EP2108790A2 - Dispositif séparateur doté d'un média filtrant, destiné à séparer l'huile des gaz de carter d'un moteur à combustion interne - Google Patents

Dispositif séparateur doté d'un média filtrant, destiné à séparer l'huile des gaz de carter d'un moteur à combustion interne Download PDF

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EP2108790A2
EP2108790A2 EP09157605A EP09157605A EP2108790A2 EP 2108790 A2 EP2108790 A2 EP 2108790A2 EP 09157605 A EP09157605 A EP 09157605A EP 09157605 A EP09157605 A EP 09157605A EP 2108790 A2 EP2108790 A2 EP 2108790A2
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EP
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oil
plug
separating element
flange
separating
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Samuel Bonne
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Filtrauto SA
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    • F01M2013/0494—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil with oil trap in the return conduit to the crankcase using check valves

Definitions

  • the present invention relates to devices for separating elements suspended in a gas from an internal combustion engine casing.
  • the field of application of the invention relates in particular to the separation of liquid crankcase gases in the engines of road vehicles (eg automobiles, trucks, motorcycles), boats or industrial engines (eg generator).
  • the materials issuing from the casing include, on the one hand, a liquid part such as an aerosol whose distribution in number of droplets is centered, for example, around 0.6 ⁇ m and a film of oil deposited on the housing walls, and secondly, a gaseous portion such as fuel vapors, water or oil, and finally a solid portion such as soot suspended in the gas or in the liquid contained in the crankcase.
  • a liquid part such as an aerosol whose distribution in number of droplets is centered, for example, around 0.6 ⁇ m and a film of oil deposited on the housing walls
  • a gaseous portion such as fuel vapors, water or oil
  • a solid portion such as soot suspended in the gas or in the liquid contained in the crankcase.
  • the casing is connected to the air intake of the internal combustion engine via a separation device in order to evacuate continuous these gases; this is more commonly known as the circuit for recycling crankcase gas or blow-by gas by a person skilled in the art.
  • crankcase separation means are employed in the prior art, of which four large families can be distinguished.
  • a first family brings together the chicane systems.
  • a network of baffles is formed of several plates arranged to accelerate and sharply deflect the flow of gas. This results in an agglutination of the oil drops on these plates after impact and therefore de-oiling of the gas.
  • a pressure regulating valve (PRV) is generally placed downstream of the baffles. These systems are usually arranged in the cylinder head cover or in a box attached to the engine. These systems generate little loss of load. However, they are not very effective for the separation of very fine oil aerosols.
  • a second family brings together the cyclone devices.
  • the conical volume into which the gas enters through a tangential inlet allows the acceleration and rotation of the gas. This rotation causes the oil drops to impinge on the walls of the cyclone, while the gaseous phase is evacuated by the outlet provided in the center.
  • These devices are mounted either in a specific box attached to the engine, or in the oil module or in the cylinder head cover. These systems are not very efficient. They become more complex by the addition of progressive opening valves cyclonic cells with the flow of gas. The pressure regulating valve is often superimposed on cyclones.
  • a third family groups the centrifugal separator systems.
  • Such systems include a network of disks or cups rotating about an axis of rotation.
  • the crankcase gases are rotated by the rotation of the system.
  • the oil droplets are expelled radially outwards while the purified gases exit at the center of the separator system.
  • These systems are typically rotated either by an electric motor or by the camshaft or crankshaft, or by a Pelton wheel using the engine oil pressure. They are very efficient separators and generate no or little loss of load. They are placed in a box attached to the engine or integrated into the cylinder block or distribution. The pressure regulating valve is superimposed on the separator or offset.
  • a fourth family groups coalescing filters. These filters include a network of fibers for the capture of fine oil droplets. The oil droplets then gather together to form larger drops capable of sliding by gravity along the media. These filters are typically placed in a housing attached to the engine, in the oil filter module or in the cylinder head cover. They are effective (separation efficiency of 50 to 80%) but can become dirty and generate pressure drop. The pressure regulating valve is often superimposed on the coalescer filter.
  • the present invention aims to overcome one or more of the aforementioned drawbacks by providing a device for filtering elements in suspension in a gas from a crankcase, which is of minimal size and whose filtering part can be replaced.
  • the invention relates to a device for separating elements suspended in a gas coming from an internal combustion engine casing, comprising at least one oil filling chamber comprising an upper end having a central axis of revolution and a lower end, a removable plug piece for closing said upper end, a separating element comprising a filter medium, said oil filling chamber being in communication with the motor housing and further having an outlet for gas evacuation treated, the upper end of said enclosure defining when the cap is removed an oil filling opening for lubricating said engine, said lower end communicating with the oil sump of said engine, characterized in that the separating element is carried by the removable plug, the separating element defining an upstream zone of untreated gases communicating with the crankcase and a downstream zone of treated gases communicating with the outlet orifice, said lower end being on the upstream zone side.
  • the filter media integrates into the filling chamber and is easy to access to allow its replacement or a simple check of its state.
  • the plug which is commonly called oil plug is no longer independent of the crankcase separation system. Observation of the filter medium is systematic at each emptying and filling: this is important to put the user in confidence since we can not predict the life of a filter. In case of clogging or fouling (filter engulfed by a water / oil mixture) it suffices to unlock the cap, typically by a rotational movement.
  • the oil plug has a shape making it easier to grip for loosening. The locking can be achieved by a bayonet or a net.
  • the separating element extends between two flanges and is held completely in the interior volume of the oil filling chamber when the plug closes the oil filling opening.
  • the overall height of the device can be advantageously reduced since the filter media can be interposed inside the oil supply chamber, between the inlet and the outlet of the gas.
  • the insertable portion of the plug can cooperate with the outlet channel of the filtered gases.
  • the fixing elements of the plug are for example configured so that in the closed position, the angular position of the transverse orifice corresponds to that of the outlet orifice.
  • the second portion of the cap comprises at least one peripheral sealing element in contact with the oil filling chamber and sealingly separating the upstream zone and the downstream zone.
  • the oil filling chamber has on the side of said upper end an annular inner rim extending perpendicularly to the central axis, said peripheral sealing element comprising at least one annular flange leaning from waterproof way on the rim.
  • the seal can be obtained by a simple tightening in rotation of the cap to a level higher than that where are provided the cap retaining members (net, bayonet type element, etc.).
  • the cap internally comprises a flexible membrane placed either in a first position in which it allows communication between the inlet orifice and the outlet orifice, in a second position in which it prevents communication between the inlet orifice and the outlet orifice, the stopper comprising in addition, a vent opening for subjecting a first face of the flexible membrane to atmospheric pressure.
  • This flexible membrane thus prevents any excessive depression in the housing, which could cause an air intake from the outside to the housing thus inducing deterioration of the seals disposed between the housing and the engine block.
  • three functions oil filling, crankcase treatment and pressure regulation
  • the downstream zone is located at the upper end of the oil filling chamber, the separating element being made integral in rotation with the cap and being able to move in vertical translation relative to the plug. between a position remote from the plug, in which only the downstream zone communicates with the outlet orifice, and a close position of the plug, in which the crankcase gases present in the oil filling chamber can be evacuated by the outlet port without passing through the filter media.
  • the device thus provides a bypass to the outlet in case of overpressure of the housing or possible overpressure of the upstream zone due to a problem of fouling of the filter medium.
  • the separating element extends between an upper flange connected to the plug and a lower flange which is further from the plug and is integral with an oil collector, the filter media being coalescer of oil. So the drops of oil recovered by coalescence on the downstream side of the filter media can be recovered without being directly discharged into the upstream zone where crankcase gases flow.
