FR2917787A1

FR2917787A1 - Cylinder case's piston sealing and pressure regulating device for petrol engine of motor vehicle, has pressure regulation valve partially regulating discharge flow of exhaust gas of cylinder case of block of engine of vehicle

Info

Publication number: FR2917787A1
Application number: FR0755982A
Authority: FR
Inventors: Jean Marc Boulard
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2007-06-25
Filing date: 2007-06-25
Publication date: 2008-12-26

Abstract

The device has a maintaining unit (3) maintaining an upper sealing segment (2) of a piston (1) and pressing the segment against a lower flank of a groove (4a) of the piston. A pressure regulation valve i.e. bi-stage valve, partially regulates discharge flow of exhaust gas i.e. blow-by gas, of a cylinder case of a block of an internal combustion engine i.e. petrol engine, of a motor vehicle, where the valve is provided with a membrane and a discharging pipe. The valve is placed in a thermoplastic box.

Description

DISPOSITIF D'ETANCHEITE ET DE REGULATION DE LA PRESSION DANS UN ENSEMBLEDEVICE FOR SEALING AND REGULATING PRESSURE IN A SET

MOTEUR A COMBUSTION INTERNE INTERNAL COMBUSTION ENGINE

La présente invention concerne les moteurs à combustion interne et a notamment pour objet un dispositif d'étanchéité de piston associé à un dispositif d'évacuation des gaz de combustion du carter cylindre. Dans les moteurs à combustion interne, il est connu de disposer un ou plusieurs segments de piston logés dans une gorge du piston, de manière à assurer l'étanchéité entre la partie inférieure du moteur qui comprend le carter d'huile de lubrification, et la partie supérieure du moteur qui comprend la chambre de combustion. De préférence trois types de segment de piston sont nécessaires pour assurer cette étanchéité lorsque le piston est en mouvement de translation dans la chemise. Chacun des segments assure un rôle déterminé. C'est ainsi qu'il est connu de disposer, dans une gorge supérieure, un segment dit supérieur destiné à résister à la chaleur et à assurer l'étanchéité de la chambre de combustion, dans une gorge inférieure, un segment racleur destiné à empêcher les remontées d'huile du carter d'huile vers la chambre de combustion, et, dans au moins une gorge intermédiaire, un segment de compression assurant la récupération de l'huile qui remonte du carter d'huile. Toutefois l'étanchéité de la chambre de combustion n'est pas totalement assurée par les segments d'étanchéité supérieurs et l'on observe un certain débit de gaz de combustion vers la partie inférieure du moteur en dépit de la présence du segment d'étanchéité supérieur. Plusieurs causes sont à l'origine de ce phénomène. Tout d'abord, les segments d'étanchéité supérieurs présentent une coupe nécessaire à l'ouverture du segment lors de l'opération de montage de ce dernier dans la gorge supérieure. Lorsque le segment est en contact plan sur l'un des flancs de gorge, il se forme alors un passage pour les gaz de combustion au niveau de la coupe du segment. Traversant ce passage, les débits de gaz dits de blow-by observés en pleine charge ou les débits de gaz dits de blow-back dans les phases de levés de pied représentent au moins 85% du débit total. Ensuite, sous certaines conditions de charge et de régime, le segment d'étanchéité supérieur devient instable et n'assure plus l'étanchéité. Ce phénomène de battement est généralement observé sous faible charge et à haut régime. Durant ces phases de battement le débit de gaz augmente subitement jusqu'à six fois le débit de pleine charge, ceci s'accompagne d'une diminution de la puissance et d'une augmentation de la dilution (présence d'essence dans l'huile). Egalement sous faible charge et très haut régime, le premier segment