Brevet FR2952178A1 — publié le 20110506

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale l'évaluation de l'efficacité des décanteurs de moteurs à combustion interne de véhicules automobiles. Elle concerne plus particulièrement un module de mesure d'un débit d'huile à brancher en sortie d'un compresseur d'une ligne d'admission de gaz frais d'un moteur à combustion interne, comportant un corps creux présentant une face intérieure qui délimite une section de passage des gaz frais. Elle concerne également un dispositif de mesure du débit d'huile circulant dans une ligne d'admission de gaz frais d'un moteur à combustion interne, comportant un tel module de mesure. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE Un moteur à combustion interne comprend de manière connue en soi des cylindres dans lesquels coulissent des pistons, un vilebrequin entraîné en rotation par ces pistons via des bielles, et des soupapes d'admission de gaz frais dans les cylindres et d'échappement de gaz brûlés hors des cylindres, qui coulissent dans des paliers lisses. Pour sa lubrification, le moteur comporte un carter d'huile qui contient de l'huile chaude destinée à être projetée par des pompes et par le mouvement des bielles sur ses différents organes. Ces projections d'huile génèrent des particules d'huile qui se mêlent aux gaz chauds contenus dans le carter d'huile. Lorsque le moteur fonctionne, une partie minime des gaz brûlés dans les cylindres s'échappe de ces derniers non pas par la ligne d'échappement du moteur, mais en passant plutôt, d'une part, entre les pistons et leurs cylindres, et, d'autre part, entre les soupapes d'échappement et leurs paliers lisses. Cette partie minime des gaz brûlés débouche alors dans le carter d'huile, ce qui a pour effet d'augmenter la pression des gaz présents dans le carter d'huile. Les gaz sous pression et chargés d'huile qui sont présents dans le carter d'huile sont communément appelés gaz de blow-by. Pour limiter leur pression, ces gaz de blow-by sont évacués du carter d'huile vers la ligne d'admission du moteur afin d'être brûlés dans les cylindres. Pour limiter la consommation d'huile du moteur, ces gaz de blow-by sont filtrés par un décanteur avant d'être rejetés dans la ligne d'admission. Le décanteur permet plus particulièrement d'extraire la phase liquide des gaz de blow-by, afin de la reverser dans le carter d'huile pour qu'elle continue à exercer sa fonction de lubrification. Une partie résiduelle de l'huile reste toutefois mêlée aux gaz de blow-by rejetés dans la ligne d'admission, ce qui génère une consommation d'huile et un encrassement des différents éléments de la ligne d'admission. Il convient donc d'améliorer les performances des décanteurs, en réalisant des tests afin de déterminer, pour différents décanteurs et pour différents régimes du moteur, le débit d'huile qui circule dans la ligne d'admission. Actuellement, il est à cet effet connu de remplacer une portion de la ligne d'admission du moteur testé par un tube transparent permettant de visualiser l'huile qui s'écoule le long des parois de ce tube. Un tel système ne permet toutefois pas de mesurer de manière précise le débit d'huile circulant dans la ligne d'admission, de sorte qu'il s'avère difficile de comparer les performances des différents décanteurs. OBJET DE L'INVENTION Le but de la présente invention est de proposer un nouveau module de mesure permettant de réaliser des mesures précises du débit d'huile circulant dans la ligne d'admission du moteur testé. A cet effet, on propose selon l'invention un module de mesure tel que défini en introduction, comportant des moyens de récupération de l'huile qui s'écoule sur sa face intérieure. L'huile qui circule dans la ligne d'admission est plus lourde que les gaz frais auxquels elle est mêlée. Du fait de son inertie, elle est donc projetée sur les parois du compresseur lorsqu'elle passe au travers de ce dernier. Ainsi, grâce à l'invention, l'huile qui s'écoule depuis les parois du compresseur vers les cylindres du moteur est récupérée par les moyens de récupération du module de mesure. Le volume de l'huile