FR2699964A1 - Device for treatment of gas contained in crankcase of IC engine - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF DE TRAITEMENT DES GAZ DE CARTER
D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE
La présente invention se rapporte à un moteur à combustion interne équipant notamment un véhicule automobile. Elle concerne plus particulièrement un dispositif destiné au traitement des gaz de carter.CRANKCASE GAS TREATMENT DEVICE
OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
The present invention relates to an internal combustion engine fitted in particular to a motor vehicle. It relates more particularly to a device intended for the treatment of crankcase gases.
D'une façon générale les normes concernant la pollution des véhicules automobiles équipés de moteurs à combustion interne se sévérisent chaque jour davantage dans l'ensemble des pays industrialisés. L'industrie automobile est donc aujourd'hui toute entière mobilisée à trouver des solutions techniques pour répondre à ces contraintes et ce sans trop pénaliser ni les performances des moteurs ni leur prix de revient. In general, the standards concerning the pollution of motor vehicles fitted with internal combustion engines are becoming more stringent every day in all industrialized countries. The automotive industry is therefore today fully mobilized to find technical solutions to meet these constraints without penalizing either the performance of the engines or their cost price.
Les normes antipollution en vigueur dans l'automobile imposent notamment de maintenir, le carter des moteurs à combustion interne en dépression par rapport à l'atmosphère. En effet pendant le fonctionnement d'un moteur à combustion interne, une certaine quantité de gaz brûlés s'échappent des chambres de combustion vers le carter moteur au travers des différents jeux de fonctionnement, entre les segments des pistons et les parois des cylindres ou entre les soupapes et leurs guides. L'accumulation des gaz dans le carter tend ensuite à les faire fuir vers l'atmosphère, ce qui constitue une pollution importante de l'environnement. The antipollution standards in force in the automobile impose in particular to maintain, the casing of the internal combustion engines in depression compared to the atmosphere. In fact, during the operation of an internal combustion engine, a certain amount of burnt gas escapes from the combustion chambers towards the crankcase through the different operating clearances, between the piston rings and the walls of the cylinders or between valves and their guides. The accumulation of gases in the casing then tends to make them leak to the atmosphere, which constitutes significant pollution of the environment.
De nombreux dispositifs ont été développés pour assurer la mise en dépression des carters de moteur à combustion interne. Le recyclage des gaz de carter, décrit notamment dans la demande de brevet français NO FR-A-2.046.248, est le moyen le plus communément employé pour répondre à cette exigence. A cet effet, le carter est mis en communication à l'aide d'ajutages appropriés, avec le système d'admission du moteur, de façon que s'établisse un débit de recyclage suffisant pour maintenir le carter en dépression quelles que soient les conditions de fonctionnement du moteur. Many devices have been developed to ensure the depression of the housings of an internal combustion engine. The recycling of crankcase gases, described in particular in French patent application NO FR-A-2,046,248, is the most commonly used means of meeting this requirement. For this purpose, the casing is put into communication using appropriate nozzles, with the engine intake system, so that a sufficient recycling flow is established to maintain the casing under vacuum whatever the conditions. engine operation.
Toutefois la mise en communication du carter et du collecteur d'admission par l'intermédiaire d'une conduite de recirculation est particulièrement délicate à réaliser. En effet, cette communication peut provoquer dans certaines conditions de fonctionnement du moteur, ralenti ou décélération, l'instauration d'une forte dépression dans le carter, ce qui entraîne l'aspiration avec les gaz de carter de l'huile contenue dans le carter, d'où une consommation d'huile et une pollution excessives contraires au but recherché. However, the communication of the casing and the intake manifold via a recirculation pipe is particularly difficult to achieve. Indeed, this communication can cause under certain operating conditions of the engine, idling or deceleration, the establishment of a strong vacuum in the crankcase, which causes the suction of the oil contained in the crankcase with the crankcase gases. , hence excessive oil consumption and pollution contrary to the desired goal.
