Brevet FR2983520A1 — publié le 20130607

MODULE DE CHAUFFAGE POUR L'EVAPORATION D'UN COMPOSE DISSOUS DANS L'HUILE CONTENUE DANS UN CARTER D'UN MOTEUR A COMBUSTION [0001] L'invention porte sur 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] II 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. En effet, le taux d'éthanol présent dans l'huile peut être important, notamment lorsque l'utilisation faite du moteur ne permet pas l'atteinte fréquente d'une température permettant l'évaporation de l'éthanol. L'éthanol s'accumule donc dans l'huile au cours du temps. [0007] 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 lorsqu'une quantité important d'éthanol s'est accumulée dans l'huile, ce qui peut entrainer une montée en pression du carter moteur, et des remontées d'huile à l'admission du moteur. [0008] D'une manière générale, on connaît dans l'état de la technique divers systèmes permettant de réchauffer l'huile afin de favoriser l'évaporation du carburant pour son traitement par le circuit des gaz de carter. On peut à ce titre mentionner le document W02004012479 présentant un réchauffeur d'huile pour moteur ou générateur portable, et le document FR2918112 présentant un Système de régulation thermique pour un moteur a combustion interne adapté à cet usage. [0009] Ces systèmes ne sont néanmoins pas optimisés, notamment pour l'évaporation progressive d'un composé donné s'évaporant à une température donnée, et ne permettent donc pas d'éviter une évaporation rapide et massive d'un composé dissous dans l'huile, et la montée en pression du carter qui s'en suit. [0010] L'invention tend à proposer un dispositif simple et efficace permettant de résoudre cette problématique. [0011] Plus précisément, l'invention porte donc sur un module de chauffage pour l'évaporation d'un composé dissous dans l'huile contenue dans un carter d'un moteur à combustion, destiné à être implanté dans ledit carter, comportant une enceinte destinée à être immergée dans l'huile et dans laquelle est disposé un moyen de chauffage, l'enceinte comportant : o un orifice inférieur pour l'entrée de l'huile dans l'enceinte ; o un conduit piqué en partie haute de l'enceinte, destiné à être relié à un circuit de traitement des gaz de carter ; o un orifice supérieur pour la sortie de l'huile de l'enceinte, doté d'un moyen d'obturation apte à s'ouvrir à une température interne de l'enceinte donnée. [0012] L'invention permet ainsi de chauffer l'huile pour atteindre régulièrement, au besoin, la température d'évaporation d'un composé dissous dans l'huile, typiquement de l'éthanol, afin d'éviter la génération rapide et massive de gaz de carter provoquant une montée de pression dans le carter. Le moyen de chauffage permet d'amener l'huile se trouvant dans l'enceinte à une température supérieure à la température d'évaporation du composé. Le ou les conduits piqués sur la partie supérieure de l'enceinte permettent l'évacuation de l'éthanol gazeux. Le moyen d'obturation de l'orifice situé sur la partie supérieur de l'enceinte permet d'évacuer l'huile chaude (ayant atteint par différence de densité le haut de l'enceinte) et d'introduire l'huile froide par l'orifice inférieur, le remplissage s'effectuant ainsi « naturellement », sans l'emploi d'une pompe ou autre moyen de mise en circulation de l'huile. L'évaporation de l'éthanol peut ainsi être réalisée régulièrement et progressivement. [0013] Dans une variante préférentielle, l'enceinte est au moins pour partie constituée par une paroi du carter d'huile. [0014] Selon un mode de réalisation de l'invention, le moyen de chauffage comporte une résistance électrique. [0015] Selon un autre mode de réalisation de l'invention le moyen de chauffage comporte des moyens de récupération thermique à l'échappement du moteur. [0016] De préférence, le moyen d'obturation comporte un thermostat et un clapet, le thermostat commandant l'ouverture du clapet au-dessus de la température donnée. [0017] De manière alternative, le moyen d'obturation comporte une sonde de température et un clapet piloté selon les informations fournies par la sonde, par des moyens de pilotages. [0018] De préférence, la température donnée pour l'ouverture du moyen d'obturation est comprise entre 80°C et 100°C, et de préférence entre 80°C et 90°C. [0019] L'invention porte également sur un carter d'huile pour moteur à combustion, comportant un module tel que précédemment décrit. [0020] De préférence, le carter présente un niveau nominal d'huile, le module étant totalement sous le niveau nominal d'huile, à