récupérée peut alors être précisément mesuré, ce qui permet d'estimer le débit moyen d'huile circulant dans la ligne d'admission, pour un régime donné du moteur et pour un décanteur donné. D'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du module de mesure selon l'invention sont les suivantes : - lesdits moyens de récupération comprennent une nervure formant saillie sur la face intérieure du corps creux, qui s'étend sur une partie au moins de la périphérie de la section de passage des gaz frais ; - ladite nervure forme un retour orienté à l'opposé du sens d'écoulement des gaz frais, qui s'étend sur l'ensemble de la périphérie de la section de passage des gaz frais pour délimiter une cavité annulaire de récupération d'huile ; - lesdits moyens de récupération comprennent un conduit d'évacuation d'huile qui communique avec ladite cavité annulaire et qui débouche à l'extérieur du module de mesure ; - le corps creux comporte une armature dont les extrémités forment des brides de jonction permettant d'intercaler le module de mesure dans ladite ligne d'admission, et un manchon engagé à l'intérieur de cette armature, qui porte ladite nervure ; - ledit manchon comporte une extrémité tronconique qui forme ledit retour orienté à l'opposé du sens d'écoulement des gaz frais ; - il est prévu un embout qui délimite intérieurement ledit conduit d'évacuation d'huile et qui est engagé au travers de ladite armature et dudit 10 manchon ; - il est prévu des moyens de visualisation de l'huile qui s'écoule le long de la face intérieure du corps creux ; - lesdits moyens de visualisation comportent au moins un tube transparent engagé dans ladite armature, qui est interposé entre l'une des brides 15 de jonction et ledit manchon. L'invention concerne également un dispositif de mesure du débit d'huile comportant un tel module de mesure et un élément de mesure branché sur lesdits moyens de récupération pour mesurer ledit débit d'huile. DESCRIPTION DÉTAILLÉE D'UN EXEMPLE DE RÉALISATION 20 La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés : - la figure 1 est une vue schématique d'un moteur à combustion interne 25 équipé d'un module de mesure selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective du module de mesure de la figure 1 ; et - la figure 3 est une vue en coupe selon le plan A-A de la figure 2. Dans la description, les termes « amont » et « aval » seront utilisés 30 suivant le sens d'écoulement des gaz, depuis le point de prélèvement des gaz frais dans l'atmosphère jusqu'à la sortie des gaz brûlés hors du moteur. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement un moteur à combustion interne 1 de test, équipé d'un bloc-moteur 10. Le bloc-moteur 10 comporte un bloc-cylindres 11 raccordé, sur sa partie 35 inférieure, à un carter d'huile 13 renfermant de l'huile destinée à lubrifier les différents organes du moteur 1, et, sur sa partie supérieure, à une culasse 14 qui est elle-même recouverte d'un couvre-culasse 15. Le bloc-cylindres 11 définit intérieurement des cylindres 12 en ligne d'axes V verticaux, par exemple au nombre de quatre, dont un seul d'entre eux est ici représenté. Chaque cylindre 12 loge un piston 16 adapté à coulisser suivant un mouvement rectiligne alternatif d'axe confondu avec l'axe V du cylindre 12. Chaque piston 16 présente une jupe périphérique pourvue de rainures d'accueil de segments prévus pour limiter le passage des gaz depuis les cylindres 12 vers le carter d'huile 13, représenté par une flèche en pointillés sur la figure 1. Le bloc-cylindres 11 accueille en outre un vilebrequin 17 lié à chaque piston 16 par l'intermédiaire d'une bielle (non représentée). Chaque bielle étant montée excentrique sur le vilebrequin, le mouvement rectiligne alternatif du piston 16 permet d'entraîner en rotation le vilebrequin 17. La culasse 14 ferme les extrémités supérieures des cylindres 12. Elle délimite intérieurement des conduits d'admission 18A de gaz frais qui débouchent dans les cylindres 12 et des conduits d'échappement 18B des gaz brûlés qui prennent naissance dans les cylindres 12. Les débits de gaz circulant dans ces conduits d'admission 