De plus le mélange des gaz de carter aux gaz comburants doit être parfaitement dosé sous peine d'entraîner des combustions non satisfaisantes voire des ratés d'allumage.In addition, the mixture of crankcase gases with oxidizing gases must be perfectly dosed, otherwise risk unsatisfactory combustion or even misfire.
Pour contrôler la dépression dans le carter et la recirculation des gaz de carter, on a donc équipé les conduites de recirculation de soupapes pilotées suivant les conditions de fonctionnement du moteur, de telles soupapes : sont décrites notamment dans les documents américains US-A3.662.724 et US-A-3.455.285. To control the vacuum in the crankcase and the recirculation of crankcase gases, the recirculation lines were therefore equipped with valves controlled according to the operating conditions of the engine, such valves: are described in particular in American documents US-A3.662.724 and US-A-3,455,285.
Toutefois les soupapes décrites dans l'état de l'art régulent la recirculation des gaz de carter par rapport à la dépression du collecteur d'admission. I1 en résulte une dépression variable dans le carter. Par ailleurs la structure des soupapes proposées les font battre lors des phases de régime ralenti du moteur ce qui perturbe la régulation ralenti pilotée par le calculateur d'injection. De plus certains régulateurs comme celui décrit dans le document US-A-3.455.285 créent des prises d'air, ces adjonctions d'air s'avérant d'autant plus importantes que la dépression collecteur est forte, il en résulte entre autre une augmentation du régime de rotation au ralenti du moteur. However, the valves described in the state of the art regulate the recirculation of the crankcase gases with respect to the vacuum of the intake manifold. I1 results in a variable depression in the housing. Furthermore, the structure of the proposed valves causes them to beat during the idling engine phases, which disturbs the idling regulation controlled by the injection computer. In addition, certain regulators such as that described in document US-A-3,455,285 create air intakes, these air additions proving to be all the more important as the manifold vacuum is high, this results inter alia in a increase in engine idling speed.
Le but de la présente invention est donc de pallier aux inconvénients précités de l'art antérieur en proposant un dispositif de traitement des gaz de carter d'un moteur à combustion interne, de conception simple, mettant en oeuvre une soupape de commande de la recirculation des gaz de carter insensible à la dépression régnant dans le collecteur d'admission, ce qui permet d'assurer un débit régulier des gaz de carter et de limiter la dépression régnant dans le carter à des valeurs prédéterminées. The object of the present invention is therefore to alleviate the aforementioned drawbacks of the prior art by proposing a device for treating the crankcase gases of an internal combustion engine, of simple design, using a recirculation control valve. crankcase gases insensitive to the vacuum prevailing in the intake manifold, which makes it possible to ensure a regular flow of crankcase gases and to limit the vacuum prevailing in the crankcase to predetermined values.
Le dispositif de traitement selon l'invention des gaz contenus dans le carter d'un moteur à combustion interne comprend un conduit de recirculation des gaz mettant en communication le carter et le collecteur d'admission du moteur, la conduite de recirculation étant munie de moyens obturateurs commandant le transfert des gaz du carter vers le collecteur d'admission. The device according to the invention for treating the gases contained in the casing of an internal combustion engine comprises a gas recirculation duct connecting the casing and the engine intake manifold, the recirculation duct being provided with means shutters controlling the transfer of gases from the crankcase to the intake manifold.
Selon l'invention, le dispositif de traitement est caractérisé en ce que les moyens obturateurs sont formés par une soupape apte à réguler la pression des gaz de carter à un niveau prédéterminé indépendamment des conditions de fonctionnement du moteur. According to the invention, the treatment device is characterized in that the shutter means are formed by a valve capable of regulating the pressure of the crankcase gases at a predetermined level independently of the operating conditions of the engine.
Selon une autre caractéristique du dispositif de traitement des gaz de carter selon l'invention, la soupape est sensible à la seule action de la pression atmosphérique, de la pression régnant dans le carter et d'un ressort de rappel de raideur prédéterminée. According to another characteristic of the device for treating the crankcase gases according to the invention, the valve is sensitive to the only action of atmospheric pressure, of the pressure prevailing in the crankcase and of a return spring of predetermined stiffness.
