Brevet FR2982637A1 — publié le 20130517

CIRCUIT DE TRAITEMENT DES GAZ DE CARTER D'UN MOTEUR A COMBUSTION [0001] L'invention porte sur le domaine des circuits de traitement des gaz de carter d'un moteur à combustion interne, par recyclage des gaz de bas moteur dans les gaz d'admission. Cette fonction est souvent désignée par le terme anglophone « blow-by ». [0002] Durant le fonctionnement d'un moteur à combustion interne, en particulier durant les phases de combustion et de compression, une partie des gaz de la chambre de combustion pénètre dans le bas moteur. Ce passage de gaz intervient du fait de fuites au niveau de la segmentation des pistons, et cela quel que soit l'état d'usure de cette segmentation. [0003] Les gaz présents dans le bas moteur sont ainsi chargés d'eau, de carburants imbrûlés et d'huile de lubrification. De tels gaz nocifs ne peuvent pas être rejetés directement dans l'environnement. Des normes anti-pollution imposent généralement le retraitement des gaz du bas moteur. [0004] Dans une configuration connue, on ménage un circuit de traitement de ces gaz du bas moteur (« circuit de blow-by »), de sorte qu'ils traversent un décanteur d'huile, également appelé déshuileur. Le décanteur d'huile sépare l'huile des gaz. L'huile décantée est renvoyée dans le circuit d'huile. Les gaz décantés sont ensuite recyclés à l'intérieur du répartiteur d'admission. Les gaz décantés passent alors dans la chambre de combustion où ils sont rebrûlés et sont alors soumis à un traitement de dépollution avec le reste des gaz d'échappement générés. La décantation de l'huile dans les gaz permet d'éviter la génération de polluants par combustion d'huile dans la chambre de combustion. [0005] Un tel circuit, dans une configuration particulière, est par exemple connu du document FR 2912182. [0006] Il peut néanmoins se produire un phénomène néfaste au bon fonctionnement du moteur, lorsque l'huile est chargée d'un composé s'évaporant à une température donnée. A titre d'exemple, dans le cadre des moteurs à allumage commandés, généralement appelés moteur à essence, et fonctionnant avec des carburants contenant de l'éthanol, typiquement les moteurs couramment désignés par l'expression « flex-fuel » pouvant fonctionner avec 100% d'éthanol en tant que carburant, on rencontre des problèmes de dilution d'éthanol dans l'huile. L'éthanol présent par dilution dans l'huile s'évapore brusquement vers 79°C, lorsque l'huile atteint cette température, ce qui provoque une augmentation rapide du débit de blow-by que doit traiter le déshuileur. Le problème est que ce débit est parfois supérieur à ce que peut traiter le déshuileur, ce qui peut entrainer une montée en pression du carter moteur, et des remontées d'huile à l'admission du moteur. [0007] L'invention tend à proposer une adaptation simple et efficace d'un circuit de traitement des gaz de carter permettant d'éliminer ce risque. [0008] Plus précisément, l'invention a donc pour premier objet un circuit de traitement des gaz de carter d'un moteur à combustion comportant - une branche d'amenée entre un carter une entrée d'un décanteur d'huile, - ledit décanteur d'huile, - une branche de retour de l'huile entre une sortie du décanteur d'huile et le carter, dans lequel la branche d'amenée présente une mise à l'air libre par l'intermédiaire d'un clapet de surpression. L'ouverture de cette mise à l'air libre peut permettre de palier à une montée en pression dans le circuit de traitement des gaz de carter, en laissant échapper tout ou partie des gaz vers l'extérieur. Ceci se produit bien évidemment de manière ponctuelle et exceptionnelle, afin notamment de garantir l'intégrité du moteur. [0009] Dans une variante préférentielle de l'invention, le clapet de surpression est du type à ouverture passive engendrée par une pression dans la branche d'amenée supérieure à un seuil donné. C'est le dispositif le plus simple imaginable, qui est en outre facile à mettre en oeuvre tout en étant efficace. [0010] Dans une autre variante, le clapet de surpression est du type à ouverture pilotée par des moyens de commande liés à un capteur de pression. Cela permet de contrôler finement les conditions d'ouverture du clapet. [0011] De préférence, le clapet de surpression est conformé pour s'ouvrir si la pression dans la