l'exception éventuelle d'une extrémité du conduit piqué en partie haute de l'enceinte. [0021] L'invention porte également sur un moteur à combustion interne comportant un tel carter, le conduit piqué en partie haute de l'enceinte du module étant fluidiquement relié à un circuit de traitement des gaz de carter du moteur. [0022] Un tel moteur peut être du type pouvant fonctionner à l'éthanol pur. [0023] L'invention porte enfin sur un véhicule automobile équipé d'un tel moteur. [0024] L'invention est décrite plus en détail ci-après et en référence aux figures représentant schématiquement le système dans son mode de réalisation préférentiel. [0025] La figure 1 présente schématiquement un module conforme à une variante préférentielle de l'invention. [0026] La figure 2 présente schématiquement un carter conforme à une variante préférentielle de l'invention. [0027] La figure 3 présente schématiquement un carter conforme à une autre variante préférentielle de l'invention. [0028] La figure 4 présente schématiquement une séquence typique d'utilisation d'un module conforme à l'invention. [0029] La figure 1 présente schématiquement un module conforme à une variante préférentielle de l'invention. Le module comporte une enceinte 1 destinée à être immergée dans l'huile et dans laquelle est disposé un moyen de chauffage 2, l'enceinte comportant : o un orifice inférieur 3 positionné en partie basse de l'enceinte 1, par lequel l'huile pénètre dans l'enceinte lors de l'utilisation du module ; o un conduit 4 piqué en partie haute de l'enceinte, relié à un circuit de traitement des gaz de carter du moteur équipé du module ; o un orifice supérieur 5, positionné en partie haute de l'enceinte, par lequel l'huile sort de l'enceinte lors de l'utilisation du module, doté d'un moyen d'obturation 6 apte à s'ouvrir à une température interne de l'enceinte donnée. [0030] La température d'ouverture du moyen d'obturation 6 est préférentiellement choisie légèrement supérieure (par exemple de 5°C à 10°C) à la température d'évaporation du composé que l'on cherche à évaporer progressivement de l'huile. Typiquement, pour l'utilisation d'un tel module pour l'évaporation progressive de l'éthanol dissous dans l'huile, la température d'ouverture sera préférentiellement choisie entre 80°C et 100°C, et de préférence de 80°C à 90°C, par exemple 85°C, l'éthanol s'évaporant à 79°C. [0031] L'orifice inférieur 3 et/ou l'orifice supérieur 5 peuvent optionnellement être dotés de clapets anti-retour de sorte à assurer l'entrée de l'huile de l'enceinte par l'orifice inférieur 3 et sa sortie par l'orifice supérieur 5. [0032] Les figures 2 et 3 présentent schématiquement un carter 7 conforme à une variante préférentielle de l'invention, intégrant un module conforme à une variante préférentielle de l'invention. A la figure 2, un module comportant une enceinte indépendante du carter y est positionné. A la figure 3, l'enceinte du module est enpartie constituée par la paroi du carter. [0033] Le carter 7 présente un niveau nominal d'huile 71. [0034] L'enceinte 1 est totalement immergée dans l'huile, sous le niveau nominal 71, à l'exception de l'extrémité 41 du conduit 4 piqué en partie haute de l'enceinte. L'extrémité 41 du conduit 4 est reliée fluidiquement à un circuit de traitement des gaz de carter (non représenté) du moteur équipé du carter d'huile conforme à l'invention. Le circuit de traitement des gaz de carter est constitué de manière connue selon l'état de la technique, et comporte un déshuileur permettant la décantation de l'huile présente dans les gaz de carter évaporés, un circuit de retour de l'huile décantée dans le carter d'huile, et un circuit d'admission des gaz de carter déshuilés à l'admission du moteur équipé. [0035] De manière générale, la circulation de l'huile s'organise naturellement du fait de la différence de densité entre l'huile froide et l'huile chaude, ce qui peut engendrer un effet thermosiphon : l'huile réchauffé par le moyen de chauffage 2 monte dans l'enceinte 1 et s'évacue par l'orifice supérieur 5, si le moyen d'obturation 6 est ouvert. L'huile sortant de l'enceinte est remplacée par de l'huile, plus froide car issue du carter, a fortiori en partie basse de ce dernier, aspirée dans l'enceinte par l'orifice inférieur 3. [0036] Dans la variante présentée en figure 3, il est possible de ménager dans le carter un passage 8 pour le passage du câblage nécessaire au bon fonctionnement du dispositif. [0037] Le fonctionnement du module est détaillé à la figure 4. Les flux d'huile y sont