  • the oil collector comprises an elastically deformable member for purging the collected oil.
  • the oil can be purged during the stopping of the engine, when the hydrostatic pressure generated by the level of the oil collected overrides the negative pressure difference between upstream and downstream.
  • the oil filling chamber is formed by the cylinder block and the cylinder head cover of the engine.
  • the oil filling chamber is formed by a tubular conduit.
  • the subject of the invention is also a stopper plug for an oil filling line for lubricating an internal combustion engine, intended for a separation device according to the invention.
  • This plug is in section in the form of a T and comprises a flattened grippable portion and an insertable portion on which is fixed the filter media.
  • the stopper can retain a compact outer shape.
  • This form is for example that of a disk facilitating the grip for loosening.
  • the separation element is a filter cartridge adapted for the treatment of crankcase gases which is simple in design and compact.
  • This separating element can be inserted in an oil filling chamber without contact with the side walls of the enclosure and can be easily controlled by simple manipulation of the plug with which it is associated.
  • the separation device 10 separates the liquid and possibly solid parts of certain materials produced by the internal combustion engine and which are directly from the housing.
  • this separating device 10 is disposed in an oil filling chamber in the form of a tubular pipe wall 11 opening at an upper end 11a at an opening 12 for the filling of lubricating oil. of the motor.
  • the separating device 10 can be placed in the CC head cover (as illustrated figure 5 ) or in an oil filling column (as illustrated by the Figures 1 to 4 ).
  • the pipe wall 11 has a inlet port 13 communicating directly via an inlet conduit 14 with the housing (not shown) of the internal combustion engine. It is therefore from this inlet 13 that the untreated crankcase gases arrive.
  • the pipe wall 11 has at its upper part a central axis A corresponding for example to an axis of symmetry of the opening 12.
  • a separating element 15 is provided for extracting crankcase gases from the liquid and solid particles.
  • the separating element 15 comprises a filtering medium 16 which extends between a first flange called upper flange 17 and a second flange called lower flange 18 in the example considered here.
  • the upper flange 17 is supported by a plug 20 for closing the opening 12.
  • the cap may be based on plastic material (s).
  • the separating element 15 delimits an upstream zone Z1 of untreated gases communicating with the inlet orifice 13 and a downstream zone Z2 of treated gases communicating with an outlet orifice S formed in the pipe wall 11.
  • the blow-by gases to be treated may be gases G which come from the high engine part and / or gases G 'which come from the low engine part.
  • the crankcase gases pass through the separating element 15 and emerge purified by the outlet cannula 21 towards the air intake.
  • the outlet cannula 21 In the case of integration into the CC head cover as illustrated in figure 5 there is no inlet pipe 14.
  • the gases G which come from the high motor part are conveyed by the inlet pipe 14, the gases G 'which come from the low motor part go up by a lower entry of the pipe element 11.
  • a specific pipe in connection with the low engine can join the inlet pipe 14.
  • the removable plug 20 has a gripping portion 22 and an insertable portion 23 penetrating into the interior volume of the pipe wall 11.
  • This insertable portion 23 comprises means for fixing the separation element 15.
  • the filter media 16 is thus placed in the extension of the plug 20 and can be removed with the latter.
  • the general shape of the gripping part is flattened to limit the height requirement outside the channel formed by the wall 11.
  • the attachment of the separating element 15 can be made removably as shown in FIG. figure 5 for example, using elastic tabs, clips, screwing system or insertion studs or any other suitable system. In this case only the separating element 15 can be replaced.
  • the separation element 15 may be an integral part of the plug 20.
  • the filtering medium is preferably a coalescer media. It can be rolled up or folded. It is understood that a superimposed and preferably coaxial arrangement of the plug 20 and the filter medium 16 facilitates the complete output of this assembly.
  • the plug 20 has a shoulder 24 or narrowing of similar section such that the outer contour of the gripping portion 22 is greater than the outer contour of the insertable portion 23.
  • a seal 25 may be fixed on the shoulder 24. This seal 25 comes into contact with the periphery of the oil filling opening 12.
  • a transverse bore 26 interposed between the upper flange 17 of the separating member 15 and the shoulder 24. The treated gases of the downstream zone Z2 pass through this drilling 26 then through the outlet port S to then flow to the air intake.
  • the separation between the upstream zone Z1 and the downstream zone Z2 is effected by a peripheral sealing element 30 in contact with the pipe wall 11.
  • This sealing element 30 is placed above the filter medium 16, at the level of the lower end of the plug 20 which is fixed the upper flange 17.
  • annular sealing flange 30 is placed between the plug 20 and the separating element 15 to prevent the passage of gases elsewhere than through the filter medium 16.
  • the flange 30 comes sealingly abut an annular rim 31 projecting or complementary flange towards the inside of the pipe wall 11.
  • this flange 31 extends for example perpendicularly to the central axis A.
  • the flange 31 enters a groove g of the insertable portion 23 formed between the annular flange 30 and the element locking 32.
  • the locking of the stopper can be achieved by means of a bayonet, a net or any other suitable restraint.
  • the collar 30 illustrated in FIG. figure 1 can be replaced by an O-ring T as shown in figure 4 , locally producing a radial seal between the upstream zone Z1 and the downstream zone Z2.
  • the collar 30 can be placed above or below the locking system of the stopper 20.
  • the flange 30 is for example made in the material of the plug 20 or may be made of elastomer overmolded to the plug 20. This improves the seal.
  • the outlet port S of the purified gases GP recovered in the downstream zone Z2 can be made between the collar 30 and the prehensile sealing portion 22 of the plug 20.
  • the outlet orifice S in connection with the outlet cannula 21 is formed in the body of the pipe wall 11 and not in the plug 20.
  • the seal 25 is fixed below the shoulder 4, on the insertable portion 23. This seal 25 comes radially in contact with the inside of the pipe wall 11.
  • the transverse bore 26 is interposed between the seal 25 and flange upper 17 of the separating element 15.
  • the separation between the upstream zone Z1 and the downstream zone Z2 is effected by the upper flange 17 which bears against the annular flange 31.
  • the upper flange 17 has an outside diameter slightly smaller than the diameter of the flange 17. Opening 12 for filling the oil and greater than the outside diameter of the lower flange 18.
  • the lower flange 18 is integral with an oil collector 33 fed via a central opening 34 of the lower flange 18.
  • the oil coalesced on the downstream side of the filter media 16 falls by gravity as illustrated by the arrow H in this collector 33 placed opposite the prehensile sealing portion 22 of the plug 20.
  • the bottom 35 of the collector 33 preferably has a large surface area with, for example, a diameter substantially equal to the outside diameter of the filter medium 16 to increase the oil content without excessive bulk in the axial direction.
  • the manifold 33 has a purge opening 35 closed by an elastic member 40 or a valve.
  • the pressure difference holds the elastic element 40 against the lower surface of the manifold 33.
  • the elastic member 40 moves away from the lower surface of the manifold 33, which allows the oil to flow to the oil sump. engine oil.
  • the elastic element 40 may consist, for example, of a spring blade or similar resilient return member.
  • the shape of the passage defined by the rim 31 may be wider on either side of a median plane.
  • the locking element is constituted in this case by two flange portions each having a shape corresponding to one of the extensions of the passage. This is a bayonet type closure.
  • the shape of the passage defined by the flange 31 is circular.
  • the locking can be obtained by screwing the plug 20 near the outlet of the pipe wall 11. Closing by clipping or snapping the plug 20 can also be achieved.
  • the separation device 10 has the same characteristics as that described above, in addition to the integration of a valve PRV (Pressure Regulation Valve) in the plug 20.