branche d'amenée atteint ou dépasse une pression sensiblement égale ou légèrement inférieure à la pression de désamorçage du décanteur d'huile. En effet, lorsque la pression augmente fortement dans le carter, le siphon généralement présent en sortie du décanteur (dans le conduit retournant l'huile décantée vers le carter du moteur) peut se désamorcer, on parle alors du désamorçage du décanteur. Lorsque l'huile décantée ne passe plus dans le conduit de retour vers le carter, elle est envoyée vers l'admission du moteur, ce qui doit être évité car peut causer une génération de fumée, du cliquetis, ou dans le pire des cas une compression hydraulique dans les cylindres. [0012] De préférence, le clapet de surpression est du type à section d'ouverture variable, de sorte que la pression dans le carter est maintenue à un niveau légèrement inférieur à la pression de désamorçage du décanteur. [0013] De préférence, le clapet de surpression est conformé pour s'ouvrir sous une pression comprise entre +50 millibars et +100 millibars par rapport à la pression atmosphérique. [0014] L'invention porte en outre sur un moteur à combustion comportant un circuit conforme au premier objet de l'invention. [0015] De préférence, ce moteur adapté pour fonctionner avec un carburant contenant majoritairement de l'éthanol. [0016] L'invention est décrite plus en détail ci-après et en référence à la figure unique représentant schématiquement le système dans son mode de réalisation préférentiel. [0017] La figure 1 présente donc schématiquement le circuit de traitement des gaz de carter dans l'environnement d'un moteur à combustion, selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention. [0018] Le circuit de traitement des gaz de carter présente de manière connue une branche d'amenée 1 reliant le carter du moteur (non représenté) à l'entrée d'un décanteur 2 (également appelé déshuileur) pour la séparation de l'huile contenue dans les gaz de carter, et une branche de retour 3 entre la sortie du décanteur 2 et le carter pour le retour vers le carter de l'huile issue de la décantation des gaz de carter. [0019] Dans l'invention, la branche d'amenée 1 présente une mise à l'air libre par l'intermédiaire d'un clapet de surpression 4. Typiquement, un piquage peut être ménagé sur la branche d'amenée 2 pour y raccorder une branche de mise à l'air libre 5, dans laquelle on dispose le clapet de surpression 4. [0020] Le clapet de surpression 4 permet la mise à l'air libre, et donc l'évacuation directe de tout ou partie des gaz de carter circulant dans la branche d'amenée 1 lors de l'ouverture du clapet de surpression 4, lorsque la pression en amont du décanteur 2 (dans la culasse du moteur ou en entrée du décanteur) dépasse un seuil de pression prédéterminé. Le clapet de surpression 4 peut être du type à ouverture passive provoquée par la seule surpression, typiquement un clapet à ressort, mais on pourrait employer de manière équivalente un clapet piloté lié à des moyens de commandes recevant des informations de capteurs de pression disposés dans le carter, dans la branche d'amenée 1, ou à proximité immédiate du clapet de surpression 4. [0021] Une telle surpression, liée à la génération rapide d'une grande quantité de gaz de carter à traiter, peut notamment se produire lorsque des composés dissouts dans l'huile sont évaporés à l'atteinte d'une certaine température par l'huile. Typiquement, de l'éthanol dissout dans l'huile est évaporé lorsque l'huile atteint 79°C. [0022] Le décanteur 2 est par sa constitution apte à traiter un débit maximum de gaz de carter. Si ce maximum est dépassé, ce qui se traduit par une élévation de la pression en entrée du décanteur du fait de la perte de charge qu'il génère, il se produit un phénomène de désamorçage du décanteur 2. Le décanteur présente en effet un siphon ou un dispositif équivalent à l'entrée de la branche de retour 12. Si la pression monte trop dans le carter, la différence de pression entre la sortie du décanteur et le carter et le carter empêche l'évacuation par le siphon, et toute l'huile passe vers l'admission. On parle alors de désamorçage du décanteur. [0023] Le décanteur 2 ne traite plus tout ou partie des gaz qui y transitent, de sorte que de l'huile peut être introduite à l'admission du moteur, ce qui peut