représentés par des flèches en traits pleins, les flux de gaz par des flèches en pointillés. Le module est considéré en état de fonctionnement, immergé dans l'huile de lubrification d'un moteur à combustion et relié à un circuit de traitement des gaz de carter du moteur. On suppose dans cet exemple que le dispositif vise à évaporer de l'éthanol dissous dans l'huile. [0038] Dans une première étape A, le moyen de chauffage 2 est mis en fonctionnement, de sorte à chauffer l'huile contenue dans l'enceinte 1. [0039] Lorsque l'huile atteint 79 à 80°C, à l'étape B l'éthanol contenu dans l'huile s'évapore et s'évacue par le conduit 4 dans le circuit de traitement des gaz de carter. [0040] Lorsque l'huile dans l'enceinte atteint 85°C (température adaptée prise dans cet exemple de réalisation) le moyen d'obturation 6, comportant ici un clapet commandé par un thermostat, s'ouvre et de l'huile s'évacue de l'enceinte 1 par l'orifice supérieur 5. L'huile évacuée est remplacée par de l'huile pénétrant dans l'enceinte par l'orifice inférieur 3. [0041] Selon la variante considérée et l'emploi qui en est fait, le système peut être mis en fonctionnement périodiquement ou de manière continue. [0042] L'invention ainsi développée permet d'éviter l'évaporation rapide de l'ensemble d'un composé dissous dans l'huile d'un carter d'huile notamment d'un moteur à combustion, que ne saurait traiter instantanément le circuit de traitement des gaz de carter du moteur. Un tel phénomène peut entrainer la montée en pression du carter qui peut en outre entrainer divers problèmes tels que : o l'envoi d'huile à l'admission du moteur. o le retournement des joins mettant en péril leur étanchéité o des fuites dans un turbocompresseur équipant le moteur (la pression trop élevée empêchant l'huile de redescendre dans le carter après graissage du turbo). [0043] L'invention permet donc, par un dispositif simple à mettre en oeuvre, d'éviter ces risques. REVENDICATIONS: 1. Module de chauffage pour l'évaporation d'un composé dissous dans l'huile contenue dans un carter (7) d'un moteur à combustion, destiné à être implanté dans ledit carter (7), caractérisé en ce qu'il comporte une enceinte (1) destinée à être immergée dans l'huile et dans laquelle est disposé un moyen de chauffage (2), l'enceinte (1) comportant : o un orifice inférieur (3) pour l'entrée de l'huile dans l'enceinte (1) ; o un conduit (4) piqué en partie haute de l'enceinte (1), destiné à être relié à un circuit de traitement des gaz de carter ; o un orifice supérieur (5) pour la sortie de l'huile de l'enceinte (1), doté d'un moyen d'obturation (6) apte à s'ouvrir à une température interne de l'enceinte (1) donnée. 2. Module selon la revendication 1, dans lequel l'enceinte (1) est au moins pour partie constituée par une paroi du carter d'huile. 3. Module selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel le moyen de chauffage (2) comporte une résistance électrique. 4. Module selon l'une la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel le moyen de chauffage (2) comporte des moyens de récupération thermique à l'échappement du moteur. 5. Module selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le moyen d'obturation (6) comporte un thermostat et un clapet, le thermostat commandant l'ouverture du clapet au-dessus de la température donnée. 6. Module selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le moyen d'obturation (6) comporte une sonde de température et un clapet piloté selon les informations fournies par la sonde, par des moyens de pilotages. 7. Module selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la température donnée est comprise entre 80°C et 100°C, et de préférence entre 80°C et 90 °C. 8. Carter (7) d'huile pour moteur à combustion, comportant un module selon l'une quelconque des revendications précédentes. 9. Carter (7) selon la revendication 8, présentant un niveau nominal d'huile (71), le module étant totalement sous le niveau nominal d'huile (71), à l'exception éventuelle d'une extrémité (41) du conduit (4) piqué en partie haute de l'enceinte (1). 10. Moteur à combustion interne comportant un carter (7) d'huile selon la revendication 8 ou la revendication 9, le conduit (4) piqué en partie haute de l'enceinte (1) du module étant fluidiquement relié à un circuit de traitement des gaz de carter du moteur. 11. Moteur selon la revendication 10 caractérisé en ce qu'il est du type pouvant fonctionner à l'éthanol pur. 12. Véhicule automobile équipé d'un moteur selon la revendication 10 ou la revendication 11.15