  • This valve can be formed essentially of a flexible membrane 41 which has an outer edge stuck or sealingly attached to the plug 20, so as to separate the downstream zone Z2 from an inner volume 200 of the plug 20 which is subjected to atmospheric pressure by means of a small orifice 42 venting formed in the gripping portion 22 of the plug 20.
  • This vent hole 42 is shown axially but may be placed differently.
  • the plug 20 is for example provided with a groove or circular groove in which is housed the outer edge of the membrane flexible 41.
  • the membrane 41 is biased by a spring 43 which bears on a wall of the bore 26 of the insertable portion 23.
  • the membrane is thus prestressed by this spring 43.
  • the diaphragm 41 moves to its seat 44. This displacement then creates a pressure drop that limits the vacuum upstream of the diaphragm 41.
  • the spring force is determined so that the diaphragm 41 is kept away from the outlet. a conduit 45 adjacent to the adjacent piercing 26.
  • the spring 43 may compress so that the membrane 41 covers the duct 45 and separates the downstream zone Z2 into two sectors: one in depression on the side of the filter media 16 and the other side of the outlet orifice which is then no longer or almost no longer supplied with gas by the separating device 10. A regulation is obtained by the valve thus formed.
  • the gases are discharged through the bore 26 which is in the form of an outlet channel opening between the gripping portion 22 of the plug 20 and the flange 30 sealing between the upstream zone Z1 and the downstream zone Z2.
  • This seal is obtained in the same way as for the example of the figure 1 .
  • the form illustrated in Figure 6A therefore also corresponds to the case of figure 3 .
  • the type of shape illustrated in FIG. Figure 6B can also be applied to a separation device 10 provided with a flexible diaphragm 41 for pressure regulation.
  • the thread lock mode as indicated in the figure 2 or a similar fixation can be used in this case.
  • the separation device 10 has the same functions and a structure analogous to that described in figure 3 .
  • the tightness between the upstream zone Z1 and the downstream zone Z2, on the other hand, is obtained by an O-ring T placed at the periphery of the insertable portion 23 of the plug 20, below the bore 26.
  • the orifice or bore 26 may be provided in the upper flange (17) of the separating element (15).
  • the separating device 10 is not placed inside a specific tubular duct but directly integrated with the motor's DC cover.
  • the oil filling chamber is then constituted by the body 1 of the cylinder head of the engine and the valve cover CC.
  • the cylinder head cover CC has a circular opening 12 surmounted by a tubular portion of revolution and axis A intended to receive the filler cap 20.
  • This tubular portion 11a constitutes the upper end 11a of the filling chamber.
  • the separating device 10 has, as in the previously described embodiments, a plug 20 with a flattened gripping portion 22 and an insertable portion 23 which penetrates into the filling aperture 12.
  • the plug 20 is in section in the general form of a relatively flattened T.
  • liquids such as water or oil are separated in the downstream zone Z2 and collected in the manifold 33.
  • the device 10 always has a separating element 15 connected to the plug 20.
  • This separating element 15 is here made integral rotation of the plug 20.
  • the filter medium 16 has a coalescent function for the liquid particles such as oil and water, and a filtration function of solid particles such as soot.
  • the outlet cannula 21 is made in the breech cover CC.
  • the upper flange 17 separates in its equilibrium state the upstream zone Z1 of the outlet orifice S.
  • the upper flange 17 is to be moved upwards when there is an overpressure in the casing and when the gases present in the body 1 of the cylinder head are at a sufficiently high pressure to lift the separating element 15 and this against the force exerted by the spring R.
  • the outlet port S is then directly accessible and the gases can then be directly routed to the outlet cannula 21 which is connected to the air intake of the internal combustion engine.
  • the spring R is disposed between the gripping part 22 and the separating element 15 so that the separating element 15 naturally obturates the access from the bottom to the outlet port S leading to the outlet pipe or cannula 21.
  • This closure by the upper flange 17 therefore forces the gases arriving through the lower end of the body 1 of the cylinder head to pass directly through the filter media 16 to then arrive in the downstream zone Z2 through which the filtered gases will then be directly routed to the air intake of the internal combustion engine via the outlet cannula 21.
  • the separating element 15 can move in translation relative to the plug 20 between a position distant from the upper end 11a of the filling chamber and a position close to the upper end 11a.
  • the fixing of the separating element 15 can be done using elastic pins 46 or similar retaining elements provided at the lower end of the gripping portion 23 of the plug 20. These elastic pins 46 form a defining stop for the separating element 15 a low or remote position relative to the cap 20. The lugs or radial projections of the upper flange 17 inward then bear against this stop.
  • the outer edge of the upper flange 17 rests on a transverse wall 47 so that only the downstream zone Z2 communicates directly with the outlet orifice S, this downstream zone Z2 being situated at the level of the upper end 11a. of the filling chamber.
  • the upper flange 17 of the separating element 15 is biased by the spring R downwards to allow the passage of the purified gas GP via the filter medium 16 to the outlet orifice S.
  • This derivation can also be carried out when the separating element 15 or more exactly its filter medium 16 is fouled and can no longer ensure proper separation.
  • the casing gases G can no longer be filtered and pass through the filter element 16, so that the overpressure of the gases in the upstream zone Z1 will cause the separation element 15 to rise. against the force exerted by the spring R so as to put in direct communication the inlet pipe 14 with the outlet port S gas.
  • One of the advantages of the invention is to provide an effective separation of the crankcase gases closer to the engine, with the ability to easily control the condition of the filter media and if necessary replace it.
  • the size of the separating device 10 is furthermore greatly reduced since separation is effected in the oil filling line, which is an already existing element.

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Abstract

Le dispositif de séparation (10) pour filtrer des gaz de carter comprend une enceinte (11) de remplissage d'huile comportant une extrémité supérieure (11a) présentant un axe central (A) de révolution et une extrémité inférieure, une pièce formant bouchon (20) amovible pour obturer ladite extrémité supérieure, un élément de séparation (15) comprenant un média filtrant (16) et rattaché au bouchon (20). Ladite enceinte (11) est en communication avec le carter du moteur et présente un orifice de sortie (S) pour l'évacuation de gaz, l'élément de séparation (15) délimitant une zone amont (Z1) de gaz non traités communiquant avec le carter moteur et une zone aval (Z2) de gaz traités communiquant avec l'orifice de sortie. Avantageusement, l'ouverture de l'extrémité supérieure (11a) est l'ouverture (12) de remplissage d'huile pour la lubrification dudit moteur.

Description

    DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
  • La présente invention est relative aux dispositifs de séparation d'éléments en suspension dans un gaz issu d'un carter de moteur à combustion interne. Le domaine d'application de l'invention concerne en particulier la séparation de liquide des gaz de carter dans les moteurs thermiques des véhicules routiers (ex : automobiles, poids lourds, motocyclette), bateaux ou moteurs thermiques industriels (groupe électrogène par exemple).
    • ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION
  • Les matières issues du carter sont notamment constituées, d'une part, d'une partie liquide telle qu'un aérosol dont la distribution en nombre de gouttelettes est centrée, par exemple, aux environs de 0,6 µm et d'un film d'huile déposé sur les parois du carter, et d'autre part, d'une partie gazeuse telle que des vapeurs de carburant, d'eau ou d'huile, et enfin d'une partie solide telle que des suies en suspension dans le gaz ou dans le liquide contenues dans le carter.
