une cartouche 5 filtrante 2. L'air à filtrer est amené par un conduit 6 dont un tronçon terminal 9 d'axe sensiblement rectiligne fait saillie au travers d'une paroi de base la à l'intérieur du boîtier de filtre 1. L'air filtré au travers de la cartouche 2 sort par un canal de sortie 3 (flèche sortante) en partie supérieure du boîtier de filtre 1 (voir dessin). 10 La paroi de base la du boîtier de filtre 1 est inclinée et possède, en son point le plus bas, un orifice 4 de sortie de l'eau obturé par un clapet en caoutchouc 5. En amont (par référence au sens d'écoulement du flux d'air) du tronçon 9, le conduit 6 présente un premier coude de recueil d'eau 7 tourné 15 dans un sens, pour recueillir des gouttelettes d'eau contenues dans l'air de combustion du moteur, et un second coude de recueil d'eau 8 tourné dans le sens opposé du précédent. Le tronçon 9 du conduit 6 a une forme en "diabolo" ou "tulipe", avec une partie de guidage 10 de forme sensiblement tronconique évasée vers 20 l'amont, et une partie terminale de dépression 11 de forme sensiblement tronconique évasée vers l'aval. De par sa forme évasée, la partie de guidage 10 permet d'accroître la vitesse du flux d'air, de sorte que la pression s'en réduit, et réalise une surface d'arrêt fluidique ménagée en aval d'un perçage latéral 12 pour 25 l'évacuation du filet d'eau collecté au moyen des coudes 7 et 8. Le perçage 12 est ménagé à un niveau de section la plus large du tronc de cône formant la partie de guidage 10. La partie terminale de dépression 11 comporte un perçage latéral 14 de mise en communication avec l'extérieur du conduit 6. Le perçage 14 est 30 ménagé au point de pression minimale, c'est-à-dire à un niveau de section réduite du tronçon 9, et au voisinage du perçage d'évacuation 12 (sur une même génératrice du cône de la partie de guidage 10). En aval du perçage 14, la partie de dépression 11 est de forme tronconique évasée vers l'aval, d'un angle de l'ordre de 7 au maximum, en 35 direction de la cartouche filtrante 2, de sorte que le flux d'air entrant soit diffusé sur une grande surface 's' de la cartouche filtrante 2. 2905425 6 En cours de fonctionnement, c'est-à-dire lorsqu'un flux d'air est aspiré par l'entrée du conduit d'air 6, et si cet air est chargé de gouttelettes d'eau, ces gouttelettes sont captées (par effet d'inertie) par la paroi du conduit 6, dans le premier coude 7 et dans le second coude 8. 5 Les gouttelettes ainsi captées sont entraînées en avant contre cette paroi du conduit 6 par le flux d'air et elles sont interceptées par la surface d'arrêt 10 qui les guide vers le perçage 12 d'évacuation de l'eau, par lequel elles sont évacuées dans le boîtier 1. Plus particulièrement (voir figure 2), compte tenu de la présence du 10 perçage 14 supplémentaire ménagé dans la paroi du tronçon 9, il y a formation d'un courant d'air entre les deux perçages 12 (flèche sortante du conduit) et 14 (flèche entrante), une région au voisinage des deux perçages 12 et 14 étant mise en dépression, et ce courant d'air entraîne avec lui l'eau récupérée au niveau du perçage 12. 15 Le perçage 12 d'évacuation d'eau est ici prolongé horizontalement, à l'extérieur du tronçon 9, par une paroi de guidage 13 parallèle à la paroi de base la du boîtier de filtre 1, de manière à guider le flux d'eau aspiré à travers le perçage d'évacuation 12 vers le fond du boîtier 1. Cette disposition évite que l'eau évacuée ne se "plaque" sur la paroi externe du "diabolo" 9 en orientant le 20 filet d'eau sur et parallèlement à la paroi de base la du boîtier de filtre 1. L'eau rassemblée au fond du boîtier 1 s'évacue à l'extérieur, au travers de l'orifice de sortie 4 avec clapet 5. De par l'inclinaison de la paroi de base la, l'eau qui n'a pas été récupérée dans les coudes 7 et 8 et évacuée par aspiration (environ 20% de la 25 quantité d'eau totale) et qui s'est condensée sur la cartouche filtrante 2 peut, comme dans un boîtier de filtre classique, retomber par gravité et atteindre l'orifice de sortie d'eau 4 du boîtier. Dans une deuxième forme de réalisation de l'invention (voir figure 3), la bordure supérieure de la partie terminale de dépression 11 du tronçon 9 30 est prolongée par une paroi annulaire formant auvent 15 incurvée vers la paroi de base la du boîtier. La paroi formant auvent 15 et la paroi de base la délimitent ainsi une zone Z d'écoulement lent d'air à l'extérieur du tronçon 9 et au voisinage des perçages 12 et 14. 