Brevet FR2905140A1 — publié le 20080229

La présente invention a pour objet un dispositif de ventilation pour moteur à combustion interne, notamment moteur Diesel per-mettant de recycler les gaz de carter dans le circuit d'admission d'air du moteur. Le carter du bloc moteur d'un véhicule automobile est classiquement équipé d'une culasse sur sa paroi supérieure et d'un carter d'huile sur sa paroi inférieure. Ce carter d'huile a pour fonction de permettre de stocker l'huile de lubrification et de la transférer par une conduite d'aspiration équipée d'un filtre et reliée à une pompe à huile vers les différentes pièces du moteur devant être lubrifiées (paliers de vilebrequin, bielles, pistons, arbre à cames....). L'huile en excès redescend directement dans le carter d'huile pour pouvoir à nouveau être aspirée par la pompe à huile après 15 passage dans le filtre. Les gaz de carter, c'est-à-dire les gaz présents en dessous des cylindres et au-dessus de l'huile présente dans le carter d'huile renferment une certaine proportion de carburant. Il est donc avantageux de les recycler dans le circuit 20 d'admission d'air du moteur. Toutefois ces gaz renferment également une certaine pro-portion d'huile qu'il est nécessaire d'éliminer autant que possible avant réutilisation. A cet effet, les constructeurs automobiles proposent 25 d'équiper leurs moteurs de dispositifs de ventilation du carter du bloc moteur comportant en règle générale une chambre d'épuration équipée d'un orifice d'entrée et d'un orifice de sortie des gaz de carter équipé d'une soupape de ventilation (soupape PCV) ainsi que d'un filtre choc monté au droit de l'orifice d'entrée. 30 Un tel filtre choc est classiquement constitué par une simple paroi que les gaz viennent frapper de façon à permettre l'élimination d'une grande partie de l'huile qu'ils contiennent qui se sépare sous forme de gouttelettes qui sont entraînées à la partie inférieure de la chambre d'épuration sous l'effet de leur gravité et s'y rassemblent de façon à pou- 35 voir être récupérées. L'expérience montre toutefois qu'un tel filtre choc ne permet pas d'obtenir une élimination suffisamment complète de l'huile présente 2905140 2 dans les gaz de carter de sorte qu'une partie non négligeable de cette huile se trouve entraînée vers le circuit d'admission d'air du moteur. La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient en proposant un dispositif de ventilation du carter du bloc moteur 5 d'un moteur à combustion interne permettant d'améliorer et de compléter l'élimination de l'huile contenue dans les gaz de carter. Selon l'invention, un tel dispositif est caractérisé en ce que la chambre d'épuration est subdivisée en deux compartiments séparés par une cloison munie d'un orifice de passage des gaz, à savoir d'une part un 10 premier compartiment renfermant l'orifice d'entrée des gaz de carter ainsi que le filtre choc et d'autre part un second compartiment renfermant l'orifice de sortie de ces gaz sur lequel est branchée la soupape PCV ainsi qu'un système d'épuration secondaire dont l'efficacité implique une perte de charge élevée branché sur l'orifice de passage de façon à obliger les gaz de carter sortant du premier compartiment par cet orifice à y pénétrer avant de pouvoir sortir de la chambre d'épuration par l'orifice de sortie de celle-ci. Selon l'invention, un tel système d'épuration secondaire peut correspondre à un monocyclone, un multicyclone, un filtre à coales-20 cence, etc... Le premier compartiment se trouve à la pression régnant dans le carter du bloc moteur du véhicule. Conformément à l'invention, le filtre choc permet d'obtenir une élimination préliminaire de l'huile présente dans les gaz de carter 25 tandis que le système d'épuration secondaire permet d'obtenir une élimination plus poussée de cette huile de sorte que les gaz transférés dans le circuit d'admission d'air du moteur vers la soupape de réglage soient pratiquement exempts d'huile. Les constructeurs automobiles définissent pour chacun de 30 leurs moteurs une surpression de carter maximum admissible qui ne doit en aucun cas être dépassée. Or, les spécialistes savent que pour être efficace pour un débit nominal donné un système d'épuration secondaire tel qu'un cyclone entraîne une perte de pression d'environ 15 à 20 mbar. 35 Par suite, dans des conditions de fonctionnement particulières (faible aspiration, surpression, débit élevé) la pression dans le carter peut risquer de dépasser la valeur maximum admissible. 