peut rester plaqué sur le flanc supérieur de la première gorge pendant que le piston est en phase de détente. Dans ces conditions la pression dans la chambre ne permet pas de compenser les efforts résultants de l'inertie du segment. Ainsi le segment reste plaqué sur le flanc supérieur de la gorge. Les segments présentent un très léger bombé sur la surface frottante. Ce bombé expose à la pression des gaz de combustion une surface suffisante pour générer un effort résultant radial capable d'engendrer l'effondrement temporaire du segment. On observe alors une augmentation très importante du débit de gaz de combustion vers le carter. Ce phénomène est connu sous le nom de "radial collapse". Les deux phénomènes précités se produisent sur la même plage de régime et de charge. The present invention relates to internal combustion engines and particularly relates to a piston sealing device associated with a device for evacuating the combustion gases of the cylinder block. In internal combustion engines, it is known to have one or more piston rings housed in a groove of the piston, so as to seal between the lower part of the engine which comprises the lubricating oil sump, and the upper part of the engine which includes the combustion chamber. Preferably three types of piston ring are required to provide this seal when the piston is in translation movement in the jacket. Each of the segments performs a specific role. Thus it is known to have, in an upper groove, a so-called upper segment intended to resist heat and to seal the combustion chamber, in a lower groove, a scraper segment intended to prevent the upwellings of the oil sump to the combustion chamber, and, in at least one intermediate groove, a compression segment ensuring the recovery of the oil which rises from the sump. However, the sealing of the combustion chamber is not completely ensured by the upper sealing segments and a certain flow of combustion gas is observed towards the lower part of the engine despite the presence of the sealing segment. superior. Several causes are at the origin of this phenomenon. Firstly, the upper sealing segments have a cut necessary for the opening of the segment during the mounting operation of the latter in the upper groove. When the segment is in plane contact on one of the throat flanks, a passage for the combustion gases is formed at the sectional cut. Crossing this passage, so-called blow-by gas flows observed at full load or so-called blow-back gas flow rates in the foot lift phases represent at least 85% of the total flow. Then, under certain conditions of load and speed, the upper sealing segment becomes unstable and no longer ensures tightness. This beat phenomenon is usually observed under low load and at high speed. During these flapping phases, the gas flow suddenly increases up to six times the full load flow, which is accompanied by a decrease in power and an increase in the dilution (presence of gasoline in the oil). ). Also under low load and very high speed, the first segment can remain plated on the upper side of the first groove while the piston is in the relaxation phase. Under these conditions the pressure in the chamber does not compensate for the forces resulting from the inertia of the segment. Thus the segment remains plated on the upper flank of the throat. The segments have a very slight bulge on the rubbing surface. This crown exposes the pressure of the combustion gases to a sufficient surface to generate a radial resultant force capable of causing the temporary collapse of the segment. There is then a very significant increase in the flow of combustion gas to the casing. This phenomenon is known as "radial collapse". The two aforementioned phenomena occur on the same range of speed and load.