  • A cause des fuites à la segmentation et au niveau des soupapes, des gaz chargés d'imbrûlés s'introduisent dans le carter moteur provoquant une augmentation de la pression du carter moteur. Afin d'éviter que cette pression à l'intérieur du carter ne devienne trop importante, ces gaz doivent être évacués tout en sachant que la réglementation imposée interdit que l'évacuation des gaz ne se fasse dans l'environnement. Ainsi, de manière connue en soi le carter est relié à l'admission d'air du moteur à combustion interne via un dispositif de séparation afin d'évacuer en continu ces gaz ; c'est ce que l'on appelle plus communément le circuit de recyclage des gaz de carter ou gaz de blow-by par l'homme du métier.
  • Différents moyens de séparation de gaz de carter sont employés dans l'art antérieur, parmi lesquels on peut distinguer quatre grandes familles.
  • Une première famille rassemble les systèmes à chicanes. Un réseau de chicanes est formé de plusieurs plaques disposées de façon à accélérer et dévier brutalement le flux de gaz. Il en résulte une agglutination des gouttes d'huile sur ces plaques après impact et donc le déshuilage du gaz. Un clapet de régulation de pression PRV (Pressure Regulating Valve) est généralement placé en aval des chicanes. Ces systèmes sont généralement disposés dans le couvre-culasse ou dans une boîte fixée au moteur. Ces systèmes n'engendrent que peu de perte de charge. Ils sont cependant peu efficaces pour la séparation d'aérosols d'huile très fins.
  • Une deuxième famille rassemble les dispositifs à cyclone(s). Le volume conique dans lequel pénètre le gaz par une entrée tangentielle permet l'accélération et la mise en rotation du gaz. Cette rotation provoque l'impaction des gouttes d'huile sur les parois du cyclone, tandis que la phase gazeuse est évacuée par la sortie prévue au centre. Ces dispositifs sont montés soit dans une boite spécifique fixée au moteur, soit dans le module d'huile ou soit dans le couvre culasse. Ces systèmes sont peu efficaces. Ils se complexifient par l'ajout de clapets d'ouverture progressive des cellules cycloniques avec le débit de gaz. Le clapet de régulation de pression est souvent superposé aux cyclones.
  • Une troisième famille regroupe les systèmes séparateurs centrifuges. Des tels systèmes comportent un réseau de disques ou des coupelles tournant autour d'un axe de rotation. Les gaz de carter sont mis en rotation par la rotation du système. Les gouttelettes d'huile sont expulsées vers l'extérieur, radialement, alors que les gaz épurés sortent au centre du système séparateur. Ces systèmes sont typiquement mis en rotation soit par un moteur électrique soit par l'arbre à came ou le vilebrequin, soit par une roue Pelton utilisant la pression d'huile moteur. Ce sont des séparateurs très efficaces et ne générant pas ou peu de perte de charge. Ils sont placés dans une boîte fixée au moteur ou bien intégrés au carter cylindre ou distribution. Le clapet de régulation de pression est superposé au séparateur ou bien déporté.
  • Une quatrième famille regroupe les filtres coalesceurs. Ces filtres comprennent un réseau de fibres permettant la capture des fines gouttelettes d'huile. Les gouttelettes d'huile se regroupent ensuite pour former de plus grosses gouttes capables de glisser par gravité le long du média. Ces filtres sont typiquement placés dans un boîtier fixé au moteur, dans le module de filtration d'huile ou dans le couvre-culasse. Ils sont efficaces (efficacité de séparation de 50 à 80 %) mais peuvent s'encrasser et génèrent de la perte de charge. Le clapet de régulation de pression est souvent superposé au filtre coalesceur.
  • Dans cette quatrième famille, et comme décrit dans le document WO 00/71862 , on connaît des filtres séparateurs d'huile pour la purification des gaz de carter, qui permettent l'enlèvement et le remplacement de l'élément séparateur. Il est prévu pour cela un boîtier de filtre spécifique raccordé à une canalisation de retour d'huile et comprenant un couvercle auquel est fixée une cartouche filtrante. Ce type de filtre séparateur destiné aux gaz de carter est cependant encombrant : il occupe autant de place qu'un filtre à huile. Cet inconvénient en limite l'utilisation.
  • A la problématique d'encombrement s'ajoute le soucis d'installer le séparateur le plus près possible du moteur pour éviter un refroidissement des gaz durant leur parcours jusqu'au séparateur. Le refroidissement est indésirable en raison de la condensation d'eau qui se produit alors en amont du séparateur. Cette eau peut former avec l'huile un amalgame hétérogène (couramment désigné par l'homme du métier sous le terme de « sludge ») susceptible d'obstruer notamment les canalisations et les clapets.
  • Il est connu, par le document US 2006/081229 , un dispositif filtrant agencé au niveau d'une goulotte de remplissage d'huile, avec un élément filtrant fixé entre la paroi externe de la goulotte et un long tube central de remplissage. L'encombrement de ce dispositif filtrant reste cependant important.
    • DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION
  • La présente invention a pour but de pallier un ou plusieurs des inconvénients susmentionnés en proposant un dispositif de filtration d'éléments en suspension dans un gaz issu d'un carter moteur, qui soit d'encombrement minime et dont la partie filtrante puisse être remplacée.
  • A cet effet, l'invention concerne un dispositif de séparation d'éléments en suspension dans un gaz issu d'un carter de moteur à combustion interne, comprenant au moins une enceinte de remplissage d'huile comportant une extrémité supérieure présentant un axe central de révolution et une extrémité inférieure, une pièce formant bouchon amovible pour obturer ladite extrémité supérieure, un élément de séparation comprenant un média filtrant, ladite enceinte de remplissage d'huile étant en communication avec le carter du moteur et présentant en outre un orifice de sortie pour l'évacuation de gaz traités, l'extrémité supérieure de ladite enceinte définissant lorsque le bouchon est enlevé une ouverture de remplissage d'huile pour la lubrification dudit moteur, ladite extrémité inférieure communiquant avec le carter d'huile dudit moteur, caractérisé en ce que l'élément de séparation est porté par le bouchon amovible, l'élément de séparation délimitant une zone amont de gaz non traités communiquant avec le carter moteur et une zone aval de gaz traités communiquant avec l'orifice de sortie, ladite extrémité inférieure étant du côté de la zone amont.
  • Grâce à ces dispositions, le média filtrant s'intègre dans l'enceinte de remplissage et est facile d'accès pour permettre son remplacement ou une simple vérification de son état. Ainsi, le bouchon qu'on appelle communément bouchon d'huile n'est plus indépendant du système de séparation des gaz de carter. L'observation du média filtrant est systématique à chaque vidange et à chaque remplissage : ceci est important pour mettre en confiance l'utilisateur puisque l'on ne peut pas prévoir la durée de vie d'un filtre. En cas de colmatage ou encrassement (filtre englué par une mixture eau/huile) il suffit de déverrouiller le bouchon, typiquement par un mouvement de rotation. Le bouchon d'huile a une forme facilitant la prise ne main pour le desserrage. Le verrouillage peut être réalisé par une baïonnette ou un filet.
  • Selon une autre particularité, l'élément de séparation s'étend entre deux flasques et est maintenu complètement dans le volume intérieur de l'enceinte de remplissage d'huile lorsque le bouchon obture l'ouverture de remplissage d'huile. L'encombrement en hauteur du dispositif peut être avantageusement réduit puisque le média filtrant peut être interposé à l'intérieur de l'enceinte d'alimentation en huile, entre l'entrée et la sortie des gaz.
  • Selon une autre particularité, le bouchon amovible se présente en deux parties en position d'obturation :
    • une première partie préhensible placée à l'extérieur de l'élément de canalisation; et
    • une deuxième partie pénétrant à l'intérieur de l'enceinte de remplissage d'huile, permettant de rendre solidaire du bouchon l'élément de séparation, et présentant un orifice transversal à travers lequel la zone aval communique avec l'orifice de sortie
  • Ainsi, la partie insérable du bouchon peut coopérer avec le canal de sortie des gaz filtrés. Les éléments de fixation du bouchon sont par exemple configurés de façon telle qu'en position obturée, la position angulaire de l'orifice transversal corresponde à celle de l'orifice de sortie.