2905140 3 Selon une caractéristique préférentielle de l'invention per-mettant de remédier à cette situation, la cloison de séparation du premier et du second compartiment de la chambre d'épuration comporte un orifice de dérivation permettant aux gaz de carter sortant du premier comparti- 5 ment de court-circuiter le système d'épuration secondaire. Cet orifice de dérivation peut être fermé par des moyens d'obturation lorsque la différence entre la pression régnant dans le carter du bloc moteur et la pression atmosphérique est inférieure à une valeur de seuil et à l'ouvrir lorsque cette différence est supérieure à cette valeur 10 de seuil. Il va bien entendu de soi qu'une proportion donnée des gaz ayant pénétré dans le premier compartiment de la chambre d'épuration est obligatoirement transférée dans le système d'épuration secondaire par l'orifice de passage. 15 Il est par suite nécessaire de faire en sorte que l'orifice de dérivation soit relativement grand par rapport à l'orifice de passage pour diminuer autant que possible cette proportion, ce afin que la majeure partie des gaz de carter à épurer parvienne à l'orifice de sortie sans être préalablement passée dans le système d'épuration secondaire. Dans ce cas, le filtre choc monté dans le premier compartiment de la chambre d'épuration constitue le seul organe d'épuration. Selon l'invention, la valeur de seuil de la différence entre la pression régnant dans le carter du bloc moteur et la pression atmosphérique peut avantageusement être réglable. Selon une première variante de l'invention, les moyens d'obturation de l'orifice de dérivation peuvent être constitués par une sou-pape à membrane branchée sur cet orifice. Cette soupape peut être similaire à la soupape PCV branchée sur l'orifice de sortie en étant dépourvue de ressort. La présence d'une telle soupape à membrane présente toutefois un inconvénient dans la mesure où l'ouverture et la fermeture de l'orifice de dérivation ne sont pas commandées uniquement en fonction de la différence entre la pression régnant dans le premier compartiment, c'est-à-dire dans le carter moteur et la pression atmosphérique vu que la membrane est également sensible à la pression régnant dans le second compartiment en amont de la soupape PCV. 2905140 4 Pour remédier à cet inconvénient, il est proposé, conformé-ment à la variante préférentielle de l'invention, que les moyens d'obturation de l'orifice de dérivation soient constitués par un volet d'obturation actionné par des organes de commande coopérant avec un 5 actionneur sensible à la différence entre la pression régnant dans le carter du bloc moteur et la pression atmosphérique. Les caractéristiques du dispositif de ventilation qui fait l'objet de l'invention seront décrites plus en détail en se référant aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels : 10 - la figure 1 est un schéma correspondant à la variante préférentielle de ce dispositif et représentant la circulation des gaz de carter dans la chambre d'épuration lorsque la pression régnant dans le carter est inférieure à la valeur de seuil, - la figure 2 est un schéma similaire représentant la circulation des gaz 15 de carter dans la chambre d'épuration lorsque la pression régnant dans le carter est supérieure à la valeur de seuil, - les figures 3 et 4 sont des schémas respectivement similaires aux figu- res 1 et 2 mais correspondant à la première variante du dispositif. Il est à noter que selon les figures le système d'épuration 20 secondaire est constitué par un cyclone ; il ne s'agit là bien entendu que d'un exemple de réalisation qui n'est aucunement limitatif de l'invention. Selon les figures 1 et 2 le dispositif de ventilation est essentiellement constitué par une chambre d'épuration 1 dans laquelle on établit une circulation des gaz de carter. 25 Les gaz de carter entrent dans cette chambre 1 suivant la flèche A par un orifice d'entrée 2 et en ressortent selon la flèche B par un orifice de sortie 3 sur lequel est branchée une soupape PCV 15. La chambre d'épuration 1 est subdivisée en deux compartiments 4, 5 par une cloison de séparation 6. 30 Le premier compartiment 4 qui se trouve à la pression P carter régnant dans le carter du bloc moteur du véhicule renferme l'orifice d'entrée 2 ainsi qu'un filtre choc constitué par une cloison 7 montée en regard de cet orifice 2. Les gaz qui pénètrent dans la chambre d'épuration 1 selon 35 la flèche A viennent frapper cette cloison 7 ce qui entraîne une première séparation de l'huile contenue dans ces gaz sous forme de gouttelettes qui 2905140 5 se rassemblent à la partie inférieure du premier compartiment 4 sous l'effet de leur gravité. Le second compartiment 5 renferme quant à lui l'orifice de sortie 3. 