En résumé, les mouvements de battement axial du segment supérieur diminuent l'étanchéité vis à vis des débits de gaz de la chambre de combustion vers le carter d'huile ainsi que des remontées de gaz mélangés à l'huile du carter. In summary, the axial flapping movements of the upper segment reduce the seal with respect to gas flow rates from the combustion chamber to the oil sump as well as the gas flows mixed with the oil of the casing.

Pour pallier cet inconvénient, il a été proposé par le demandeur dans sa demande ?? déposée le ?? juin 2006, un dispositif d'étanchéité d'un piston, comprenant au moins un segment monté dans une gorge du piston, comprenant un organe de maintien du segment pour plaquer ledit segment contre un des flancs de la gorge. Bien que ce dispositif d'étanchéité donne satisfaction pour assurer l'étanchéité de la chambre de combustion en réduisant les mouvements de battement axial, il subsiste par ailleurs toujours le problème concernant la pression élevée dans le carter cylindre due à l'accumulation de gaz de combustion dans celui-ci. Il convient donc d'assurer une dépression dans ce carter cylindre pour faciliter entre autres la redescente de l'huile dans ce carter et un fonctionnement optimal de l'étanchéité du segment. Afin d'assurer des conditions de dépression dans le carter cylindre et dans la culasse vis à vis des étanchéités du moteur, l'ensemble des gaz de blow-by doit être évacué. Depuis longtemps les normes environnementales imposent le traitement de ces gaz. Cette opération est réalisée par un dispositif d'évacuation présentant des déshuileurs et relié au répartiteur d'admission. Plus les débits de gaz sont importants et plus le dispositif est complexe. Dans certain cas, l'architecture des moteurs, en présence de débits élevés ne permet pas la redescente de l'huile vers le carter d'huile. La culasse s'engorge alors et il arrive que le moteur réaspire de l'huile. Ceci peut conduire à la destruction du moteur. Cette évacuation des gaz de blow-by s'effectue donc par une conduite d'évacuation vers un répartiteur d'admission qui assurera le recyclage des gaz vers la chambre de combustion. La pression dans le répartiteur d'admission est très variable et ces variations de pression sont très préjudiciables à une évacuation régulière des gaz de blow-by, ce qui conduit à une augmentation de pression dans le carter cylindre. C'est pourquoi, la présente invention a pour but de limiter les mouvements de battement axial d'un segment d'étanchéité et d'effectuer une évacuation régulière des gaz de blow-by présents dans le carter cylindre afin de garantir une faible pression ou même une dépression dans celui-ci. To overcome this disadvantage, it was proposed by the applicant in his application ?? filed ?? June 2006, a sealing device of a piston, comprising at least one segment mounted in a groove of the piston, comprising a segment holding member for pressing said segment against one of the flanks of the groove. Although this sealing device is satisfactory for sealing the combustion chamber by reducing axial flapping movements, there still remains the problem concerning the high pressure in the crankcase due to the accumulation of gas. combustion in it. It is therefore necessary to ensure a vacuum in the cylinder block to facilitate among others the return of the oil in the housing and an optimal operation of the sealing of the segment. In order to ensure vacuum conditions in the crankcase and in the cylinder head with respect to the sealing of the engine, all the blow-by gases must be evacuated. For a long time, environmental standards have imposed the treatment of these gases. This operation is performed by an evacuation device with de-oilers and connected to the intake manifold. The higher the gas flow rates, the more complex the device. In some cases, the architecture of the engines, in the presence of high flows does not allow the return of the oil to the sump. The cylinder head then engulfs and it happens that the engine re-aspires oil. This can lead to the destruction of the engine. This evacuation of blow-by gases is therefore effected by an evacuation pipe to an intake distributor which will ensure the recycling of gases to the combustion chamber. The pressure in the intake manifold is very variable and these pressure variations are very detrimental to a regular evacuation of blow-by gases, which leads to an increase in pressure in the crankcase. Therefore, the object of the present invention is to limit the axial flapping movements of a sealing segment and to perform a regular evacuation of the blow-by gases present in the cylinder block in order to guarantee a low pressure or even a depression in this one.

