Brevet FR2913249A1 — publié le 20080905

PROCEDE ET DISPOSITIF DE RECHAUFFAGE DE GAZ DE CARTER ET CHAMBRE DE DECANTATION DESTINEE AUX GAZ DE CARTER [0001] La présente invention concerne un procédé et un dispositif de réchauffage de gaz de carter dans un moteur de véhicule automobile. L'invention a également pour objet une chambre de décantation contenue dans le circuit des gaz de carter d'un moteur de véhicule automobile. [0002] L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine de l'industrie automobile. [000s] Dans un moteur à combustion interne, les gaz de carter, appelés aussi gaz de blow-by , proviennent de différentes sources : • fuite au niveau des segments, depuis la chambre de combustion vers les io volumes sous piston, • fuite au niveau des paliers du ou des turbo-compresseurs, depuis les corps de turbine et de compresseur vers le carter moteur par le retour d'huile, • fuite par les joints de queue de soupape, depuis les tubulures d'admission et d'échappement vers la culasse, 15 • fuite des gaz de pompe à huile, depuis le circuit de freinage vers la culasse. 4] Ces gaz créés dans le carter du moteur doivent être évacués pour éviter les risques de fuite vers l'extérieur et le rejet dans l'atmosphère d'hydrocarbures polluants, ainsi que pour maintenir le bas du carter en dépression et éviter un incendie du moteur. [0005] C'est pourquoi il est prévu dans les moteurs thermiques d'évacuer ces gaz de carter par des circuits de récupération en boucle fermée fonctionnant par aspiration vers l'admission des gaz moteur afin d'être consommés dans la chambre de combustion. [0006] Cependant, avant d'être brûlés, ils doivent être débarrassés de l'huile qu'ils contiennent en passant dans une chambre de décantation, ceci pour des raisons d'encrassement et de pollution. • Les gaz de carter sont composés : • de gaz de combustion, essentiellement de l'eau, du dioxyde de carbone et du Io diazote, • des gaz imbrûlés : air, carburant et diazote, • d'huile. 7] Lors du fonctionnement du moteur dans des conditions climatiques froides, les gaz de blow-by se refroidissent et certains composés initialement gazeux 15 peuvent se condenser en liquide, voire même se solidifier. [0008j En particulier, il peut se former un amalgame, c'est-à-dire une émulsion obtenue par agitation d'un mélange d'eau et d'huile en phase liquide. 9] De même, dans des conditions plus sévères, la température des gaz de carter peut tomber au-dessous de 0 C, de sorte à geler l'eau contenue dans ces 20 gaz. [ooi o] Dans tous les cas, la formation d'un bouchon de glace et/ou d'amalgame a pour conséquence une montée en pression du carter à l'origine de projections d'huile sous le capot et de casse moteur par vidange de l'huile du carter par la jauge à huile ou par les joints. Dans certains cas, un risque d'incendie du véhicule n'est pas exclu. 1] Pour remédier à ces difficultés, il est généralement proposer d'implanter dans les moteurs des dispositifs de réchauffage électrique des tuyaux de circulation des gaz de blow-by . Ces dispositifs sont constitués le plus souvent d'une résistance sous tension venant localement réchauffer la surface des tuyaux. 2] Ces solutions sont le plus souvent coûteuses énergétiquement, du fait de la consommation d'énergie électrique que l'alternateur doit fournir, et économiquement, car elles se répercutent sur le prix de revient du moteur. De Io plus, apparaissent également des difficultés d'implantation liées à l'encombrement des tuyaux chauffants et au faisceau électrique nécessaire pour alimenter les résistances de réchauffage. 3] Aussi, un but de l'invention est de proposer un procédé et un dispositif de réchauffage des gaz de blow-by qui permettent d'éviter une consommation 15 d'énergie supplémentaire, de limiter le surcoût lié au réchauffage et de ne pas augmenter l'encombrement moteur. 4] Ce but est atteint, conformément à l'invention, grâce à un procédé de réchauffage de gaz de carter dans un moteur de véhicule automobile, lesdits gaz étant mis en circulation dans un circuit de récupération traversant une chambre de 20 décantation d'huile contenue dans lesdits gaz de carter, remarquable en ce que ledit procédé consiste à maintenir dans ladite chambre de décantation une température supérieure à une température donnée. 5] Selon un mode de réalisation avantageux, la température de la chambre de décantation est maintenue supérieure à ladite température donnée par échange 25 thermique entre ladite chambre de décantation et un fluide caloporteur du moteur. [0016] L'invention prévoit en particulier que ledit échange thermique est obtenu par circulation dudit liquide caloporteur sur au moins une paroi de la chambre de décantation. [ooi 7] Il est également prévu par l'invention que ledit liquide caloporteur est prélevé en sortie d'un échangeur de chaleur avec l'huile du circuit de lubrification du moteur. 