18A et d'échappement 18B sont régulés par des soupapes d'admission 14A et d'échappement 14B. Chaque soupape 14A, 14B se présente sous la forme d'une tige allongée, dont l'extrémité est évasée pour fermer à volonté le débouché du conduit d'admission ou d'échappement 18A, 18B correspondant. La tige allongée de chaque soupape 14A, 14B est enfilée dans un palier lisse fixé à la culasse 14 qui permet non seulement de guider la soupape en translation, mais aussi de limiter le passage des gaz depuis les conduits d'admission ou d'échappement 18A, 18B vers le couvre-culasse 15, représenté par des flèches en pointillés sur la figure 1. Pour l'admission en carburant, la culasse 14 comporte des injecteurs de carburant (non représentés) qui débouchent dans les conduits d'admission 18A ou, en variante, directement dans les cylindres 12. Ici, le moteur à combustion interne 1 est à allumage commandé, si bien que la culasse comporte en outre des bougies d'allumage (non représentées), qui débouchent directement dans les cylindres 12. En variante, on pourra prévoir que le moteur à combustion interne soit à allumage par compression (Diesel), auquel cas il sera dépourvu de bougies d'allumage mais comportera en revanche des bougies de préchauffage. Les gaz qui sortent des cylindres 12 et des conduits d'admission et d'échappement 18A, 18B en s'infiltrant dans le bloc-moteur 10 se mêlent aux gaz déjà présents dans le bloc-moteur, ce qui a pour effet d'augmenter leur pression. Du fait des projections d'huile dans le bloc-moteur destinées à lubrifier les différents organes de ce bloc-moteur, ces gaz se chargent d'huile. On appelle communément ces gaz « gaz de blow-by ». Il convient alors de traiter ces gaz de blow-by et de les évacuer du bloc-moteur 10. Le couvre-culasse 15 renferme à cet effet un décanteur 19 ouvert sur la culasse 14, dans lequel débouchent les gaz de blow-by. Ce décanteur 19 est conçu pour séparer les phases liquide et gazeuse des gaz de blow-by, afin de rejeter la phase liquide (l'huile) dans le carter d'huile 13 pour qu'elle retourne lubrifier les organes du bloc-moteur 10. La phase gazeuse est quant à elle évacuée du bloc-moteur 10, comme cela sera décrit plus en détail dans la suite de cet exposé. En amont des cylindres 12, le moteur à combustion interne 1 comporte une ligne d'admission 20 pourvue d'un filtre à air 21 qui filtre les gaz frais prélevés dans l'atmosphère. Cette ligne d'admission 20 comporte en outre un compresseur 22 qui comprime les gaz frais filtrés par le filtre à air 21, ainsi qu'un refroidisseur d'air principal 23 qui refroidit ces gaz frais comprimés. La ligne d'admission 20 comporte enfin un répartiteur d'air 24 qui répartit ces gaz frais dans chacun des conduits d'admission 18A de la culasse 14. Ici, le compresseur 22 est du type centrifuge et est entraîné en rotation par une turbine 32 (on parle de turbo-compresseur). En variante, on pourrait prévoir qu'il soit entraîné en rotation par un moteur électrique ou par le vilebrequin du moteur. En sortie des cylindres 12, le moteur à combustion interne 1 comporte une ligne d'échappement 30 de gaz brûlés. Cette ligne d'échappement 30 comporte un collecteur d'échappement 31 dans lequel débouchent les gaz brûlés circulant dans les conduits d'échappement 18B de la culasse 14. Elle comporte, outre la turbine 32 précitée, des moyens d'oxydation 33, par exemple formés par un pot catalytique, qui permettent de traiter les gaz brûlés avant leur sortie dans l'atmosphère. Le moteur à combustion interne 1 comporte en outre une ligne de recirculation 40 des gaz brûlés qui prend naissance dans la ligne d'échappement 30, en amont de la turbine 32, et qui débouche dans la ligne d'admission 20, en aval du refroidisseur d'air principal 23. Cette ligne de recirculation 40, communément appelée ligne EGR, est équipée d'un échangeur thermique 41 et d'une vanne de régulation 42 permettant de réguler le débit de gaz brûlés insufflés dans la ligne d'admission 20. Le moteur à combustion interne 1 comporte enfin un circuit d'évacuation 50 des gaz de blow-by hors du bloc-moteur 10. Ce circuit d'évacuation 50 prend