Brevet FR2900350A1 — publié le 20071102

Dispositif de filtration d'huile pour un moteur à combustion interne et moteur comportant un tel dispositif. La présente invention concerne un dispositif de filtration d'huile pour un moteur à combustion interne. Elle concerne plus particulièrement les dispositifs de filtration comportant un filtre complémentaire, tel qu'un filtre centrifuge ou encore un filtre dit à pores fins, monté en dérivation du filtre principal sur le circuit de lubrification. De tels filtres complémentaires sont utilisés en complément d'un filtre à huile principal classique, pour séparer les particules de matières charbonneuses de l'huile moteur, en assurant une filtration qui peut être plus fine que celle obtenue par le filtre classique monté en série dans le circuit de lubrification. La figure 1 illustre schématiquement un circuit typique d'huile de lubrification dans un moteur, quand on utilise un tel type de filtration. Dans un circuit principal 9, l'huile 1 contenue dans un carter d'huile 2 du moteur est pompée par une pompe à huile 3, passe dans un module de refroidissement 4, puis à travers un filtre à huile classique 5, par exemple de type à élément filtrant en papier, et est finalement dirigée sous pression vers les différents organes à lubrifier 6, symbolisés sur ce schéma par un vilebrequin, avant de retourner dans le carter 2. Un filtre complémentaire 7, centrifuge ou à pores fins, est raccordé en dérivation sur le circuit qui vient d'être mentionné, entre la pompe 2 et le filtre classique 5, de sorte qu'une partie de l'huile pompée passe uniquement dans le filtre complémentaire avant de retourner directement dans le carter d'huile du moteur. Ce filtre complémentaire permet ainsi d'épurer l'huile par une filtration fine, sans créer une perte de charge sur le circuit alimentant les organes à lubrifier 6. Pour améliorer la filtration tout en diminuant les pertes de charge, dues à la viscosité de l'huile, dans le circuit en dérivation comportant le filtre complémentaire 7, ce circuit en dérivation 71 est généralement repiqué sur le circuit principal en amont du refroidisseur 4, où l'huile plus chaude est moins visqueuse. De manière générale, les filtres à huile, qu'ils soient de type classique ou complémentaires comme indiqués ci-dessus, sont des éléments rapportés fixés sur le bloc moteur et raccordés sur les circuits d'huile de celui-ci. Le problème de leur implantation est compliqué par le fait qu'il est nécessaire d'avoir un accès assez facile au filtre pour son entretien, nettoyage et/ou changement de cartouche filtrante, nécessitant des opérations de démontage et remontage qu'il est souhaitable de rendre le plus facile et rapide possibles. De plus on cherche à diminuer la taille de l'ensemble des filtres pour faciliter leur implantation, et pour limiter l'encombrement global du groupe moteur afin de ménager l'espace sous capot nécessaire pour des raisons de sécurité au niveau de l'ensemble du véhicule sur lequel le moteur est installé. Des filtres centrifuges sont déjà connus, par exemple par le document US-6530872. De tels filtres 3 comportent un rotor placé à l'intérieur d'un couvercle fixe adapté, par exemple par vissage, sur un support. Le rotor est guidé en rotation dans des paliers situés respectivement sur le dit support et dans le fond du couvercle. L'huile arrive sous pression dans un tube central du rotor, du bas vers le haut, en passant dans un orifice axial ménagé dans le support et à travers le palier inférieur situé dans le dit support. La mise en rotation du rotor est assurée par le débit d'huile qui passe dans des orifices adaptés en forme d'ailettes, situées en partie supérieure du tube central, avant d'être projetée sur la surface cylindrique interne de la paroi latérale du rotor, où les particules se déposent sous l'effet de la force centrifuge. L'huile séparée des matières charbonneuses ainsi déposées par centrifugation s'écoule le long de la paroi latérale du rotor et est recueillie en partie inférieure du rotor, d'où elle est évacuée par des petits orifices vers un circuit de retour aménagé dans le support. Un inconvénient d'un tel filtre réside dans son implantation sur le moteur, qui se fait nécessairement par la partie inférieure, imposant ainsi des limitations sur l'implantation, pouvant entraîner la création de circuits d'huile d'alimentation et de retour