A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'étanchéité et de régulation de la pression dans un carter cylindre d'un bloc moteur de moteur à combustion interne comprenant, en outre, un piston portant au moins un segment monté dans une gorge à sa périphérie, le dispositif de régulation permettant l'évacuation des gaz de combustion du carter cylindre, ce dispositif d'étanchéité et de régulation étant caractérisé en ce que : un organe de maintien du segment est prévu pour 15 plaquer le segment contre un des flancs de la gorge du piston, - une vanne est disposée dans le dispositif de régulation pour réguler au moins en partie le débit d'évacuation des gaz du carter cylindre. 20 L'association d'un tel segment avec son organe de maintien et d'un dispositif d'évacuation avec une vanne de régulation ne représente pas une simple juxtaposition de deux éléments mais une combinaison interactive de caractéristiques concourant à un effet technique 25 notable : l'organe de maintien du segment sur le piston permet de réduire les fuites de gaz de combustion vers le carter cylindre et la vanne du dispositif d'évacuation permet de réguler la pression des gaz de combustion dans le carter cylindre ce qui conduit à une efficacité accrue 30 du dispositif d'étanchéité sur le piston. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description des figures L'invention va maintenant être décrite plus en détail mais de façon non limitative en regard des figures 35 annexées, dans lesquelles : - la figure 1 est une coupe de l'ensemble moteur composée notamment d'un carter cylindre, d'un piston monté dans une culasse et du dispositif d'évacuation des gaz de combustion, - la figure 2 est une représentation schématique de la partie supérieure d'un piston de moteur à combustion interne comportant le dispositif d'étanchéité conforme à l'invention, - la figure 3 est une représentation schématique détaillée du dispositif d'étanchéité assemblé conformément à l'invention, - la figure 4 est une coupe longitudinale de la culasse montrant le dispositif d'évacuation des gaz de combustion avec notamment une vanne de régulation biétagée, - la figure 5 représente une vue en perspective du dispositif d'évacuation des gaz de combustion selon la présente invention avec une vanne de régulation biétagée, - la figure 6 représente des courbes de variation de pression dans le carter en fonction de la pression d'aspiration, pour des conditions de fonctionnement diverses obtenues sur banc moteur, avec l'emploi d'une vanne préférée pour la présente invention. La figure 1 représente une coupe d'un ensemble moteur à combustion interne composée notamment d'un vilebrequin 9, d'une bielle 8 et d'un piston 1 placé dans une chemise 7, le piston pouvant porter au moins une gorge destinée à loger un segment de piston. Lorsque le vilebrequin 9 est en rotation, il met en mouvement de translation via la bielle 8 le piston 1 dans la chemise 7. Le vilebrequin 9 se trouve dans le carter cylindre 10 rempli d'huile dans sa partie inférieure tandis que la partie supérieure de l'ensemble moteur est formée par un couvre-culasse 14. Le système piston-segment n'est pas totalement étanche et une faible partie des gaz de combustion transite par la segmentation vers le carter cylindre 10. L'ambiance qui règne dans le carter cylindre 10 est donc faite de gaz chauds et de vapeur d'huile. To this end, the subject of the invention is a device for sealing and regulating the pressure in a cylinder block of an engine block of an internal combustion engine further comprising a piston bearing at least one segment mounted in a at its periphery, the control device for evacuating the combustion gases from the cylinder block, this sealing and regulating device being characterized in that: a member for holding the segment is provided for pressing the segment against a flanks of the piston groove, - a valve is arranged in the regulating device to regulate at least partly the discharge flow of the gas cylinder housing. The combination of such a segment with its holding member and an evacuation device with a regulating valve does not represent a simple juxtaposition of two elements but an interactive combination of features contributing to a notable technical effect: the member for holding the segment on the piston makes it possible to reduce the leakage of combustion gases towards the cylinder block and the valve of the evacuation device makes it possible to regulate the pressure of the combustion gases in the cylinder block, which leads to an efficiency increased 30 of the sealing device on the piston. Other features of the invention will become apparent from the description of the figures. The invention will now be described in more detail but in a nonlimiting manner with reference to the appended figures, in which: FIG. 1 is a cross-section of the assembly; engine comprising in particular a cylinder block, a piston mounted in a cylinder head and the combustion gas evacuation device, - Figure 2 is a schematic representation of the upper part of an internal combustion engine piston comprising the sealing device according to the invention, - Figure 3 is a detailed schematic representation of the sealing device assembled according to the invention - Figure 4 is a longitudinal section of the cylinder head showing the discharge device of the combustion gas including a two-stage regulating valve, - Figure 5 shows a perspective view of the flue gas discharge device according to the The present invention with a two-stage regulating valve, - Figure 6 shows pressure variation curves in the crankcase as a function of the suction pressure, for various operating conditions obtained on the engine bench, with the use of a preferred valve for the present invention. FIG. 1 represents a section of an internal combustion engine assembly composed in particular of a crankshaft 9, a connecting rod 8 and a piston 1 placed in a jacket 7, the piston being able to carry at least one groove intended to house a piston ring. When the crankshaft 9 is in rotation, it puts in translation movement via the connecting rod 8 the piston 1 in the liner 7. The crankshaft 9 is in the oil-filled crankcase 10 in its lower part while the upper part of the engine assembly is formed by a cylinder head cover 14. The piston-segment system is not completely sealed and a small portion of the combustion gases passes through the segmentation towards the cylinder block 10. The atmosphere that prevails in the crankcase cylinder 10 is therefore made of hot gases and oil vapor.