2905425 7 Cet auvent 15 évite des mouvements d'air verticaux dans la zone Z: ainsi, les gouttelettes d'eau éventuelles sur la paroi extérieure du diabolo 9 ne glissent pas jusqu'à la bordure et ne sont pas arrachées de la paroi. Dans une troisième forme de réalisation de l'invention (voir figure 5 4), la paroi formant auvent 16 et la paroi de base la entrent quasiment en contact de manière à définir, dans le boîtier de filtre, un compartiment annulaire C de décantation d'eau qui englobe l'orifice de sortie d'eau 4 et les perçages 12 et 14. Le compartiment de décantation C est ménagé en un point bas du 10 boîtier de filtre 1 afin que l'eau évacuée soit guidée par gravité vers l'orifice 4. Dans une quatrième forme de réalisation de l'invention (voir figure 5), la paroi de base la du boîtier de filtre 1 comporte un bossage 1 b de forme générale cylindrique ménagé vers l'extérieur et vers le bas. Le tronçon 9 fait saillie dans ce bossage 1 b qui comprend 15 également l'orifice 4 de sortie d'eau. Le bossage 1 b forme ainsi un compartiment de décantation quasiment obturé dans sa partie supérieure, au niveau de la paroi de base 1 a, par une paroi formant auvent 17 sensiblement horizontale qui prolonge, comme précédemment, la bordure de la partie terminale de dépression 11 du tronçon 20 9. Ceci permet, avec un boîtier de filtre 1 compact, de disposer la partie terminale formant diffuseur 11 suffisamment loin de la cartouche 2 pour "l'arroser" sur une grande surface 's'. La partie supérieure du bossage lb n'est en réalité pas obturée, car 25 un léger jeu J est ménagé entre la paroi latérale cylindrique du bossage 1 b et la paroi de base la de sorte que la pression P2 dans le compartiment lb soit sensiblement supérieure à la pression P1 dans le reste du boîtier de filtre 1. Cette disposition permet de favoriser la sortie d'eau hors du boîtier de filtre 1. Du fait de cette dépression, l'eau qui pourrait stagner au fond du 30 compartiment de décantation est aspirée par l'orifice 4 de sortie d'eau. La figure 6 représente une cinquième variante de réalisation de l'invention dans laquelle le boîtier de filtre 1 et le tronçon terminal 9 du conduit d'air 6 sont orientés selon un axe horizontal. Le tronçon 9 fait saillie à l'intérieur du boîtier au travers d'une paroi 35 latérale l c du boîtier 1, tandis que l'orifice de sortie d'eau 4 est ménagé dans une paroi de base la du boîtier ici sensiblement parallèle à l'axe du tronçon 9. 2905425 8 La paroi de guidage 13 en sortie du perçage 12 d'évacuation d'eau est ici prolongée verticalement et longe la paroi latérale l c du boîtier 1 de façon à délimiter avec cette dernière un canal de guidage de l'eau évacuée par le perçage 12 vers l'orifice de sortie d'eau 4. 5 Seul un côté inférieur 18 de la bordure de la partie terminale de dépression 11 du conduit 2 est ici prolongé en direction de la paroi de base la du boîtier 1 pour former un auvent. Comme dans les formes de réalisation précédentes, l'auvent 18 délimite avec la paroi 1c une zone d'écoulement lent qui améliore l'aspiration. 