complexes, susceptibles de créer des pertes de charges élevées. De plus L'accessibilité pour besoins d'entretien du filtre est limitée par la nécessité d'un accès à partir du dessus pour démonter le couvercle. Ces inconvénients se retrouvent dans les systèmes de filtration associant un filtre principal de type classique et un filtre complémentaire, qu'il soit centrifuge ou à pores fins. De tels ensembles de filtration sont déjà connus par WO-2004007052 et WO-2005018775. De plus, dans les systèmes de ces documents, il est nécessaire de démonter le filtre centrifuge par le haut, avant de pouvoir extraire également par le haut la cartouche filtrante du filtre principal, situé sous le filtre centrifuge. EP-1260260 décrit aussi un ensemble de filtration associant un filtre principal, situé en partie inférieure et surmonté d'un filtre en dérivation. Aux inconvénients mentionnés ci-dessus, ce système ajoute que l'huile arrive dans l'ensemble par un seul et même conduit, empêchant un montage tel que celui de la figure 1 par exemple, où les arrivées d'huile sont respectivement en amont et en aval du refroidisseur. La présente invention a pour but de résoudre ces problèmes et vise en particulier à fournir un dispositif de filtration compact, de montage et remontage aisé pour faciliter les opérations d'entretien requises, et permettant d'améliorer la circulation d'huile dans l'ensemble du dispositif de filtration. Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un dispositif de filtration d'huile pour un moteur à combustion interne, ayant notamment un circuit d'huile principal pourvu d'un filtre principal en série, le dispositif comportant un corps de filtre comprenant des moyens de fixation sur le moteur et agencé pour supporter un filtre, appelé filtre complémentaire, pour filtrer l'huile circulant dans un circuit raccordé sur le circuit d'huile en dérivation du filtre principal. Selon l'invention, ce dispositif de filtration est caractérisé en ce que le 5 corps de filtre définit une chambre contenant le filtre complémentaire et définit un conduit d'entrée d'huile débouchant d'une part dans les moyens de fixation du corps de filtre sur le moteur et d'autre part dans une partie supérieure du corps de filtre sur laquelle le filtre complémentaire est raccordé, pour alimenter le filtre complémentaire dans sa partie supérieure, et en ce qu'un couvercle de maintien et d'obturation est fixé de manière démontable sur l'extrémité inférieure du corps de filtre. Ainsi, comme on le comprendra mieux par la suite, le corps de filtre, fixé à demeure sur le moteur par les dits moyens de fixation, par exemple de manière classique par une bride de fixation, comporte une paroi latérale, de forme générale cylindrique d'axe vertical, et est obturé en partie supérieure par une paroi supérieure, sensiblement horizontale dans son ensemble, pour former une sorte de cloche qui délimite la dite chambre, le corps de filtre comportant une ouverture en partie inférieure, par laquelle le filtre complémentaire peut être extrait après dépose du couvercle. Le montage et le démontage du filtre peuvent ainsi être réalisés facilement par le bas. Le conduit d'arrivée d'huile est préférentiellement réalisé dans la paroi même du corps de filtre, lors de la réalisation de celui-ci en fonderie. Le dit conduit relie, en passant dans la paroi latérale du corps de filtre, un orifice d'entrée d'huile situé au niveau de la bride de fixation, avec un orifice situé par exemple en partie centrale de la paroi supérieure dans lequel le conduit d'arrivée débouche et sur lequel se raccorde le filtre complémentaire lorsqu'il est monté dans le corps de filtre. Un conduit de sortie d'huile relie l'intérieur du corps de filtre, en partie basse, à un orifice de sortie au niveau de la bride. Le conduit de sortie d'huile débouche à l'intérieur du corps de filtre au dessus d'une paroi, préférentiellement inclinée, obturant l'extrémité inférieure de la chambre contenant le filtre complémentaire. Selon une disposition particulière, le corps de filtre est agencé de manière à y loger également un filtre principal, disposé sous le filtre complémentaire, entre le filtre complémentaire et le couvercle, une paroi de séparation étant disposée de manière amovible dans la chambre du corps de filtre pour la séparer de manière étanche entre une chambre supérieure contenant le filtre complémentaire