Afin de réguler la pression du carter cylindre 10, il est nécessaire d'évacuer ces gaz chargés en huile vers le répartiteur qui assurera le recyclage des gaz vers la chambre de combustion. Ceci est réalisé par des canaux de remontée et de descente de gaz de combustion dits respectivement remontée de blow-by 10 a et descente de blow-by 10 b. Ces gaz passent sur au moins un déshuileur 11 et l'huile récupérée peut couler par ces canaux de remontée et de descente l0a et 10 b. Une partie des gaz est ensuite dirigée par au moins une conduite d'évacuation par aspiration 12 vers le répartiteur (non montré sur la figure). Comme la pression dans le répartiteur est très variable et parfois très faible, cela impose la présence d'une vanne de régulation de pression 13 surtout dans le cas où il n'existe qu'une seule conduite entre le couvre culasse 14 et le répartiteur. La figure 2 représente le piston 1 comportant dans sa gorge 4a un segment d'étanchéité supérieur 2. Entre la partie supérieure de la gorge 4a et la face supérieure du segment 2 est interposé un organe de maintien 3 destiné à plaquer, de par sa raideur axiale, le segment 2 contre la partie inférieure de la gorge 4a. Plus précisément et tel que décrit en figure 3, ledit segment d'étanchéité supérieur 2 est doté le long de sa périphérie intérieure d'un rail 5. De plus, ledit organe de maintien 3 comporte notamment une partie circonférentielle 3a, formant un ressort, constituée d'une succession de formes trapézoïdales, dont les sommets sont en contact alternativement avec le flanc supérieur de la gorge 4a et avec la face supérieure du segment 2. Il est aussi possible d'utiliser un organe de maintien en contact uniquement avec le flanc de la gorge ou uniquement avec le segment. Ledit organe de maintien 3 comporte également une quantité N de crochets 3b disposés régulièrement du côté intérieur de la partie circonférentielle 3a et destinés à accrocher l'organe de maintien 3 au rail 5 du segment 2. Plus précisément, les crochets 3b sont venus de matière des sommets de la partie circonférentielle formant ressort, en contact avec la face supérieure du segment 2. Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 3, le rail 5, réalisé par usinage, représente une accroche proéminente pour les crochets 3b. Selon un autre mode de réalisation non représenté sur les figures, le rail 5 peut être creusé dans le segment 2 permettant ainsi le logement des crochets 3b. En résumé, les crochets 3b assurent une position diamétrale de l'organe de maintien 3 par rapport au segment 2 relativement fixe. In order to regulate the pressure of the cylinder block 10, it is necessary to evacuate these oil-laden gases to the distributor which will ensure the recycling of the gases to the combustion chamber. This is achieved by up and down channels of combustion gas respectively said rise of blow-by 10a and blow-by descent 10b. These gases pass over at least one de-oiler 11 and the recovered oil can flow through these up and down channels 10a and 10b. Part of the gas is then directed by at least one suction pipe 12 to the distributor (not shown in the figure). As the pressure in the distributor is very variable and sometimes very low, it requires the presence of a pressure regulating valve 13 especially in the case where there is only one pipe between the cylinder head cover 14 and the distributor. FIG. 2 shows the piston 1 comprising in its groove 4a an upper sealing segment 2. Between the upper part of the groove 4a and the upper face of the segment 2 is interposed a holding member 3 intended to be plated, by its stiffness axial, the segment 2 against the lower part of the groove 4a. More precisely and as described in FIG. 3, said upper sealing segment 2 is provided along its inner periphery with a rail 5. In addition, said holding member 3 comprises in particular a circumferential portion 3a, forming a spring, consisting of a succession of trapezoidal shapes, whose vertices are in alternating contact with the upper flank of the groove 4a and with the upper face of the segment 2. It is also possible to use a holding member in contact only with the flank throat or only with the segment. Said retaining member 3 also comprises a quantity N of hooks 3b regularly disposed on the inside of the circumferential portion 3a and intended to hook the retaining member 3 to the rail 5 of the segment 2. More specifically, the hooks 3b come from material vertices of the circumferential portion forming a spring, in contact with the upper face of the segment 2. According to the embodiment shown in Figure 3, the rail 5, produced by machining, represents a prominent catch for the hooks 3b. According to another embodiment not shown in the figures, the rail 5 can be hollowed in the segment 2 thus allowing the housing of the hooks 3b. In summary, the hooks 3b provide a diametral position of the holding member 3 relative to the relatively fixed segment 2.