Selon une autre caractéristique du dispositif de traitement des gaz de carter selon l'invention, la soupape comporte un corps de boîtier comprenant un conduit d'entrée raccordé à la conduite de recirculation et un conduit de sortie raccordé avec le côté de la conduite relié au collecteur d'admission, le conduit d'entrée et le conduit de sortie débouchant respectivement dans une première cavité et dans une seconde cavité agencées dans le corps du boîtier et reliées l'une à l'autre par un orifice qui permet un écoulement des gaz de carter chaque fois qu'il est ouvert. According to another characteristic of the device for treating crankcase gases according to the invention, the valve comprises a housing body comprising an inlet duct connected to the recirculation line and an outlet duct connected with the side of the line connected to the inlet manifold, the inlet conduit and the outlet conduit respectively opening into a first cavity and into a second cavity arranged in the body of the housing and connected to each other by an orifice which allows a flow of gases crankcase every time it is opened.
Selon une autre caractéristique du dispositif de traitement des gaz de carter selon l'invention, un clapet sensible à la pression relative des gaz de carter est agencé à l'intérieur du boîtier pour venir commander l'ouverture de l'orifice. According to another characteristic of the device for treating the crankcase gases according to the invention, a valve sensitive to the relative pressure of the crankcase gases is arranged inside the housing in order to control the opening of the orifice.
Selon une autre caractéristique du dispositif de traitement des gaz de carter selon l'invention, le clapet est formé par un pointeau apte à venir reposer contre un siège correspondant entourant l'orifice, ledit pointeau étant solidarisé par l'intermédiaire d'une tige de liaison rigide à une première membrane disposée dans la première cavité définissant une première chambre de pression de commande et à une seconde membrane disposée dans la seconde cavité définissant une seconde chambre de pression de commande. According to another characteristic of the device for treating the crankcase gases according to the invention, the valve is formed by a needle capable of coming to rest against a corresponding seat surrounding the orifice, said needle being secured by means of a rod of rigid connection to a first membrane arranged in the first cavity defining a first control pressure chamber and to a second membrane arranged in the second cavity defining a second control pressure chamber.
Selon une autre caractéristique du dispositif de traitement des gaz de carter selon l'invention, la première chambre de pression est reliée à la pression atmosphérique par l'intermédiaire d'un ajutage correspondant traversant le corps du boîtier et en ce que la seconde chambre est soumise à la pression des gaz de carter par un conduit la reliant au conduit d'entrée, la seconde chambre contenant un ressort de raideur prédéterminé exerçant sa poussée sur la seconde membrane. According to another characteristic of the crankcase gas treatment device according to the invention, the first pressure chamber is connected to atmospheric pressure by means of a corresponding nozzle passing through the body of the housing and in that the second chamber is subjected to the pressure of the crankcase gases by a conduit connecting it to the inlet conduit, the second chamber containing a spring of predetermined stiffness exerting its thrust on the second membrane.
Selon une autre caractéristique du dispositif de traitement des gaz de carter selon l'invention, la section de la seconde membrane est dimensionnée de façon à correspondre sensiblement à la section du pointeau. According to another characteristic of the device for treating crankcase gases according to the invention, the section of the second membrane is dimensioned so as to correspond substantially to the section of the needle.
Selon une autre caractéristique du dispositif de traitement des gaz de carter selon l'invention, les première et seconde cavités communiquent, en plus de l'orifice, par un ajutage calibré de faible dimension. According to another characteristic of the device for treating crankcase gases according to the invention, the first and second cavities communicate, in addition to the orifice, by a calibrated nozzle of small dimension.
On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description donnée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, présenté à titre d'exemple non limitatif, en se référant au dessin annexé, dans lequel
- la figure 1 est une vue schématique du moteur équipé du dispositif de recirculation des gaz de carter selon l'invention
- la figure 2 est une vue en coupe du clapet de recirculation des gaz de carter représenté à la figure 1.The aims, aspects and advantages of the present invention will be better understood from the description given below of an embodiment of the invention, presented by way of nonlimiting example, with reference to the appended drawing, in which
- Figure 1 is a schematic view of the engine equipped with the crankcase gas recirculation device according to the invention
- Figure 2 is a sectional view of the crankcase gas recirculation valve shown in Figure 1.