et une chambre inférieure contenant le filtre principal, la paroi de séparation servant de support pour le filtre complémentaire, et des conduits d'entrée et de sortie reliant la chambre inférieure et les moyens de fixation du corps de filtre sur le moteur. Ainsi, le même corps de filtre intègre le filtre principal et le filtre complémentaire. La bride de fixation intègre les conduits d'entrée et de sortie d'huile pour les deux compartiments correspondants aux deux filtres. La paroi de séparation assure l'étanchéité entre les deux compartiments et leurs conduits respectifs. Cette paroi peut coulisser dans le corps, de manière à permettre l'extraction des deux filtres, soit simultanément, soit l'un après l'autre. L'invention a aussi pour objet un moteur à combustion interne comportant un dispositif de filtration tel que défini ci-dessus, fixé sur le bloc moteur par une bride assurant le passage de l'huile entre le bloc moteur et une chambre du corps de filtre. L'invention a aussi pour objet un moteur à combustion interne comportant un dispositif de filtration tel que défini ci-dessus, fixé sur le bloc moteur par une bride assurant le passage de l'huile entre le bloc moteur et chaque filtre du dispositif de filtration, de manière indépendante. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va être faite d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de filtration conforme à l'invention, comportant seulement un filtre centrifuge, et d'un deuxième mode de réalisation comportant un filtre centrifuge associé à un filtre principal à cartouche filtrante classique. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un circuit de filtration comportant un filtre principal et un filtre complémentaire, et a déjà été commentée dans l'introduction de ce mémoire, - la figure 2 est une vue en coupe axiale du dispositif de filtration selon le premier mode de réalisation, - la figure 3 est une vue en coupe axiale du dispositif de filtration selon le deuxième mode de réalisation. Le dispositif de filtration de la figure 2 comporte un corps de filtre 10 de forme générale cylindrique et d'axe sensiblement vertical lorsqu'il est mis en place sur un moteur. Le corps de filtre est réalisé par moulage et comprend une paroi latérale 11 et une paroi supérieure transversale 12, délimitant un logement pour un filtre centrifuge 20, et il est ouvert en partie inférieure, l'ouverture étant apte à être obturée de manière étanche par un couvercle 30. Le filtre centrifuge 20, de principe général connu en soi, est monté rotatif selon l'axe du corps sur un palier supérieur 21 aménagé dans la paroi supérieure 12 et un palier inférieur 22 aménagé sur le couvercle 30. Il comporte en partie inférieure des orifices 23 de sortie d'huile agencés pour permettre l'écoulement de l'huile hors du filtre centrifuge. De manière spécifique à l'invention, le filtre centrifuge 20 comporte un conduit supérieur d'entrée d'huile 24, coaxial au palier 21, et qui débouche à l'intérieur du filtre centrifuge, dans sa partie supérieure, par des orifices latéraux 25 répartis circonférentiellement et agencés pour former des ailettes 26, de manière connue en soi, aptes à provoquer la rotation du filtre sous l'effet du flux d'huile arrivant dans le filtre. Le corps de filtre comporte par ailleurs une bride 13 de fixation sur le bloc moteur, et un conduit d'entrée d'huile 14 et un conduit de sortie d'huile 15, obtenus de préférence lors du moulage du corps. Le conduit d'entrée d'huile 14 est réalisé pour s'étendre depuis la bride 13, où il est mis en communication avec un conduit d'huile interne du bloc moteur, non représenté, jusqu'à un orifice central 121 agencé dans la paroi supérieure 12, en passant le long de la paroi latérale 11. L'orifice central 121 du corps de filtre est en communication avec le conduit 24 du filtre centrifuge lorsque ce dernier est monté sur ses paliers dans le corps de filtre. Le conduit de sortie d'huile 15 s'étend de la bride 13 jusqu'à l'espace intérieur du corps, juste au dessus du couvercle 30, et donc en partie inférieure du logement du filtre centrifuge. La face supérieure 31 du couvercle est inclinée en direction du conduit de sortie 15, et affleure dans sa partie la plus basse avec le dit conduit de sortie 15. Le fonctionnement du filtre s'effectue comme suit, l'huile circulant selon les flèches mentionnées sur la figure 2 : l'huile provenant du bloc moteur entre dans le corps de filtre par la bride 13, circule dans le conduit 14 et passe dans l'orifice central 121 et le conduit 24 du filtre centrifuge. Par la disposition des orifices latéraux 25 et des ailettes 26, le flux d'huile est projeté vers la paroi latérale 27 du filtre centrifuge, et provoque 10 au passage sur les ailettes un couple de rotation de l'ensemble du filtre centrifuge, de manière connue en soi. L'huile s'écoule le long de la paroi latérale alors que les particules y restent maintenues adhérentes par la force centrifuge. L'huile est collectée dans le fond du filtre centrifuge, d'où elle sort par les orifices de sortie 23, s'écoule sur la face supérieure 31 du couvercle 30 et rejoint le conduit de sortie 15. Grâce à l'arrivée de l'huile en partie supérieure du filtre centrifuge, on bénéficie ainsi de la gravité pour améliorer la filtration d'huile. Par ailleurs, la réalisation du conduit d'entrée d'huile sur le côté du corps de filtre donne une plus grande souplesse de réalisation que si le circuit d'huile passe à l'intérieur du corps, comme dans l'art antérieur, et permet de ce fait de réduire les pertes de charges dans le circuit de filtration. Le dispositif de filtration de la figure 3 comporte aussi un corps de filtre 10' de forme générale cylindrique et d'axe sensiblement vertical lorsqu'il est mis en place sur un moteur. Comme dans le premier mode de réalisation, le corps de filtre est réalisé par moulage. Dans ce mode de réalisation, le corps de filtre 10' est plus allongé et comporte une chambre supérieure 16 qui intègre le filtre centrifuge 20, agencé comme dans le premier mode de réalisation, comme on le voit bien sur la figure, et une chambre inférieure 17, constituant le filtre principal et dans laquelle est logée une cartouche de filtration 40 de type classique, supportée par le couvercle 30' d'obturation du corps de filtre. 11 Les deux chambres sont séparées de manière étanche par une paroi de séparation 50, dont la face supérieure inclinée 51 porte le palier inférieur 22 du filtre centrifuge. La paroi de séparation comporte par ailleurs un plateau 52 agencé pour maintenir la cartouche de filtration 40 pressée contre le couvercle 30'. Un joint périphérique 55 assure l'étanchéité entre ce plateau et le corps de filtre, pour séparer de manière étanche une zone supérieure 17' de la chambre inférieure 17 du reste de ladite chambre inférieure 17. Des orifices 53 sont percés dans un collet 54 reliant le plateau 52 à la paroi de séparation 50, pour mettre en communication l'intérieur 41 de la cartouche 40 avec une zone supérieure 17' de la chambre inférieure 17. Un deuxième conduit d'entrée d'huile 18 est réalisé dans la bride de fixation 13' et débouche dans la dite zone supérieure 17'. Un deuxième conduit de sortie est également réalisé dans la bride 13' et débouche dans la chambre 17, entre le couvercle 30' et le plateau 52. On notera que, bien que réalisés dans une même pièce constituant le corps de filtre, les deux filtres ont leurs entrées et sorties d'huiles respectives indépendantes, permettant notamment le raccordement des deux filtres sur le bloc moteur par une seule bride de fixation 30', mais permettant de placer les deux filtres de manière indépendante dans le circuit de filtration, par exemple de part et d'autre d'un dispositif de refroidissement, comme illustré sur le schéma de la figure 1. 12 Comme le montre les flèches de la figure 3, l'huile du circuit principal entre dans le corps de filtre par le conduit 18, arrive dans l'espace supérieur 17' de la chambre inférieure, passe dans les orifices 53 et arrive à l'intérieur de la cartouche filtrante 40. L'huile traverse cette cartouche et ressort du corps de filtre par le conduit 19. Le circuit d'huile en dérivation passe par le filtre centrifuge 20, comme indiqué pour le premier mode de réalisation. Pour l'entretien du dispositif de filtration, on a un accès direct à la cartouche filtrante 40 après dépose du couvercle 30'. Pour l'entretien du filtre centrifuge, on retire ensuite par le bas la paroi de séparation 50, puis le filtre centrifuge 20. Bien que dans les deux exemples décrits ci-dessus le filtre complémentaire soit un filtre centrifuge, on comprendra aisément que ce dernier pourrait aussi bien être remplacé par un filtre à pores fins, assurant les mêmes fonctions.25 REVENDICATIONS 