10 Enfin, les figures 7 et 8 représentent une sixième variante de réalisation de l'invention dans laquelle la partie de guidage 10 et la partie terminale de dépression 11 du conduit 6 forment une même pièce à rapporter sur une extrémité du conduit 6 et sur la paroi de base 1 a du boîtier de filtre. La figure 7 montre que le "diabolo" 10, 11 présente une partie 15 annulaire 20 de fixation dans un logement de forme complémentaire 21 formé par un décrochement annulaire à l'extrémité du conduit d'amenée d'air 6. La partie annulaire 20 est montée en force dans le logement 21 à l'extrémité du conduit 6, comme indiqué sur la figure 8. Comme il va de soi, et comme il ressort de ce qui précède, 20 l'invention ne se limite pas aux seuls exemples de réalisation décrits ci-dessus; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. REVENDICATIONS 1. Boîtier de décantation d'eau pour une ligne d'admission d'air d'un moteur à combustion interne, pourvu d'un orifice de sortie d'eau (4) à sa base et d'un conduit d'amenée d'air (6) comportant d'amont en aval, par référence au sens d'écoulement du flux d'air, - au moins un coude de recueil (7, 8), ou un changement de direction analogue, pour recueillir des gouttelettes d'eau contenues dans l'air 10 de combustion du moteur, -une partie de guidage (10) qui présente une surface d'arrêt fluidique ménagée en saillie à l'intérieur du conduit (6) en aval d'au moins un perçage (12) pour l'évacuation d'un filet d'eau collecté au moyen du ou des coudes de recueil (7, 8), 15 - une partie de dépression (11) avec au moins un perçage (14) de communication avec l'extérieur du conduit (6) en vue de générer une dépression au voisinage du perçage d'évacuation précité (12) de sorte qu'un courant d'air entraîne l'eau à travers le perçage d'évacuation (12) vers l'orifice de sortie d'eau (4) du boîtier (1), 20 caractérisé en ce que le boîtier est un boîtier de filtre à air (1) qui comprend une cartouche filtrante (2), et en ce que la partie de guidage (10) est de forme évasée vers l'amont, et en ce que la partie de dépression (11) est une partie terminale du conduit (6) qui présente, en aval du perçage de communication avec l'extérieur (14), une forme sensiblement tronconique 25 évasée vers l'aval, d'un angle de l'ordre de 7 au maximum, en direction de la cartouche filtrante (2) du boîtier (1) de manière à diffuser le flux d'air entrant sur une grande surface (s) de la cartouche filtrante (2). 2. Boîtier de décantation d'eau selon la revendication 1, caractérisé 30 en ce que le perçage d'évacuation d'eau (12) est prolongé, à l'extérieur du conduit d'air (6), par une paroi de guidage (13) parallèle à une paroi (1a; l c) du boîtier de filtre (1) de manière à guider le flux d'eau aspiré à travers le perçage d'évacuation (12) vers l'orifice de sortie d'eau (4). 35 3. Boîtier de décantation d'eau selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que tout ou partie d'une bordure de la partie terminale (11) du 2905425 10 conduit (6) est prolongée par une paroi formant auvent (15; 16; 17; 18) incurvée vers une paroi inférieure (1a) du boîtier de filtre (1) en vue de délimiter une zone d'écoulement lent (Z) à l'extérieur du conduit (6) et au voisinage des dits perçages d'évacuation d'eau (12) et de communication avec l'extérieur 5 (14). 4. Boîtier de décantation d'eau selon la revendication 3, caractérisé en ce que la paroi formant auvent (16; 17) est prolongée jusqu'à ladite paroi inférieure (la) du boîtier (1) de manière à définir, en un point bas du boîtier de filtre (1), un compartiment de décantation d'eau (lb, C) qui comprend l'orifice de sortie d'eau (4) et lesdits perçages d'évacuation d'eau (12) et de communication avec l'extérieur (14). 5. Boîtier de décantation d'eau selon la revendication 4, caractérisé en ce que le compartiment de décantation est délimité par ladite paroi formant auvent (17) et par un bossage vers l'extérieur (lb), notamment de forme générale sensiblement cylindrique, ménagé dans la paroi inférieure (la) du boîtier (1). 6. Boîtier de décantation d'eau selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'un jeu (J) entre la paroi formant auvent (17) et ladite paroi inférieure (la) du boîtier (1) est adapté de sorte que la pression (P2) dans le compartiment de décantation (lb, C) soit inférieure à la pression (P1) dans le reste du boîtier de filtre (1). 7. Boîtier de décantation d'eau selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la partie de guidage (10) et la partie terminale de dépression (11) du conduit (6) forment une même pièce rapportée sur une extrémité (21) du conduit (6) et/ou sur une paroi (1a; l c) du boîtier. 25 30