  • Selon une autre particularité, la deuxième partie du bouchon comporte au moins un élément d'étanchéité périphérique en contact avec l'enceinte de remplissage d'huile et séparant de façon étanche la zone amont et la zone aval. Ainsi, le passage des gaz de carter à travers le média filtrant est rendu obligatoire.
  • Selon une autre particularité, l'enceinte de remplissage d'huile présente du côté de ladite extrémité supérieure un rebord interne annulaire s'étendant perpendiculairement à l'axe central, ledit élément d'étanchéité périphérique comportant au moins une collerette annulaire s'appuyant de façon étanche sur le rebord. Ainsi, l'étanchéité peut être obtenue par un simple serrage en rotation du bouchon à un niveau supérieur à celui où sont prévus les organes de retenue du bouchon (filet, élément de type baïonnette, etc.).
  • Selon une autre particularité, le bouchon comprend intérieurement une membrane flexible placée soit dans une première position dans laquelle elle permet une communication entre l'orifice d'entrée et l'orifice de sortie, soit dans une deuxième position dans laquelle elle empêche la communication entre l'orifice d'entrée et l'orifice de sortie, le bouchon comportant en outre un orifice de mise à l'air pour soumettre à la pression atmosphérique une première face de la membrane flexible. Cette membrane flexible empêche donc toute dépression trop importante dans le carter, ce qui serait susceptible de provoquer un appel d'air depuis l'extérieur vers le carter en induisant donc une détérioration des joints d'étanchéité disposés entre le carter et le bloc moteur. Dans ce mode de réalisation, on comprend que trois fonctions (remplissage d'huile, traitement des gaz de carter et régulation de pression) sont intégrées en un seul endroit.
  • Selon une autre particularité, la zone aval se situe au niveau de l'extrémité supérieure de l'enceinte de remplissage d'huile, l'élément de séparation étant rendu solidaire en rotation du bouchon et pouvant se déplacer en translation verticale par rapport au bouchon entre une position distante du bouchon, dans laquelle seule la zone aval communique avec l'orifice de sortie, et une position rapprochée du bouchon, dans laquelle les gaz de carter présents dans l'enceinte de remplissage d'huile peuvent être évacués par l'orifice de sortie sans traverser le média filtrant. Le dispositif fournit ainsi une dérivation vers la sortie en cas de surpression du carter ou éventuelle surpression de la zone amont due à un problème d'encrassement du média filtrant.
  • Selon une autre particularité, l'élément de séparation s'étend entre un flasque dit supérieur relié au bouchon et un flasque dit inférieur qui est plus éloigné du bouchon et est solidaire d'un collecteur d'huile, le média filtrant étant coalesceur d'huile. Ainsi les gouttes d'huile récupérées par la coalescence sur le côté aval du média filtrant peuvent être récupérées sans être directement déversées dans la zone amont où circulent des gaz de carter.
  • Selon une autre particularité, le collecteur d'huile comporte un organe élastiquement déformable permettant de purger l'huile collectée. Avantageusement, l'huile peut être purgée lors de l'arrêt du moteur, lorsque la pression hydrostatique générée par le niveau de l'huile collectée passe outre la différence négative de pression entre l'amont et l'aval.
  • Selon une autre particularité, l'enceinte de remplissage d'huile est réalisée par le bloc culasse et le couvre-culasse du moteur.
  • Selon une autre particularité, l'enceinte de remplissage d'huile est réalisée par une conduite tubulaire.
  • Par ailleurs, l'invention a également pour objet un bouchon obturateur d'une conduite de remplissage d'huile pour la lubrification d'un moteur à combustion interne, destiné à un dispositif de séparation selon l'invention. Ce bouchon se présente en section sous la forme d'un T et comporte une partie préhensible aplatie et une partie insérable sur laquelle est fixé le média filtrant.
  • Selon une autre particularité, le bouchon présente :
    • un rétrécissement de contour extérieur tel que le contour extérieur de la partie préhensible du bouchon est plus grand que le contour extérieur de la partie insérable du bouchon au niveau du débouché de la conduite ; et
    • un orifice transversal interposé entre l'élément de séparation et ledit rétrécissement.
  • Ainsi, le bouchon peut conserver une forme extérieure compacte. Cette forme est par exemple celle d'un disque facilitant la prise en main pour un desserrage.
  • L'invention a également pour objet un élément de séparation d'éléments en suspension dans un gaz comprenant un média filtrant, destiné à être disposé dans le bouchon susmentionné, l'élément de séparation présentant un axe central de révolution autour duquel est disposé le média filtrant et étant caractérisé en ce qu'il comporte :
    • un flasque supérieur formant une extrémité supérieure de l'élément de séparation ;
    • un flasque inférieur, le média filtrant étant interposé entre le flasque supérieur et le flasque inférieur ; et
    • un collecteur d'huile s'étendant axialement depuis le flasque inférieur et formant une extrémité inférieure de l'élément de séparation.
  • Ainsi, l'élément de séparation constitue une cartouche de filtration adaptée pour le traitement des gaz de carter qui est simple de conception et peu encombrante. Cet élément de séparation peut s'insérer dans une enceinte de remplissage d'huile sans contact avec les parois latérales de l'enceinte et peut être contrôlée facilement par simple manipulation du bouchon auquel elle est associée.
    • BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en regard des dessins joints dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale du dispositif de séparation selon un premier mode de réalisation conforme à l'invention ;
    • la figure 2 est une vue schématique en coupe axiale d'un second mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention ;
    • la figure 3 est une vue schématique en coupe axiale du dispositif selon un troisième mode de réalisation conforme à l'invention ;
    • la figure 4 est une vue schématique en coupe axiale du dispositif selon un quatrième mode de réalisation de l'invention ;
    • la figure 5 est une vue schématique en coupe axiale du dispositif selon un cinquième mode de réalisation de l'invention ;
    • la figure 6A est une vue suivant la coupe VIA-VIA des figures respectives 1 et 3 ;
    • la figure 6B est une vue suivant la coupe VIB-VIB de la figure 2.
    DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES DE L'INVENTION
  • Sur les différentes figures, des références identiques indiquent des éléments identiques ou similaires.
  • En référence aux figures 1 à 5, le dispositif de séparation 10 permet de séparer les parties liquides et éventuellement solides de certaines matières produites par le moteur à combustion interne et qui sont directement issues du carter.
  • Sur les figures 1 à 4, ce dispositif de séparation 10 est disposé dans une enceinte de remplissage d'huile se présentant sous la forme d'une paroi de canalisation 11 tubulaire débouchant à une extrémité supérieure 11a au niveau d'une ouverture 12 servant au remplissage d'huile de lubrification du moteur. De manière non limitative, le dispositif de séparation 10 peut être placé intégré dans le couvre-culasse CC (comme illustré figure 5) ou dans une colonne de remplissage d'huile (comme illustré par les figures 1 à 4). La paroi de canalisation 11 présente un orifice d'entrée 13 communiquant directement via une conduite d'entrée 14 avec le carter (non représenté) du moteur à combustion interne. C'est donc à partir de cet orifice d'entrée 13 qu'arrivent les gaz de carter non traités. La paroi de canalisation 11 présente au niveau de sa partie supérieure un axe central A correspondant par exemple à un axe de symétrie de l'ouverture 12.