8] De même, un dispositif de réchauffage de gaz de carter dans un moteur de véhicule automobile, un circuit de récupération desdits gaz traversant une chambre de décantation d'huile contenue dans lesdits gaz de carter, est notamment remarquable en ce que ledit dispositif comprend des moyens pour maintenir la température de ladite chambre de décantation supérieure à une température donnée. [ooi 9] Selon un mode de réalisation, lesdits moyens sont aptes à créer un échange thermique entre ladite chambre de décantation et un fluide caloporteur du moteur. [0020] Avantageusement, lesdits moyens comprennent au moins une double paroi aménagée sur la chambre de décantation et destinée à réaliser ledit échange thermique par circulation du fluide caloporteur à l'intérieur de ladite double paroi. 1] Selon l'invention, la double paroi est munie d'un orifice d'entrée du fluide caloporteur en communication avec un échangeur de chaleur entre ledit fluide caloporteur et l'huile du circuit de lubrification du moteur. 2] L'invention concerne en outre une chambre de décantation d'huile contenue dans le circuit des gaz de carter d'un moteur de véhicule automobile, remarquable en ce que ladite chambre de décantation comprend une double paroi destinée à la circulation d'un fluide caloporteur du moteur. [0023] Selon l'invention, la double paroi est munie d'un orifice d'entrée du fluide de refroidissement destinée à communiquer avec un échangeur de chaleur entre ledit fluide caloporteur et l'huile du circuit de lubrification du moteur. 4] Ainsi, on comprend que l'invention a pour effet d'éviter la formation de bouchons de glace ou d'amalgame dus au refroidissement des gaz de blow-by en empêchant qu'un tel refroidissement ne se produise, voire même en favorisant leur réchauffement. 5] L'invention permet donc d'utiliser le circuit de fluide caloporteur du moteur, eau glycolée du circuit de refroidissement par exemple, et en particulier la chaleur io qu'il véhicule, afin de chauffer les parois de la chambre de décantation de l'huile. Ainsi, les échanges thermiques tendant à refroidir les gaz de carter et à créer les difficultés liées au gel de blow-by et d'amalgame, sont inversés. En effet, en réalisant une chambre de décantation à double paroi et en introduisant une circulation d'eau chaude entre les deux parois, les problèmes de gel et 15 d'amalgame sont minimisés, voire supprimés en fonction des applications. 6] Les avantages de l'invention sont les suivants : • économie d'énergie en utilisant une source d'énergie disponible. En effet, l'eau du circuit de refroidissement est chauffée par la combustion dans le moteur. Cette énergie est ensuite perdue au travers du radiateur. II s'agit donc d'utiliser 20 une partie de cette énergie perdue pour éviter de refroidir les gaz de blow-by et leur permettre de s'échauffer plus rapidement, • déduction du prix de revient du moteur du coût des réchauffeurs électriques. En effet, le surcoût de développement et d'achat de la chambre de décantation reste bien inférieur à celui des réchauffeurs. 25 • réduction de l'encombrement moteur. En effet, l'invention permet d'éviter l'installation d'un faisceau électrique et d'un connecteur encombrants. • temps de réponse très rapide. 7] La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. • La figure 1 est une vue de côté schématique d'un système de réchauffage de gaz de carter conforme à l'invention. • La figure 2 est une vue de côté de la chambre de décantation d'huile représentée sur la figure 1. 8] Sur la figure 1 est montré un dispositif de réchauffage de gaz de carter, ou de blow-by , dans un moteur thermique de véhicule automobile dont on a représenté schématiquement sur la figure 1 la culasse 10, le carter cylindre 20 et le bac 30 à huile. 9] Ces gaz circulent par aspiration entre le bas du carter moteur et la chambre de combustion le long d'un circuit de récupération traversant une chambre 210 de décantation de l'huile contenue dans les gaz de blow-by . 0] La chambre 210 de décantation a pour but de décanter les gaz de carter afin de les séparer de l'huile dont ils sont chargés. II s'agit en général d'un décanteur type chicane qui arrête les gouttes d'huile et les retourne au bac 30 à huile grâce à un tuyau 215 de retour d'huile du décanteur 210 vers le bac 30 à huile. 1] Comme cela a été expliqué plus haut, il peut arriver que dans des conditions climatiques froides, l'eau et l'huile des gaz de blow-by créent des bouchons de glace et/ou d'amalgame, avec toutes les conséquences dommageables que cela entraîne pour le moteur en termes de casse ou d'incendie. 