naissance dans le décanteur 19, sur la face supérieure du couvre-culasse 15, et débouche dans la ligne d'admission 20, entre le filtre à air 21 et le compresseur 22. II est équipé d'une vanne de régulation 51 permettant de réguler la pression des gaz de blow-by présents dans le bloc-moteur 10. Les gaz de blow-by qui empruntent ce circuit d'évacuation 50 ont été préalablement débarrassés par le décanteur 19 d'une grande partie de l'huile qu'ils contenaient. Une partie résiduelle de cette huile reste toutefois mêlée aux gaz de blow-by qui débouchent dans la ligne d'admission 20. Du fait de son inertie, cette huile résiduelle est alors projetée sur les parois du compresseur 22 centrifuge lorsqu'elle passe au travers de ce dernier, puis elle s'écoule le long des parois du conduit de jonction 25 qui raccorde le compresseur 22 au filtre à air principal 23. Ici, le moteur à combustion interne 1 de test se différencie d'un moteur traditionnel en ce qu'il comporte, pour l'expérience, un dispositif de mesure 100 du débit d'huile circulant dans le conduit de jonction 25 de sa ligne d'admission 20. Ce dispositif de mesure 100 comporte en particulier un module de mesure 110 branché dans le conduit de jonction 25, soit directement en sortie du compresseur 22, soit, comme c'est ici le cas, entre deux portions du conduit de jonction 25. Comme le montrent plus particulièrement les figures 2 et 3, ce module de mesure 110 se présente sous la forme d'un corps creux 111 qui comporte une face intérieure 112 délimitant une section de passage des gaz frais globalement cylindrique, d'un diamètre sensiblement égal à celui du conduit de jonction 25. Les extrémités de ce corps creux 111 forment des brides de raccordement 124, 127 permettant de le brancher auxdites deux portions du conduit de jonction 25. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, ce module de mesure 110 comporte des moyens de récupération 113 de l'huile qui s'écoule sur la face intérieure 112 du corps creux 111. II comporte en outre des moyens de visualisation 140 de cette huile. Préférentiellement, les moyens de récupération 113 de l'huile comprennent une nervure 114 qui s'étend sur la face intérieure 112 du corps creux 111, afin de former une saillie à l'intérieur de la section de passage des gaz frais, sur une partie au moins de la périphérie de cette section de passage. Ici, cette nervure 114 s'étend sur l'ensemble de la périphérie de la section de passage des gaz frais, et forme un retour orienté à l'opposé du sens d'écoulement des gaz frais. Elle délimite ainsi une cavité annulaire 115, dans laquelle s'accumule l'huile qui s'écoule sur la face intérieure 112 du corps creux 111. Les moyens de récupération 113 comprennent en outre un conduit d'évacuation d'huile 116 qui communique avec cette cavité annulaire 115 et qui débouche à l'extérieur du module de mesure 110 pour évacuer l'huile en vue de son analyse. Dans le mode de réalisation de l'invention représenté sur les figures 2 et 3, le corps creux 111 du module de récupération 110 comporte plus précisément une armature 120 métallique en deux parties 121, 122, dont un socle 121 globalement tubulaire et un couvercle 122 positionné à une extrémité de ce socle 121. Le socle 121 de l'armature 120 présente ici une section extérieure hexagonale et une section intérieure circulaire de diamètre supérieur au diamètre du conduit de jonction 25. Il comporte une bride de jonction 124 tubulaire qui s'élève à partir de son extrémité amont tournée du côté du compresseur 22. Cette bride de jonction 124 présente un diamètre extérieur sensiblement égal au diamètre intérieur du conduit de jonction 25, de manière à pouvoir y être raccordé au moyen d'un simple collier de serrage. La différence de diamètres entre la bride de jonction 124 et le reste du socle 121 forme un épaulement 124A. Le socle 121 délimite intérieurement un logement cylindrique 129 d'axe X dans lequel est engagé un empilement de trois éléments tubulaires, dont deux tubes transparents 141, 142 et un manchon 130 interposé entre ces deux tubes transparents 141, 142. Ces trois éléments tubulaires 130, 141, 