  • Dans le volume intérieur défini par la paroi de canalisation 11, un élément de séparation 15 est prévu pour extraire des gaz de carter des particules liquides et solides. L'élément de séparation 15 comporte un média filtrant 16 qui s'étend entre un premier flasque appelé flasque supérieur 17 et un deuxième flasque appelé flasque inférieur 18 dans l'exemple considéré ici.
  • Comme on peut le voir, le flasque supérieur 17 est supporté par un bouchon 20 servant à obturer l'ouverture 12. Le bouchon peut être à base de matière(s) plastiques(s). Dans la position d'obturation du bouchon 20, l'élément de séparation 15 délimite une zone amont Z1 de gaz non traités communiquant avec l'orifice d'entrée 13 et une zone aval Z2 de gaz traités communiquant avec un orifice de sortie S formé dans la paroi de canalisation 11.
  • Comme illustré par les flèches, les gaz de blow-by à traiter peuvent être des gaz G qui proviennent de la partie haut moteur et/ou des gaz G' qui proviennent de la partie bas moteur. Les gaz de carter traversent l'élément de séparation 15 et ressortent épurés par la canule de sortie 21 vers l'admission d'air. Dans le cas d'une intégration dans le couvre-culasse CC comme illustré à la figure 5, il n'y a pas de conduite d'entrée 14.
  • Tandis que les gaz G qui proviennent de la partie haut moteur sont acheminés par la conduite d'entrée 14, les gaz G' qui proviennent de la partie bas moteur remontent par une entrée plus basse de l'élément de canalisation 11. Alternativement ou de façon complémentaire, une conduite spécifique en liaison avec le bas moteur peut rejoindre la conduite d'entrée 14.
  • Comme illustré dans les figures, le bouchon 20 amovible présente une partie préhensible 22 et une partie insérable 23 pénétrant dans le volume intérieur de la paroi de canalisation 11. Cette partie insérable 23 comprend des moyens de fixation de l'élément de séparation 15. Le média filtrant 16 est placé ainsi dans le prolongement du bouchon 20 et peut être ressorti avec ce dernier. La forme générale de la partie préhensible est aplatie pour limiter l'encombrement en hauteur à l'extérieur du canal formé par la paroi 11. La fixation de l'élément de séparation 15 peut être réalisée de façon amovible comme illustré à la figure 5 par exemple, à l'aide de languettes élastiques, clips, système de vissage ou à plots d'insertion ou tout autre système adapté. Dans ce cas seul l'élément de séparation 15 peut être remplacé. Alternativement, l'élément de séparation 15 peut être partie intégrante du bouchon 20. Le média filtrant est préférentiellement un média coalesceur. Il peut être enroulé ou plissé. On comprend qu'un agencement superposé et préférentiellement coaxial du bouchon 20 et du média filtrant 16 facilite la sortie complète de cet ensemble.
  • Dans l'exemple de la figure 1, le bouchon 20 présente un épaulement 24 ou rétrécissement de section analogue tel que le contour extérieur de la partie préhensible 22 est plus grand que le contour extérieur de la partie insérable 23. Un joint 25 peut être fixé sur l'épaulement 24. Ce joint 25 vient en contact avec le pourtour de l'ouverture 12 de remplissage d'huile. Dans la partie insérable 23 est prévu un perçage transversal 26 interposé entre le flasque supérieur 17 de l'élément de séparation 15 et l'épaulement 24. Les gaz traités de la zone aval Z2 passent à travers ce perçage 26 puis à travers l'orifice de sortie S pour circuler ensuite vers l'admission d'air.
  • La séparation entre la zone amont Z1 et la zone aval Z2 est réalisée par un élément d'étanchéité 30 périphérique en contact avec la paroi de canalisation 11. Cet élément d'étanchéité 30 est placé au-dessus du média filtrant 16, au niveau de l'extrémité inférieure du bouchon 20 où est fixé le flasque supérieur 17.
  • En référence à la figure 1, une collerette 30 annulaire d'étanchéité est placée entre le bouchon 20 et l'élément de séparation 15 pour éviter le passage de gaz ailleurs qu'à travers le média filtrant 16. En position d'obturation du bouchon 20, la collerette 30 vient s'appuyer de façon étanche sur un rebord annulaire 31 saillant ou collerette complémentaire vers l'intérieur de la paroi de canalisation 11. Dans le mode de réalisation de la figure 1, ce rebord 31 s'étend par exemple perpendiculairement à l'axe central A. Lors de l'obturation du bouchon 20, le rebord 31 rentre dans une gorge g de la partie insérable 23 formée entre la collerette 30 annulaire et l'élément de verrouillage 32. Le verrouillage du bouchon peut être obtenu à l'aide d'une baïonnette, d'un filet ou toute autre organe de retenue adapté.
  • On comprend que la collerette 30 illustré à la figure 1 peut être remplacée par un joint torique T tel qu'illustré à la figure 4, réalisant localement une étanchéité radiale entre la zone amont Z1 et la zone aval Z2. La collerette 30 peut être placée au dessus ou en dessous du système de verrouillage du bouchon 20.
  • La collerette 30 est par exemple réalisée dans la matière du bouchon 20 ou peut être réalisée en élastomère surmoulé au bouchon 20. Ceci améliore l'étanchéité. L'orifice de sortie S des gaz épurés GP récupérés dans la zone aval Z2 peut se faire entre la collerette 30 et la partie obturante préhensible 22 du bouchon 20. Afin de permettre un retrait aisé de l'ensemble, l'orifice de sortie S en liaison avec la canule de sortie 21 est réalisé dans le corps du de la paroi de canalisation 11 et non dans le bouchon 20.
  • Dans le mode de réalisation de la figure 2, le joint 25 est fixé en dessous de l'épaulement 4, sur la partie insérable 23. Ce joint 25 vient radialement en contact avec l'intérieur de la paroi de canalisation 11. Le perçage transversal 26 est interposé entre le joint 25 et flasque supérieur 17 de l'élément de séparation 15.
  • Comme cela est visible sur la figure 2, la séparation entre la zone amont Z1 et la zone aval Z2 est réalisée par le flasque supérieur 17 qui vient s'appuyer sur le rebord annulaire 31. Dans ce cas, le flasque supérieur 17 présente un diamètre extérieur légèrement inférieur au diamètre de l'ouverture 12 de remplissage d'huile et supérieur au diamètre extérieur du flasque inférieur 18.
  • En référence aux figures 1 et 2, le flasque inférieur 18 est solidaire d'un collecteur d'huile 33 alimenté via une ouverture centrale 34 du flasque inférieur 18. L'huile coalescée du côté aval du média filtrant 16 tombe par gravité comme illustré par la flèche H dans ce collecteur 33 placé à l'opposé de la partie obturatrice préhensible 22 du bouchon 20. Le fond 35 du collecteur 33 présente préférentiellement une surface importante avec par exemple un diamètre sensiblement égal au diamètre extérieur du média filtrant 16 pour augmenter la contenance en huile sans encombrement excessif dans la direction axiale.
  • Le collecteur 33 présente une ouverture de purge 35 obturée par un élément élastique 40 ou une valve. Lors du fonctionnement du moteur, la différence de pression maintient l'élément élastique 40 contre la surface inférieure du collecteur 33. Lors de l'arrêt du moteur, les pressions s'équilibrent et, sous le poids de l'huile contenue dans le collecteur 33, l'élément élastique 40 s'éloigne de la surface inférieure du collecteur 33, ce qui permet à l'huile de s'écouler vers le carter d'huile moteur. L'élément élastique 40 peut être constitué par exemple d'une lame ressort ou organe de rappel élastique analogue.