Conformément aux figures, seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés. De plus, pour faciliter la compréhension des dessins, les mêmes éléments portent les mêmes références d'une figure à l'autre. In accordance with the figures, only the elements necessary for understanding the invention have been shown. In addition, to facilitate understanding of the drawings, the same elements have the same references from one figure to another.
Sur la figure 1, on a représenté de manière schématique un moteur à combustion interne référencé 1. L'air comburant est aspiré dans les chambres de combustion du moteur, non figurées, depuis le collecteur d'admission 4 à travers le filtre à air. Un carter moteur 5 est disposé autour des chambres de combustion à partir duquel une voie de passage 3, formant conduite de recirculation des gaz de carter ayant fuit les chambres de combustion, s'étend de façon à retourner dans les chambres de combustion par l'intermédiaire du collecteur d'admission. La conduite de recirculation débouche dans le collecteur d'admission en aval du papillon des gaz dans l'exemple illustré d'une recirculation assurée par une monobranche basse. In Figure 1, there is shown schematically an internal combustion engine referenced 1. The combustion air is drawn into the engine combustion chambers, not shown, from the intake manifold 4 through the air filter. A crankcase 5 is arranged around the combustion chambers from which a passageway 3, forming a recirculation pipe for the crankcase gases having leaked the combustion chambers, extends so as to return to the combustion chambers through the intake manifold. The recirculation pipe opens into the intake manifold downstream of the throttle valve in the example illustrated of a recirculation provided by a low single branch.
Conformément à l'invention, une soupape 2 est disposée dans la conduite de recirculation pour régler le débit d'écoulement des gaz de carter que l'on fait recirculer à travers la conduite d'amenée 3. According to the invention, a valve 2 is arranged in the recirculation line to regulate the flow rate of the crankcase gases which are recirculated through the supply line 3.
La figure 2 précise la réalisation de la soupape 2 de commande qui pilote la recirculation des gaz de carter vers le collecteur d'admission. FIG. 2 specifies the construction of the control valve 2 which controls the recirculation of the crankcase gases towards the intake manifold.
La soupape 2 comporte un corps de boîtier 20 comprenant un conduit d'entrée 32 raccordé à la conduite 3 et un conduit de sortie 31 raccordé avec le côté de la conduite 3 relié au 'collecteur d'admission 4. Les conduits 31 et 32 débouchent dans des cavités correspondantes 21 et 22 agencées dans le corps du boîtier 20, ces dernières étant reliées l'une à l'autre par un orifice 33 qui permet un écoulement des gaz de carter chaque fois qu'il est ouvert. The valve 2 comprises a housing body 20 comprising an inlet duct 32 connected to the pipe 3 and an outlet duct 31 connected with the side of the pipe 3 connected to the intake manifold 4. The ducts 31 and 32 open out in corresponding cavities 21 and 22 arranged in the body of the housing 20, the latter being connected to each other by an orifice 33 which allows a flow of the casing gases each time it is opened.