142 présentent un diamètre extérieur égal, au jeu près, au diamètre intérieur du socle 121, de telle sorte que l'empilement vient en butée contre l'épaulement 124A. Des joints plats annulaires 160 intercalés entre chacun des éléments tubulaires 130, 141, 142 et entre ces éléments et la bride de jonction 124 permettent d'éviter toute fuite de gaz frais ou d'huile hors du logement cylindrique 129. Le socle 121 présente par ailleurs, du côté de son extrémité aval, un filetage extérieur 123. Le couvercle 122 présente quant à lui une forme d'écrou et est vissé sur le filetage extérieur 123 du socle 121. Il comporte en outre une bride de jonction 127 tubulaire qui s'élève à partir de sa face tournée à l'opposé du socle 121. Cette bride de jonction 127 présente un diamètre extérieur sensiblement égal au diamètre intérieur du conduit de jonction 25, de manière à pouvoir y être raccordé au moyen d'un simple collier de serrage. Cette bride de jonction 127 forme ainsi une butée 127A qui permet de maintenir rigidement les trois éléments tubulaires 130, 141, 142 en appui contre l'épaulement 124Adu socle 121. Un joint plat annulaire 160 intercalé entre cette butée 127A et cet empilement d'éléments tubulaires 130, 141, 142 permet de parfaire l'étanchéité du logement cylindrique 129. Parmi les éléments tubulaires 130, 141, 142 de l'empilement, les tubes transparents 141, 142 sont réalisés en pyrex. Ces tubes transparents 141, 142 présentent un diamètre intérieur sensiblement égal à celui des brides de jonction 124, 127, de manière à ne pas former d'obstacle à l'écoulement des gaz frais circulant dans le module de mesure 110. Le socle 121 de l'armature 120 présente ici, au niveau de chacun des tubes transparents 141, 142, quatre fenêtres 125, 126 régulièrement réparties sur sa périphérie. Ces fenêtres 125, 126 et les tubes transparents 141, 142 forment ainsi les moyens de visualisation 140 précités, permettant de voir l'huile qui s'écoule sur la face intérieure 112 du corps creux 111, en amont et en aval du manchon 130. Le manchon 130 présente quant à lui un diamètre intérieur inférieur à celui des tubes transparents, de manière à former la nervure 114 précitée pour générer un obstacle à l'écoulement de l'huile le long de la face intérieure 112 du corps creux 111. La face d'extrémité amont 131 de ce manchon 130, tournée du côté du compresseur 22, présente une forme tronconique de manière à délimiter, avec le tube transparent 141 correspondant, ladite cavité annulaire 115. Ce manchon 130 présente une ouverture latérale 132, qui s'étend en longueur depuis sa face d'extrémité amont 131 jusqu'à proximité de sa face d'extrémité aval 133, afin de collecter l'huile recueillie par la cavité annulaire 115. Le module de mesure 110 comporte en outre un embout 150 tubulaire d'axe W, qui délimite intérieurement le conduit d'évacuation d'huile 116. Cet embout 150 présente une extrémité libre à raccorder à un tuyau d'évacuation d'huile 102, et une extrémité filetée vissée dans un alésage taraudé latéral de l'armature 120 pour déboucher dans l'ouverture latérale 132 du manchon 130. Cet embout 150 est bordé, du côté de son extrémité filetée, par une couronne hexagonale en forme d'écrou permettant de visser l'embout 150 dans l'armature 120 à l'aide d'une simple clef plate. Lorsque le module de mesure 110 est mis en place dans la ligne d'admission 20 du moteur, il est préférentiellement positionné de telle sorte que l'axe X du corps creux 111 s'étende horizontalement et que l'axe W de l'embout 150 s'étende verticalement sous le corps creux 111, de manière que l'huile puisse s'écouler par gravité depuis la cavité annulaire 115 vers le tuyau d'évacuation d'huile 102. Comme le montre plus particulièrement la figure 1, le dispositif de mesure 100 comporte en outre un élément de mesure 101 dans lequel débouche le conduit d'évacuation d'huile 102. Cet élément de mesure 101 est ici formé par un simple réceptacle gradué qui permet de déterminer visuellement le volume d'huile récupéré en un temps donné, afin de calculer le débit d'huile recherché. En variante, cet élément de mesure pourrait être formé