  • En référence aux figures 1 et 6A, la forme du passage définie par le rebord 31 peut être plus étendue de part et d'autre d'un plan médian. L'élément de verrouillage est constitué dans ce cas par deux portions de collerette ayant chacune une forme correspondante à une des extensions du passage. Il s'agit d'une fermeture de type à baïonnette.
  • Dans l'exemple des figures 2 et 6B, la forme du passage définie par le rebord 31 est circulaire. Le verrouillage peut être obtenu par un vissage du bouchon 20 près du débouché de la paroi de canalisation 11. Une obturation par clipsage ou encliquetage du bouchon 20 peut aussi être réalisée.
  • En référence maintenant aux figures 3 et 4, le dispositif de séparation 10 possède les mêmes caractéristiques que celui décrit ci-dessus avec en plus l'intégration d'un clapet PRV (Pressure Regulation Valve) dans le bouchon 20. Ce clapet peut être formé essentiellement d'une membrane flexible 41 qui présente un bord externe coincé ou fixé de manière étanche au bouchon 20, de façon à séparer la zone aval Z2 d'un volume intérieur 200 du bouchon 20 qui est soumis à la pression atmosphérique grâce à un petit orifice 42 de mise à l'air formé dans la partie préhensible 22 du bouchon 20. Cet orifice 42 de mise à l'air est représenté axial mais peut aussi bien être placé de façon différente. Le bouchon 20 est par exemple pourvu d'une rainure ou gorge circulaire dans laquelle vient se loger le bord externe de la membrane flexible 41.
  • Dans l'exemple des figures 3 et 4, la membrane 41 est sollicitée par un ressort 43 qui prend appui sur une paroi du perçage 26 de la partie insérable 23. La membrane est ainsi précontrainte par ce ressort 43. Lorsque l'aspiration à l'admission augmente, la membrane 41 se déplace vers son siège 44. Ce déplacement crée alors une perte de charge qui permet de limiter la dépression en amont de la membrane 41. Dans les conditions de fonctionnement habituelles, la force du ressort est déterminée pour que la membrane 41 soit maintenue à distance du débouché d'un conduit 45 adjacent au perçage 26 adjacent. En cas de forte dépression dans la zone amont Z1, le ressort 43 peut se comprimer de façon telle que la membrane 41 recouvre le conduit 45 et sépare la zone aval Z2 en deux secteurs : l'un en dépression du côté du média filtrant 16 et l'autre du côté de l'orifice de sortie qui n'est alors plus ou quasiment plus alimenté en gaz par le dispositif de séparation 10. On obtient une régulation par le clapet ainsi formé.
  • Dans le mode de réalisation de la figure 3, les gaz sont évacués par le perçage 26 qui se présente sous la forme d'un canal de sortie débouchant entre la partie préhensible 22 du bouchon 20 et la collerette 30 réalisant l'étanchéité entre la zone amont Z1 et la zone aval Z2. Cette étanchéité est obtenue de la même façon que pour l'exemple de la figure 1. La forme illustrée à la figure 6A correspond donc aussi au cas de la figure 3. En variante, le type de forme illustré à la figure 6B peut aussi s'appliquer à un dispositif de séparation 10 muni d'une membrane 41 flexible de régulation de pression. Le mode de verrouillage par filetage tel qu'indiqué à la figure 2 ou une fixation analogue peuvent être utilisés dans ce cas.
  • En référence à la figure 4, le dispositif de séparation 10 possède les mêmes fonctions et une structure analogue à celui décrit à la figure 3. L'étanchéité entre la zone amont Z1 et la zone aval Z2 est en revanche obtenue par un joint torique T placé en périphérie de la partie insérable 23 du bouchon 20, en dessous du perçage 26.
  • Dans une variante aux formes de réalisation illustrées par les figures 1 à 4, l'orifice ou perçage 26 peut être prévu dans le flasque supérieur (17) de l'élément de séparation (15).
  • Un mode de réalisation de l'invention va à présent être plus particulièrement décrit en liaison avec la figure 5.
  • Dans ce mode de réalisation, le dispositif de séparation 10 n'est pas placé à l'intérieur d'une canalisation tubulaire spécifique mais directement intégré au couvre-culasse CC du moteur. L'enceinte de remplissage d'huile est alors constituée par le corps 1 de culasse du moteur et le couvre-culasse CC. Le couvre culasse CC présente une ouverture circulaire 12 surmontée d'une partie tubulaire de révolution et d'axe A destinée à recevoir le bouchon 20 de remplissage. Cette partie tubulaire 11a constitue l'extrémité supérieure 11a de l'enceinte de remplissage.
  • Le dispositif de séparation 10 présente comme dans les modes de réalisation précédemment décrits un bouchon 20 avec une partie préhensible 22 aplatie et une partie insérable 23 qui pénètre dans l'ouverture 12 de remplissage. Le bouchon 20 se présente en section sous la forme générale d'un T relativement aplati. Dans cette forme de réalisation, les liquides comme l'eau ou l'huile sont séparés dans la zone aval Z2 et collectés dans le collecteur 33. Le dispositif 10 présente toujours un élément de séparation 15 raccordé au bouchon 20. Cet élément de séparation 15 est ici rendu solidaire en rotation du bouchon 20. Comme pour les précédents modes de réalisation, le média filtrant 16 exerce une fonction coalescente pour les particules liquides telles que l'huile et l'eau, et une fonction de filtration de particules solides telles des suies. On remarquera que dans ce mode de réalisation, la canule de sortie 21 est réalisée dans le couvre-culasse CC.
  • Comme pour les modes de réalisation illustrés par les figures 1 à 4, le flasque supérieur 17 sépare dans son état d'équilibre la zone amont Z1 de l'orifice de sortie S. Cependant dans ce mode de réalisation, le flasque supérieur 17 est appelé à être déplacé vers le haut lorsqu'il existe une surpression dans le carter et lorsque les gaz présents dans le corps 1 de culasse sont à une pression suffisamment importante pour soulever l'élément de séparation 15 et ce à l'encontre de l'effort exercé par le ressort R. Lorsque cet élément de séparation 15 est déplacé vers le haut, l'orifice de sortie S est alors accessible directement et les gaz peuvent alors être directement acheminés vers la canule de sortie 21 qui est reliée à l'admission d'air du moteur à combustion interne.
  • Dans l'exemple considéré ici, le ressort R est disposé entre la partie préhensible 22 et l'élément de séparation 15 de telle sorte que l'élément de séparation 15 vient naturellement obturer l'accès par le bas à l'orifice de sortie S menant à la conduite ou canule de sortie 21. Cette obturation par le flasque supérieur 17 oblige donc les gaz arrivant par l'extrémité inférieure du corps 1 de culasse de traverser directement le média filtrant 16 pour arriver ensuite dans la zone aval Z2 par lequel les gaz filtrés seront ensuite directement acheminés vers l'admission d'air du moteur à combustion interne via la canule de sortie 21.
  • On comprend que l'élément de séparation 15 peut se déplacer en translation par rapport au bouchon 20 entre une position distante de l'extrémité supérieure 11a de l'enceinte de remplissage et une position rapprochée de l'extrémité supérieure 11a. Pour cela, la fixation de l'élément de séparation 15 peut se faire à l'aide d'ergots élastiques 46 ou éléments de retenue similaires prévus à l'extrémité inférieure de la partie préhensible 23 du bouchon 20. Ces ergots élastiques 46 forment une butée définissant pour l'élément de séparation 15 une position basse ou distante par rapport au bouchon 20. Des ergots ou projections radiales du flasque supérieur 17 vers l'intérieur viennent alors en appui sur cette butée.