Un clapet 26 sensible à la pression relative des gaz de carter est agencé à l'intérieur du boîtier pour venir commander l'ouverture de l'orifice 33. Le clapet 26 est formé par un pointeau 27 apte à venir reposer contre un siège correspondant entourant l'orifice 33, le pointeau 27 est solidarisé par l'intermédiaire d'une tige de liaison rigide à deux membranes 51 et 52 disposées de part et d'autre du pointeau 27, dans les cavités correspondantes 21 et 22. Chacune de ces membranes 51 et 52 définit avec le corps du boîtier, une chambre de pression de commande respectivement 61 et 62 parfaitement étanche vis-à-vis du reste de la cavité correspondante. La chambre de pression 62 est reliée à la pression atmosphérique par l'intermédiaire d'un ajutage correspondant 35 traversant le corps du boîtier.La chambre 61 est, elle, soumise à la pression des gaz de carter par un conduit 36 reliant la chambre 61 au conduit d'entrée 32, un ressort 71 de raideur prédéterminé est de plus logé à l'intérieur de la chambre et exerce sur le clapet 26 une poussée en opposition à celle des gaz de carter appliquée sur la surface de la membrane 52. A valve 26 sensitive to the relative pressure of the crankcase gases is arranged inside the housing in order to control the opening of the orifice 33. The valve 26 is formed by a needle 27 capable of coming to rest against a corresponding seat surrounding the orifice 33, the needle 27 is secured by means of a rigid connecting rod with two membranes 51 and 52 arranged on either side of the needle 27, in the corresponding cavities 21 and 22. Each of these membranes 51 and 52 define with the body of the housing, a control pressure chamber 61 and 62 respectively, perfectly sealed with respect to the rest of the corresponding cavity. The pressure chamber 62 is connected to atmospheric pressure by means of a corresponding nozzle 35 passing through the body of the housing. The chamber 61 is itself subjected to the pressure of the crankcase gases by a conduit 36 connecting the chamber 61 at the inlet duct 32, a spring 71 of predetermined stiffness is also housed inside the chamber and exerts on the valve 26 a thrust in opposition to that of the crankcase gases applied to the surface of the membrane 52.
La section S1 de la membrane 51 est dimensionnée de façon à correspondre senÇiblement à la section S0 du pointeau 27, de sorte que, la dépression régnant dans le collecteur d'admission 4 s'appliquant à la fois sur le pointeau 27 dans le sens de la fermeture de l'orifice 33 et sur la membrane 51 dans le sens de l'ouverture de l'orifice 33, son action est équilibrée et l'actionnement du clapet 26 est parfaitement indépendant de la pression régnant dans le collecteur d'admission 4.Pour les mêmes raisons l'action de la pression des gaz de carter sur le pointeau 27 et sur la membrane 51 s'équilibre, il en résulte que le clapet 26 est soumis à la seule action du ressort 71, dans le sens de l'ouverture de l'orifice 33 et à la dépression relative des gaz de carter, à savoir la différence entre la pression atmosphérique et la pression des gaz de carter, appliquée à la section S2 de la membrane 52, dans le sens de la fermeture de l'orifice 33. The section S1 of the membrane 51 is dimensioned so as to correspond appreciably to the section S0 of the needle 27, so that, the vacuum prevailing in the intake manifold 4 applying both to the needle 27 in the direction of the closing of the orifice 33 and on the membrane 51 in the direction of the opening of the orifice 33, its action is balanced and the actuation of the valve 26 is perfectly independent of the pressure prevailing in the intake manifold 4 .For the same reasons the action of the pressure of the crankcase gases on the needle 27 and on the membrane 51 is balanced, it follows that the valve 26 is subjected to the sole action of the spring 71, in the direction of the opening of the orifice 33 and the relative depression of the crankcase gases, namely the difference between the atmospheric pressure and the pressure of the crankcase gases, applied to the section S2 of the membrane 52, in the closing direction of orifice 33.
Les cavités 21 et 22 communiquent, en plus de l'orifice 33, par un ajutage calibré 34 de faible dimension dont le rôle sera précisé ci-après au cours de la description du fonctionnement de la soupape. The cavities 21 and 22 communicate, in addition to the orifice 33, by a calibrated nozzle 34 of small dimension whose role will be explained below during the description of the operation of the valve.
Conformément à ce qui précède le fonctionnement de la soupape est la suivante. La position du pointeau 27 résulte donc de l'équilibre entre l'effort du ressort 71 et l'action de la dépression carter sur la surface S2 de la membrane 52. In accordance with the above the operation of the valve is as follows. The position of the needle 27 therefore results from the balance between the force of the spring 71 and the action of the casing depression on the surface S2 of the membrane 52.