6 [0032] Pour éviter que des bouchons de glace ne se forment, dus au refroidissement des gaz de carter à travers le circuit de récupération, il est proposé de réchauffer les gaz au moyen du dispositif de réchauffage montré sur la figure 1. 3] Il s'agit de réchauffer au moins partiellement la surface extérieure de la chambre 210 de décantation de manière à maintenir sa température intérieure supérieure à une température donnée, de 0 C par exemple. Les gaz de blowby traversent ainsi, entre une entrée 211 et une sortie 212, un espace chaud à l'intérieur du décanteur 210 qui les protège des températures éventuellement très froides que l'on peut rencontrer à l'extérieur, notamment dans des zones exposées io à l'aération d'air froid sous le capot. 4] En pratique, le réchauffage recherché est obtenu en équipant la chambre 210 de décantation d'une double paroi 216, comme l'indique la figure 2, et d'y faire circuler un fluide caloporteur apte à constituer un écran thermique pour les gaz de carter qui traversent le décanteur 210. Ce fluide pénètre dans la double paroi 216 15 par un orifice 213 d'entrée et en ressort par un orifice 214 de sortie. 5] Dans le mode de réalisation de la figure 1, le fluide caloporteur introduit dans la double paroi 216 de la chambre 210 de décantation est, par exemple, le liquide de refroidissement moteur, comme de l'eau glycolée, qui, sortant du noyau d'eau du carter cylindre 20 par la tubulure 231, entre dans un échangeur 230 20 eau/huile afin de refroidir l'huile du circuit de lubrification du moteur. Cette huile est prélevée du bac 30 à huile par le tuyau 221, puis est filtrée par le filtre 220 à huile avant de traverser l'échangeur 230 et poursuivre son trajet pour alimenter le circuit de lubrification. 6] Au passage dans l'échangeur 230, l'eau du circuit de refroidissement reçoit 25 des calories de l'huile moteur, pénètre dans le décanteur 210 par l'orifice 213 d'entrée, circule dans la double paroi 216 qu'elle maintient à une température suffisante, ressort du décanteur 20 par l'orifice 214 de sortie et poursuit son trajet pour refroidir la culasse 10. [0037] La double paroi 216 peut couvrir toutes les faces de la chambre 210 de décantation ou seulement certaines d'entre elles et, au moins, celle la plus 5 exposée à l'aération froide sous le capot. Io REVENDICATIONS 1. Procédé de réchauffage de gaz de carter dans un moteur de véhicule automobile, lesdits gaz étant mis en circulation dans un circuit de récupération traversant une chambre (210) de décantation d'huile contenue dans lesdits gaz de carter, caractérisé en ce que ledit procédé consiste à maintenir dans ladite chambre (210) de décantation une température supérieure à une température donnée. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite température donnée est 0 C. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel la température de la chambre (210) de décantation est maintenue supérieure à ladite température donnée par échange thermique entre ladite chambre de décantation et un fluide caloporteur du moteur. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel ledit échange thermique est obtenu par circulation dudit fluide caloporteur sur au moins une paroi de la chambre (210) de décantation. 5. Procédé selon l'une des revendications 3 ou 4, dans lequel ledit fluide caloporteur est prélevé en sortie d'un échangeur (230) de chaleur avec l'huile du circuit de lubrification du moteur. 6. Dispositif de réchauffage de gaz de carter dans un moteur de véhicule automobile, un circuit de récupération desdits gaz traversant une chambre (210) de décantation d'huile contenue dans lesdits gaz de carter, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend des moyens pour maintenir la température de ladite chambre (210) de décantation supérieure à une température donnée.lo 7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel lesdits moyens sont aptes à créer un échange thermique entre ladite chambre (210) de décantation et un fluide caloporteur du moteur. 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel lesdits moyens comprennent au s moins une double paroi (216) aménagée sur la chambre (210) de décantation et destinée à réaliser ledit échange thermique par circulation du fluide caloporteur à l'intérieur de ladite double paroi (216). 9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel la double paroi (216) est munie d'un orifice (213) d'entrée du fluide caloporteur en communication avec un ~o échangeur (230) de chaleur entre ledit fluide caloporteur et l'huile du circuit de lubrification du moteur.