  • Dans la position distante, le bord externe du flasque supérieur 17 repose sur une paroi transversale 47 de façon que seule la zone aval Z2 communique directement avec l'orifice de sortie S, cette zone aval Z2 se situant au niveau de l'extrémité supérieure 11a de l'enceinte de remplissage. Comme cela est visible sur la figure 5, le flasque supérieur 17 de l'élément de séparation 15 est sollicité par le ressort R vers le bas pour permettre le passage des gaz épurés GP via le média filtrant 16 vers l'orifice de sortie S.
  • Une surpression des gaz de carter G relève le flasque supérieur 17 pour définir ainsi une dérivation ou by-pass vers la sortie. Dans cette position rapprochée du flasque supérieur 17 par rapport à l'extrémité 11a, on comprend que les gaz de carter G arrivant par l'orifice d'entrée 13 peuvent être évacués par l'orifice de sortie S sans traverser le média filtrant 16.
  • Cette dérivation peut également s'effectuer lorsque l'élément de séparation 15 ou plus exactement son média filtrant 16 est encrassé et ne peut plus donc assurer une séparation convenable. Dans ce cas, les gaz de carter G ne pourront plus être filtrés et traverser l'élément filtrant 16, si bien que la surpression des gaz dans la zone amont Z1 provoquera le soulèvement de l'élément de séparation 15 à l'encontre de l'effort exercé par le ressort R de manière à mettre en communication directe la conduite d'entrée 14 avec l'orifice de sortie S des gaz.
  • Un des avantages de l'invention est de fournir une séparation efficace des gaz de carter au plus près du moteur, avec la faculté de contrôler facilement l'état du média filtrant et le cas échéant de le remplacer. L'encombrement du dispositif de séparation 10 est en outre fortement réduit puisque l'on procède à la séparation dans la conduite de remplissage d'huile qui est un élément déjà existant.
  • Il doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué.

Claims (13)

  1. Dispositif de séparation (10) d'éléments en suspension dans un gaz issu d'un carter de moteur à combustion interne, comprenant au moins une enceinte (1, 11) de remplissage d'huile comportant une extrémité supérieure (11a) présentant un axe central (A) de révolution et une extrémité inférieure (11b), une pièce formant bouchon (20) amovible pour obturer ladite extrémité supérieure (11a), un élément de séparation (15) comprenant un média filtrant (16), ladite enceinte (1, 11) de remplissage d'huile étant en communication avec le carter du moteur et présentant en outre un orifice de sortie (S) pour l'évacuation de gaz traités, l'extrémité supérieure (11a) de ladite enceinte (1, 11) définissant lorsque le bouchon (20) est enlevé une ouverture (12) de remplissage d'huile pour la lubrification dudit moteur, ladite extrémité inférieure (11b) communiquant avec le carter d'huile dudit moteur, caractérisé en ce que l'élément de séparation (15) est porté par le bouchon (20) amovible, l'élément de séparation (15) délimitant une zone amont (Z1) de gaz non traités communiquant avec le carter moteur et une zone aval (Z2) de gaz traités communiquant avec l'orifice de sortie (S), ladite extrémité inférieure (11b) étant du côté de la zone amont (Z1).
  2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'élément de séparation (15) s'étend entre deux flasques (17, 18) et est maintenu complètement dans le volume intérieur de l'enceinte (1, 11) de remplissage d'huile lorsque le bouchon (20) obture l'ouverture (12) de remplissage d'huile.
  3. Dispositif selon une des revendications 1 et 2, dans lequel le bouchon (20) amovible se présente en deux parties en position d'obturation :
    - une première partie (22) préhensible placée à l'extérieur de l'élément de canalisation; et
    - une deuxième partie (23) pénétrant à l'intérieur de l'enceinte (1, 11) de remplissage d'huile, permettant de rendre solidaire du bouchon (20) l'élément de séparation (15), et présentant un orifice transversal (26) à travers lequel la zone aval (Z2) communique avec l'orifice de sortie (S).
  4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel la deuxième partie (23) du bouchon comporte au moins un élément d'étanchéité périphérique (T, 30) en contact avec l'enceinte (1, 11) de remplissage d'huile et séparant de façon étanche la zone amont (Z1) et la zone aval (Z2).
  5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel l'enceinte (1, 11) de remplissage d'huile présente du côté de ladite extrémité supérieure un rebord interne annulaire (31) s'étendant perpendiculairement à l'axe central (A), ledit élément d'étanchéité périphérique comportant au moins une collerette annulaire (30) s'appuyant de façon étanche sur le rebord (31).
  6. Dispositif selon une des revendications 1 à 5, dans lequel le bouchon (20) comprend intérieurement une membrane flexible (41) placée soit dans une première position dans laquelle elle permet une communication entre l'orifice d'entrée (13) et l'orifice de sortie (S), soit dans une deuxième position dans laquelle elle empêche la communication entre l'orifice d'entrée et l'orifice de sortie, le bouchon comportant en outre un orifice de mise à l'air (42) pour soumettre à la pression atmosphérique une première face de la membrane flexible (41).
  7. Dispositif selon une des revendications 1 à 6, dans lequel la zone aval (Z2) se situe au niveau de l'extrémité supérieure (11a) de l'enceinte (1, 11) de remplissage d'huile, l'élément de séparation (15) étant rendu solidaire en rotation du bouchon (20) et pouvant se déplacer en translation verticale par rapport au bouchon entre une position distante du bouchon (20), dans laquelle seule la zone aval (Z2) communique avec l'orifice de sortie (S), et une position rapprochée du bouchon (20), dans laquelle les gaz de carter présents dans l'enceinte (1, 11) de remplissage d'huile peuvent être évacués par l'orifice de sortie (S) sans traverser le média filtrant (16).
  8. Dispositif selon une des revendications 1 à 7, dans lequel l'élément de séparation (15) s'étend entre un flasque dit supérieur (17) relié au bouchon (20) et un flasque dit inférieur (18) qui est plus éloigné du bouchon (20) et est solidaire d'un collecteur d'huile (33), le média filtrant (16) étant coalesceur d'huile.
  9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel le collecteur d'huile (33) comporte un organe élastiquement déformable (40) permettant de purger l'huile collectée.
  10. Dispositif selon une des revendications 1 à 9, dans lequel l'enceinte (1, 11) de remplissage d'huile est réalisée par le bloc culasse (1) et le couvre-culasse (CC) du moteur.
  11. Dispositif selon une des revendications 1 à 9, dans lequel l'enceinte (1, 11) de remplissage d'huile est réalisée par une conduite tubulaire (11).
  12. Bouchon obturateur d'une conduite de remplissage d'huile pour la lubrification d'un moteur à combustion interne, destiné à un dispositif (10) selon l'une des revendications précédentes, le bouchon (20) se présentant en section sous la forme d'un T et comportant une partie préhensible (22) aplatie d'une part, et une partie insérable (23) sur laquelle est fixé un média filtrant (16) d'autre part.
  13. Elément (15) de séparation d'éléments en suspension dans un gaz comprenant un média filtrant (16), destiné à être disposé dans un bouchon selon la revendication 12, l'élément (15) de séparation présentant un axe central de révolution autour duquel est disposé le média filtrant (16) et étant caractérisé en ce qu'il comporte :
    - un flasque supérieur (17) formant une extrémité supérieure de l'élément de séparation (15) ;
    - un flasque inférieur (18), le média filtrant (16) étant interposé entre le flasque supérieur (17) et le flasque inférieur (18) ; et
    - un collecteur d'huile (33) s'étendant axialement depuis le flasque inférieur (18) et formant une extrémité inférieure de l'élément de séparation (15).
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