Quand le flux des gaz fuyant dans le carter augmente, par exemple au cours d'une accélération en forte charge, la dépression du carter diminue l'action du ressort 71 sur le pointeau 27 devient alors prépondérante par rapport à l'action de la dépression carter sur la surface S2. Le pointeau 27 s'écarte alors de son siège, ce qui met en communication la dépression collecteur et la dépression carter et permet l'évacuation des gaz de carter en excès. Lorsque la valeur de la dépression devient prépondérante par rapport à l'action du ressort 71, le pointeau 27 est alors ramené sur son siège. When the flow of gases leaking into the casing increases, for example during an acceleration under heavy load, the depression of the casing decreases the action of the spring 71 on the needle 27 then becomes preponderant compared to the action of the depression casing on the surface S2. The needle 27 then departs from its seat, which communicates the manifold depression and the housing depression and allows the evacuation of excess crankcase gases. When the value of the depression becomes preponderant with respect to the action of the spring 71, the needle 27 is then returned to its seat.
La soupape de recirculation des gaz de carter 2 selon l'invention permet donc de réguler la dépression du carter 5 à une valeur prédéterminée choisie en fonction de chaque type de moteur, quelles que soient les conditions de fonctionnement du moteur : régime, charge, température, pression atmosphérique, etc... The crankcase gas recirculation valve 2 according to the invention therefore makes it possible to regulate the depression of the crankcase 5 at a predetermined value chosen according to each type of engine, whatever the operating conditions of the engine: speed, load, temperature , atmospheric pressure, etc ...
Grâce au calibrage 34, les risques de battement du clapet 2, à bas régime et plus particulièrement au ralenti, sont supprimés. En effet les mouvements des pistons du moteur, à bas régime, et notamment au ralenti engendrent des pulsations de pression dans le carter 5, grâce au calibrage 34 la forte dépression régnant dans le collecteur d'admission 4 affecte la dépression carter qui devient supérieure à la valeur de régulation du clapet 2. Il en résulte que le pointeau 27 se trouve plaqué sur son siège et le débit au travers le calibrage 34 est régulier. Thanks to calibration 34, the risks of valve 2 flapping, at low speed and more particularly at idle, are eliminated. Indeed, the movements of the pistons of the engine, at low speed, and in particular at idle, generate pressure pulsations in the casing 5, thanks to the calibration 34 the strong vacuum prevailing in the intake manifold 4 affects the casing vacuum which becomes greater than the regulating value of the valve 2. It follows that the needle 27 is pressed against its seat and the flow through the calibration 34 is regular.
Ainsi l'alimentation du moteur en gaz comburant est parfaitement stable.The supply of oxidizing gas to the engine is therefore perfectly stable.
L'incidence du calibrage 34 s'estompe dès que le régime moteur augmente, en effet le calibrage devient alors insuffisant pour passer le débit à réaspirer, la dépression du carter diminue et le clapet se met alors à réguler. The incidence of the calibration 34 fades as soon as the engine speed increases, indeed the calibration then becomes insufficient to pass the flow to be sucked in again, the depression of the casing decreases and the valve then starts to regulate.
Le système selon l'invention permet de plus, d'assurer la recirculation des gaz de carter de façon efficace tout au long de la vie du moteur. The system according to the invention also makes it possible to ensure the recirculation of the crankcase gases efficiently throughout the life of the engine.
En effet au cours de la vie du moteur, sous l'effet de l'usure des différentes pièces du moteur, les fuites de gaz dans le carter augmentent. Cette augmentation n'affecte nullement le fonctionnement de la soupape, cette dernière régulant seulement en fonction de la dépression carter.Indeed during the life of the engine, under the effect of the wear of the various parts of the engine, the gas leaks in the casing increase. This increase in no way affects the operation of the valve, the latter regulating only as a function of the crankcase vacuum.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Of course, the invention is in no way limited to the embodiment described and illustrated, which has been given only by way of example.
Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. On the contrary, the invention includes all the technical equivalents of the means described and their combinations if these are carried out according to the spirit.
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| FR2699964B1 FR2699964B1 (en) | 1995-01-27 |
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2699964B1 (en) | 1995-01-27 |
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