On notera que les crochets 3b exercent des efforts radiaux qui garantissent l'extension radiale du segment 2. De plus, la partie circonférentielle 3a formant ressort présente une raideur destinée à supprimer les mouvements de battement axial du segment 2. La raideur est donc supérieure à une valeur Kmin de manière à maintenir le segment 2 en contact avec le flanc inférieur de la gorge 4a. De même, la raideur est inférieure à une valeur Kmax de manière à permettre la libre rotation du segment 2 autour de l'axe 6 du piston 1. Il ne faut pas en effet générer trop de frottement entre le segment 2 et le flanc inférieur de la gorge 4a car il pourrait se produire des phénomènes de micro soudage lors du rodage du moteur ainsi que des phénomènes d'usure. Les bornes Kmin et Kmax délimitant la raideur sont calculées notamment en fonction de la masse du segment 2, du régime du moteur maximum et de la course du piston 1. Avantageusement, la partie circonférentielle 3a formant ressort présente à sa coupe deux bords relevés non montrés sur les figures qui en contact permettent l'écrasement périphérique de ladite partie circonférentielle 3a durant la phase de montage. Avantageusement, l'organe de maintien 3 comporte en outre des ergots 3c qui facilitent le montage de l'ensemble constitué par le segment 2 et l'organe de maintien 3 dans la gorge 4a. Concernant la fabrication, le rail 5 est obtenu directement par usinage du segment d'étanchéité 2. It will be noted that the hooks 3b exert radial forces which guarantee the radial extension of the segment 2. In addition, the circumferential portion 3a forming a spring has a stiffness intended to suppress the axial beat movements of the segment 2. The stiffness is therefore greater than a value Kmin so as to maintain the segment 2 in contact with the lower flank of the groove 4a. Similarly, the stiffness is less than a Kmax value so as to allow free rotation of the segment 2 about the axis 6 of the piston 1. It is not necessary to generate too much friction between the segment 2 and the lower flank of the groove 4a because there could occur micro welding phenomena during engine break-in and wear phenomena. The terminals Kmin and Kmax delimiting the stiffness are calculated in particular according to the mass of the segment 2, the maximum engine speed and the stroke of the piston 1. Advantageously, the circumferential portion 3a forming a spring has at its cutting two raised edges not shown in the figures which in contact allow the peripheral crushing of said circumferential portion 3a during the mounting phase. Advantageously, the holding member 3 further comprises lugs 3c which facilitate the assembly of the assembly consisting of the segment 2 and the holding member 3 in the groove 4a. As regards manufacture, the rail 5 is obtained directly by machining the sealing segment 2.

L'organe de maintien 3 est fabriqué par découpe, emboutissage et pliage à partir d'un feuillard en acier à ressort. Concernant le montage, on procède tout d'abord à l'accrochage de l'organe de maintien 3 sur le segment 2 au moyen des crochets 3b, puis on monte de manière classique l'ensemble constitué par le segment 2 et l'organe de maintien 3 dans la gorge 4a. L'organe de maintien 3 alors monté dans la gorge 4a plaque le segment 2 contre la face inférieure de la gorge 4a grâce à sa raideur. De part sa forme, il s'adapte à plusieurs largeurs de gorge et présente donc un caractère auto-tarable. Les figures 4 et 5 montrent le dispositif d'évacuation des gaz de blow by avec ses caractéristiques particulières. Dans la culasse se trouve une vanne comprenant un ressort 15 et une membrane 16 qui sépare la vanne en deux compartiments. Entre le haut de culasse 14 et la membrane 16 se trouve un premier compartiment 19 qui est mis à pression ambiante du fait de l'ouverture 19a faisant communiquer ce compartiment 19 avec l'extérieur. Le second compartiment 20 reçoit les gaz de blow by du carter cylindre et est donc à la pression de celui-ci. Il comprend une conduite d'amenée des gaz du carter cylindre et une conduite d'évacuation qui dirige ces gaz vers le répartiteur pour recyclage représentées en 21 et 12 mais qui peuvent être interchangées dans des modes de réalisation différents. La conduite 12 pénètre le second compartiment 20 par sa partie basse, s'étend à l'intérieur d'un ressort 15 et est chapeautée d'un couvercle 18. Ce couvercle 18 est disposé partiellement à l'intérieur du ressort 15 et présente une collerette intercalée entre la membrane 16 et le ressort en coiffant ce dernier, ce couvercle 18 comprenant en outre des évidements 18 à sa périphérie pour le passage des gaz contenus dans le second compartiment 20. The holding member 3 is manufactured by cutting, stamping and folding from a spring steel strip. With regard to the assembly, the hooking member 3 is first hooked onto the segment 2 by means of the hooks 3b, and then the assembly constituted by the segment 2 and the hold 3 in the groove 4a. The holding member 3 then mounted in the groove 4a plates the segment 2 against the lower face of the groove 4a by virtue of its stiffness. Due to its shape, it adapts to several groove widths and therefore has a self-calibrating character. Figures 4 and 5 show the blow by gas evacuation device with its particular characteristics. In the cylinder head is a valve comprising a spring 15 and a membrane 16 which separates the valve into two compartments. Between the top of the yoke 14 and the membrane 16 is a first compartment 19 which is put under ambient pressure because of the opening 19a communicating this compartment 19 with the outside. The second compartment 20 receives blow by gases from the cylinder block and is therefore at the pressure thereof. It comprises a cylinder roll gas supply line and a discharge line which directs these gases to the recycling distributor shown at 21 and 12 but which can be interchanged in different embodiments. The conduit 12 enters the second compartment 20 at its lower part, extends inside a spring 15 and is capered with a cover 18. This cover 18 is arranged partially inside the spring 15 and has a flange interposed between the membrane 16 and the spring by capping the latter, the cover 18 further comprising recesses 18 at its periphery for the passage of the gases contained in the second compartment 20.