5 Selon la figure 1, la cloison de séparation 6 est munie d'un orifice de passage 8 sur lequel est branché un cyclone 9. Les gaz de carter qui sortent du premier compartiment 4 par l'orifice de passage 8 pénètrent obligatoirement tangentiellement dans le cyclone 9 pour en ressortir vers le haut par la colonne centrale 10 de 10 celui-ci avant de parvenir à l'orifice de sortie 3. Le cyclone 9 permet ainsi de compléter l'élimination de l'huile contenue dans les gaz de carter de sorte que ces gaz soient large-ment exempts d'huile lorsqu'ils parviennent au droit de l'orifice de sortie 3. 15 Selon la figure 2, la cloison de séparation 6 comporte éga- lement un orifice de dérivation 11 pouvant être obturé par un volet 13. Des organes de commande 14 permettent de déplacer le volet 13 entre une position fermée représentée sur la figure 1 dans laquelle il obture l'orifice de dérivation 11 et une position ouverte repré- 20 sentée sur la figure 2 dans laquelle il libère cet orifice. Les organes de commande 14 coopèrent avec un actionneur non représenté sur les figures qui est sensible à la différence entre la pression P carter et la pression atmosphérique P atmo de façon à fermer le volet 13 lorsque cette différence est inférieure à une valeur de seuil pré- 25 déterminée et à ouvrir ce volet lorsque cette différence est supérieure à cette valeur de seuil. Selon la figure 1, lorsque l'orifice de dérivation 11 est fermé la totalité des gaz de carter pénétrant selon la flèche A dans la chambre d'épuration 1 passe dans le cyclone 9 avant de sortir selon la flèche B par 30 l'orifice de sortie 3. Au contraire, selon la figure 2, lorsque l'orifice de dérivation 11 est ouvert, la majeure partie des gaz de carter pénètre dans le second compartiment 5 par cet orifice 11 avant d'en ressortir par l'orifice de sortie 3 en court-circuitant le cyclone 9. 35 La configuration du dispositif représenté sur les figures 3 et 4 est largement similaire à celle du dispositif représenté sur les figures 1 et 2 à la seule différence près que l'ensemble constitué par le volet 2905140 6 d'obturation 13, les organes de commande 14 et l'actionneur sensible à la différence de pression est remplacé par une soupape à membrane 16 branchée sur l'orifice de dérivation 11. 5 REVENDICATIONS 1 ) Dispositif de ventilation pour moteur à combustion interne notamment moteur Diesel permettant de recycler les gaz de carter dans le circuit d'admission d'air du moteur et comportant une chambre d'épuration (1) équipée d'un orifice d'entrée (2) et d'un orifice de sortie (3) des gaz de car-ter ainsi que d'un filtre choc (7) monté au droit de l'orifice d'entrée (2) pour permettre l'élimination de l'huile contenue dans les gaz de carter, caractérisé en ce que la chambre d'épuration (1) est subdivisée en deux compartiments (4, 5) séparés par une cloison (6) munie d'un orifice de passage des gaz (8) à sa-voir d'une part un premier compartiment (4) refermant l'orifice d'entrée (2) des gaz de carter ainsi que le filtre choc (7) et d'autre part un second compartiment (5) renfermant l'orifice de sortie (3) ainsi qu'un système d'épuration secondaire (9) dont l'efficacité implique une perte de charge élevée branché sur l'orifice de passage (8) de façon à obliger les gaz de carter sortant du premier compartiment (4) par cet orifice (8) à y pénétrer pour compléter et améliorer l'élimination de l'huile contenue dans ces gaz. 2 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système d'épuration secondaire (9) est constitué par un ou plusieurs cyclone(s). 3 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cloison de séparation (6) du premier et du second compartiment (4, 5) de la chambre d'épuration (1) comporte un orifice de dérivation (11) permettant aux gaz de carter sortant du premier compartiment (4) de court-circuiter le système d'épuration secondaire (9) et pouvant être fermé par des moyens d'obturation lorsque la différence entre la pression régnant dans le carter du bloc moteur et la pression atmosphérique est inférieure à une valeur de seuil et à l'ouvrir lorsque cette différence est supérieure à cette valeur de seuil. 4 ) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que 2905140 8 la valeur de seuil de la différence entre la pression régnant dans le carter du bloc moteur et la pression atmosphérique est réglable. 5 ) Dispositif selon la revendication 3, 5 caractérisé en ce que les moyens d'obturation de l'orifice de dérivation (11) sont constitués par une soupape à membrane (16) branchée sur cet orifice. 6 ) Dispositif selon la revendication 3, 10 caractérisé en ce que les moyens d'obturation de l'orifice de dérivation sont constitués par un volet d'obturation (13) actionné par des organes de commande (14) coopérant avec un actionneur sensible à la différence entre la pression régnant dans le carter du bloc moteur et la pression atmosphérique. 15