1. Dispositif de filtration d'huile pour un moteur à combustion interne, le dispositif comportant un corps de filtre comprenant des moyens de fixation sur le moteur et agencé pour supporter un filtre, appelé filtre complémentaire, pour filtrer l'huile circulant dans un circuit en dérivation (71), caractérisé en ce que le corps de filtre (10, 10') définit une chambre contenant le filtre (20) et définit un conduit d'entrée d'huile (14) débouchant d'une part dans les moyens (13, 13') de fixation du corps de filtre sur le moteur et d'autre part dans une partie supérieure (12) du corps de filtre sur laquelle le filtre (20) est raccordé, pour alimenter le filtre dans sa partie supérieure, et en ce qu'un couvercle (30, 30') est fixé de manière démontable sur l'extrémité inférieure du corps de filtre. 2. Dispositif de filtration selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de filtre (10') est agencé de manière à y loger également un filtre principal (40), disposé sous le filtre complémentaire (20), entre le filtre complémentaire et le couvercle (30'), une paroi de séparation (50) étant disposée de manière amovible dans le corps de filtre pour la séparer de manière étanche entre une chambre supérieure (16) contenant le filtre complémentaire (20) et une chambre inférieure (17) contenant le filtre principal (40). 3. Dispositif de filtration selon la revendication 2, caractérisé en ce que la paroi de séparation (50) sert de support pour le filtre 14 complémentaire (20), et des conduits d'entrée (18) et de sortie (19) relient la chambre inférieure (17) et les moyens (13') de fixation du corps de filtre sur le moteur. 4. Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le corps de filtre (10, 10') comporte une paroi latérale (11) et une paroi supérieure (12), et le conduit d'arrivée d'huile (14) débouche dans un orifice (121) situé en partie centrale de la paroi supérieure et sur lequel se raccorde le filtre complémentaire (20) lorsqu'il est monté dans le corps de filtre 5. Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le conduit d'arrivée d'huile (14) est réalisé dans la paroi même du corps de filtre. 6. Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que un conduit de sortie d'huile (15) débouche à l'intérieur du corps de filtre au dessus d'une paroi inclinée obturant l'extrémité inférieure de la chambre contenant le filtre complémentaire (20). 7. Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le filtre complémentaire est un filtre centrifuge (20), monté rotatif sur la paroi supérieure (12) par un palier (21) et comportant un conduit supérieur d'entrée d'huile (24), coaxial au palier (21) et qui débouche à l'intérieur du filtre 15 centrifuge dans sa partie supérieure par des orifices latéraux (25). 8. Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le filtre complémentaire est un filtre à pores fins. 9. Dispositif de filtration selon la revendication 3, caractérisé en ce que la paroi de séparation (50) comporte un plateau (52) agencé pour maintenir une cartouche de filtre principal (40) pressée contre le couvercle (30') et délimiter une zone supérieure (17') de la chambre inférieure (17) et assurer l'étanchéité entre la zone supérieure (17') et le reste de la chambre inférieure (17), des orifices (53) sont percés dans un collet (54) reliant le plateau (52) à la paroi de séparation (50), pour mettre en communication l'intérieur (41) de la cartouche (40) avec la zone supérieure (17'), un deuxième conduit d'entrée d'huile (18) est réalisé dans la bride de fixation (13') et débouche dans la dite zone supérieure (17'), un deuxième conduit de sortie (19) est également réalisé dans la bride (13') et débouche dans la chambre (17), entre le couvercle (30') et le plateau (52). 10. Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le corps de filtre (10, 10') est réalisé en fonderie. 11. Moteur à combustion interne comportant un dispositif de filtration selon l'une des 16 revendications 1 à 9, fixé sur le bloc moteur par une bride (13, 13') assurant le passage de l'huile entre le bloc moteur et une chambre du corps de filtre. 12. Moteur à combustion interne comportant un dispositif de filtration selon l'une des revendications 6 ou 7, fixé sur le bloc moteur par une bride (13, 13') assurant le passage de l'huile entre le bloc moteur et chaque filtre du dispositif de filtration, de manière indépendante.