causer du cliquetis, de la fumée et, dans le pire des cas, une compression hydraulique potentiellement destructrice du moteur. L'augmentation de la pression dans le circuit peut en outre causer des fuites d'huiles au niveau des joints d'étanchéité vilebrequin. [0024] L'invention permet de palier à ces risques. Lorsque l'éthanol (par exemple) s'évapore de l'huile brutalement et que le débit de blow-by devient trop important pour le déshuileur, la pression dans le carter, dans la culasse et donc à l'entrée du déshuileur augmentent. Dans la variante préférentielle de l'invention, lorsque la pression en entrée déshuileur atteint la pression de désamorçage du déshuileur, une partie du débit de blowby sort par le clapet en amont du décanteur. Cela permet de diminuer la perte de charge apparente du décanteur, en diminuant le débit gazeux qui le traverse, et de diminuer la pression en entrée du déshuileur. Ainsi, le déshuileur ne se désamorce pas et n'envoie pas trop d'huile à l'admission. [0025] Le circuit de traitement des gaz de carter présente par ailleurs une constitution classique. Les gaz de carter décantés (desquels on a donc ôté l'huile) transitent via un système de régulation de pression 15 vers l'admission du moteur. Dans le cadre d'un moteur suralimenté ici représenté, le conduit d'admission 6 présente un turbocompresseur 7 en amont duquel peut être disposé un filtre à air 8, et en aval duquel peut être disposé un refroidisseur d'air de suralimentation 9. Un boîtier papillon 10 peut également réguler le flux d'air à l'admission du moteur. Les gaz de carter décantés sont amenés à l'admission du moteur via une première branche 11, typiquement entre le filtre à air 8 et le turbocompresseur 7, ou via une seconde branche 12 en aval du refroidisseur d'air de suralimentation 9 et du boîtier papillon 10. [0026] La première banche 11 et la seconde branche 12 peuvent être respectivement équipées d'un premier clapet anti-retour 13 et d'un second clapet anti-retour 14. [0027] L'invention, présentée ici dans le cadre d'un moteur suralimenté, est néanmoins également applicable à un moteur atmosphérique, avec pour seule différence que le circuit en aval du décanteur vers l'admission ne présente qu'une seule branche. [0028] L'invention ainsi développée permet, pour un coût faible et avec une mise en oeuvre aisée, de protéger efficacement le moteur d'une surpression dans le carter, par exemple due à l'évaporation brutale d'éthanol dilué dans l'huile. REVENDICATIONS: 1. Circuit de traitement des gaz de carter d'un moteur à combustion comportant - une branche d'amenée (1) entre un carter une entrée d'un décanteur (2) d'huile, - ledit décanteur (2) d'huile, - une branche de retour (3) de l'huile entre une sortie du décanteur (2) d'huile et le carter, caractérisé en ce que la branche d'amenée (1) présente une mise à l'air libre par l'intermédiaire d'un clapet de surpression (4). 2. Circuit selon la revendication 1, le clapet de surpression (4) étant du type à ouverture passive engendrée par une pression dans la branche d'amenée (1) supérieure à un seuil donné. 3. Circuit selon la revendication 1, le clapet de surpression (4) étant du type à ouverture pilotée par des moyens de commande liés à un capteur de pression. 4. Circuit selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le clapet de surpression (4) est conformé pour s'ouvrir si la pression dans la branche d'amenée (1) atteint ou dépasse une pression sensiblement égale ou légèrement inférieure à la pression de désamorçage du décanteur (2) d'huile. 5. Circuit selon la revendication 4, caractérisé en ce que le clapet de surpression (4) est du type à section d'ouverture variable, de sorte que la pression dans le carter est maintenue à un niveau légèrement inférieur à la pression de désamorçage du décanteur (2). 6. Circuit selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le clapet de surpression (4) est conformé pour s'ouvrir sous une pression comprise entre +50 millibars et +100 millibars par rapport à la pression atmosphérique. 7. Moteur à combustion comportant un circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes. 8. Moteur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est adapté pour fonctionner avec un carburant contenant majoritairement de l'éthanol.