par un débitmètre. En fonctionnement, les gaz de blow-by générés par le moteur traversent le décanteur 19 puis, une fois débarrassés de la majorité de l'huile qu'ils comportent, sont insufflés dans la ligne d'admission 20, en amont du compresseur 22. Ils se mêlent alors aux gaz frais circulant dans la ligne d'admission 20, et traversent le compresseur 22. L'huile résiduelle contenue dans ces gaz de blow-by est alors projetée sur les parois du compresseur 22 puis s'écoule le long de la face intérieure du conduit de jonction 25. Elle entre alors dans le module de mesure 110, en s'écoulant sur la face intérieure du premier tube transparent 141, ce qui permet d'observer le volume d'huile rejeté dans la ligne d'admission 20 par le décanteur 19. Cette huile s'engage alors dans la cavité annulaire 115, puis s'écoule par gravité dans le conduit d'évacuation d'huile 102, de telle sorte que son débit peut être mesuré. Le second tube transparent 142 permet quant à lui d'observer si la cavité annulaire remplie correctement son office, en ne laissant pas passer d'huile vers le refroidisseur d'air principal 23. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit. REVENDICATIONS1. Module de mesure (110) d'un débit d'huile à brancher en sortie d'un compresseur (22) d'une ligne d'admission (20) de gaz frais d'un moteur à combustion interne (1), comportant un corps creux (111) présentant une face intérieure (112) qui délimite une section de passage des gaz frais, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de récupération (113) de l'huile qui s'écoule sur sa face intérieure (112). 2. Module de mesure (110) selon la revendication précédente, dans lequel lesdits moyens de récupération (113) comprennent une nervure (114) formant saillie sur la face intérieure (112) du corps creux (111), qui s'étend sur une partie au moins de la périphérie de la section de passage des gaz frais. 3. Module de mesure (110) selon la revendication précédente, dans lequel ladite nervure (114) forme un retour orienté à l'opposé du sens d'écoulement des gaz frais, qui s'étend sur l'ensemble de la périphérie de la section de passage des gaz frais pour délimiter une cavité annulaire (115) de récupération d'huile. 4. Module de mesure (110) selon la revendication précédente, dans lequel lesdits moyens de récupération (113) comprennent un conduit d'évacuation d'huile (116) qui communique avec ladite cavité annulaire (115) et qui débouche à l'extérieur du module de mesure (110). 5. Module de mesure (110) selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel le corps creux (111) comporte une armature (120) dont les extrémités forment des brides de jonction (124, 127) permettant d'intercaler le module de mesure (110) dans ladite ligne d'admission (20), et un manchon (130) engagé à l'intérieur de cette armature (120), qui porte ladite nervure (114). 6. Module de mesure (110) selon la revendication précédente, dans lequel ledit manchon (130) comporte une extrémité tronconique (131) qui forme ledit retour orienté à l'opposé du sens d'écoulement des gaz frais. 7. Module de mesure (110) selon les revendications 4 et 5, comportant un embout (150) qui délimite intérieurement ledit conduit d'évacuation d'huile (116) et qui est engagé au travers de ladite armature (120) et dudit manchon (130). 8. Module de mesure (110) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel il est prévu des moyens de visualisation (140) de l'huile qui s'écoule le long de la face intérieure (112) du corps creux (111). 9. Module de mesure (110) selon les revendications 5 et 8, dans lequel lesdits moyens de visualisation (140) comportent au moins un tube transparent(141) engagé dans ladite armature (120), qui est interposé entre l'une des brides de jonction (124) et ledit manchon (130). 10. Dispositif de mesure (100) du débit d'huile circulant dans une ligne d'admission de gaz frais d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comporte un module de mesure (110) selon l'une des revendications précédentes et un élément de mesure (101) branché sur lesdits moyens de récupération (113) pour mesurer ledit débit d'huile.