Du fait que la pression atmosphérique règne dans le premier compartiment 19 et que le second compartiment 20 est connecté au carter cylindre, une différence de pression s'établit toujours entre les deux compartiments. Because the atmospheric pressure prevails in the first compartment 19 and the second compartment 20 is connected to the cylinder block, a pressure difference is always established between the two compartments.

Il convient de réguler la pression dans le carter afin qu'elle n'atteigne ni une valeur trop faible ni une valeur trop forte. Si elle atteint une valeur trop faible du fait du répartiteur auquel est relié le carter, les divers joints de l'ensemble moteur et notamment les segments de piston pourraient être trop fortement sollicités et, de plus, de l'air pourrait être aspiré du répartiteur dans le carter et l'endommager. D'autre part, si la pression dans le carter cylindre atteint une valeur trop élevée du fait d'une mauvaise évacuation des gaz de combustion dans le carter cylindre, le drainage de l'huile vers le carter et l'étanchéité des segments en seront diminués. Quand la pression dans le carter cylindre est forte, la membrane 16 est soumise à une pression qui la fait monter en s'opposant donc à la force de rappel du ressort 15. Le couvercle 18 est alors en position ouverte, laisse passer les gaz par ses évidements 18a et permet le passage des gaz dans la conduite d'évacuation : la pression dans la culasse et donc dans le carter cylindre 10 baisse jusqu'à atteindre une valeur pour laquelle la force exercée sur la membrane 16 par les gaz de combustion n'excède plus la force de rappel du ressort 15 : le couvercle 18 se ferme alors progressivement avec la diminution de cette pression et par conséquent l'évacuation des gaz de combustion est diminuée. La membrane 16 peut comprendre avantageusement un élément de renforcement 17 dans sa partie médiane. Inversement quand la pression dans le carter cylindre est faible, la membrane 16 s'abaisse et l'évacuation des gaz de blow by est fermée ou fortement ralentie du fait de la fermeture du couvercle 18. It is advisable to regulate the pressure in the crankcase so that it reaches neither a value too low nor a value too strong. If it reaches too low a value due to the distributor to which the housing is connected, the various joints of the engine assembly and in particular the piston rings could be too heavily stressed and, moreover, air could be sucked from the distributor in the crankcase and damage it. On the other hand, if the pressure in the crankcase reaches a value too high due to a poor evacuation of the combustion gases in the crankcase, the drainage of the oil to the crankcase and the sealing of the segments will be reduced. When the pressure in the cylinder block is high, the membrane 16 is subjected to a pressure which causes it to rise, thus opposing the return force of the spring 15. The cover 18 is then in the open position, allowing the gases to pass through. its recesses 18a and allows the passage of gases in the discharge pipe: the pressure in the cylinder head and thus in the cylinder block 10 decreases to reach a value for which the force exerted on the membrane 16 by the combustion gases n it exceeds the restoring force of the spring 15: the cover 18 then closes progressively with the decrease of this pressure and consequently the evacuation of the combustion gases is reduced. The membrane 16 may advantageously comprise a reinforcing element 17 in its median part. Conversely, when the pressure in the cylinder block is low, the diaphragm 16 lowers and the evacuation of the blow by gases is closed or greatly slowed down due to the closing of the cover 18.

On peut aussi envisager que le couvercle 18 ne soit pas entièrement fermé et qu'il reste dans une position d'ouverture minimale. Les éléments constitutifs de la vanne sont choisis en fonction des conditions de fonctionnement. L'utilisation de matières plastiques peut se révéler adéquate pour des raisons de poids et de fabrication : ainsi la membrane et la conduite d'évacuation sont de préférence à base d'un élastomère tel qu'un caoutchouc silicone, un fluoro-silicone ou modifié acrylique de type ACM, ou élastomère fluoré. La vanne peut être avantageusement placée dans un boîtier thermoplastique tel qu'un polyamide ou une polyoléfine renforcé ou non par des fibres de verre, ce boîtier pouvant être réalisé par moulage, notamment moulage par injection. L'homme de métier a les compétences suffisantes pour régler les divers paramètres de la vanne, par exemple le diamètre utile de la membrane, le débattement de la membrane directement fonction de sa rigidité, le diamètre des orifices de communication et la dureté du ressort en fonction des paramètres d'un type d'ensemble moteur donné afin d'optimiser la valeur de la pression devant subsister dans le carter cylindre. Une telle optimisation s'effectue sur banc moteur dans des conditions simulées de fonctionnement comme le montre la figure 6 ce qui permet de choisir un type de vanne avec ses paramètres spécifiques. Le type de vanne sera donc choisi selon le cahier des charges du motoriste. Il est par exemple avantageux de choisir des débits blow by de gaz de combustion réduits et limités à la valeur obtenue à pleine charge d'une part, et d'autre part d'obtenir pour la dépression dans le carter cylindre une valeur la plus basse possible afin d'obtenir une différence de pression suffisante pour drainer l'huile vers le carter à travers les canaux 10 a et 10b mais qui ne sollicite pas de manière excessive les joints de l'ensemble moteur. Préférentiellement on prendra une pression dans le carter cylindre minimale admissible de - 50 mbar avec un débit de blow by maximal en condition normale de 251/mn, en tenant compte que la pression dans le carter devra être toujours comprise entre -50 mbar et 8 mbar et que cette pression devra être inférieure à 0 pour un régime de 3500 t/mn. Une marge de + 8mbar sera aussi tolérée pour un fonctionnement dégradé. Des courbes de la figure 6, il sera aisé de constater qu'avec le type de vanne préféré par l'invention, la pression carter, pour une large gamme de pression d'admission allant de -550 à 150 mbar, n'est sensiblement fonction que du débit blow by et ne dépend que faiblement de la pression d'admission. La pression carter sera en effet assez basse pour compenser les oscillations qui restent inférieures à 25 mbar. On obtient ainsi pour un débit donné à une large gamme de pression d'aspiration, de - 800 mbar à -50mbar, une pression carter cylindre qui ne varie pratiquement pas, par exemple de -30mbar à -20mbar pour un débit de 501/mn, donc formant une ligne sensiblement horizontale appelée flat line, ce qui représente de très bonnes conditions de régulation de la pression dans le carter cylindre. Il est à noter que si l'utilisation d'une vanne bi- étagée du type décrit ci-dessus est préférée pour la réalisation de l'invention, il est possible d'utiliser une vanne standard mono étage pour des conditions moyennes de fonctionnement : les oscillations de pression carter seront alors plus accentuées. It can also be envisaged that the cover 18 is not completely closed and that it remains in a position of minimum opening. The constituent elements of the valve are chosen according to the operating conditions. The use of plastics may be adequate for reasons of weight and manufacture: thus the membrane and the evacuation pipe are preferably based on an elastomer such as a silicone rubber, a fluoro-silicone or modified acrylic type ACM, or fluoroelastomer. The valve may advantageously be placed in a thermoplastic housing such as a polyamide or a polyolefin reinforced or not with glass fibers, this housing being able to be produced by molding, in particular injection molding. The skilled person has sufficient skills to adjust the various parameters of the valve, for example the useful diameter of the membrane, the displacement of the membrane directly as a function of its rigidity, the diameter of the communication orifices and the hardness of the spring. function of the parameters of a given type of engine assembly in order to optimize the value of the pressure to remain in the crankcase. Such optimization is carried out on the engine bench under simulated operating conditions as shown in FIG. 6, which makes it possible to choose a type of valve with its specific parameters. The type of valve will be chosen according to the specifications of the engine manufacturer. It is for example advantageous to choose reduced blow by flow rates of combustion gases and limited to the value obtained at full load on the one hand, and on the other hand to obtain for the depression in the crankcase a lower value possible to obtain a pressure difference sufficient to drain the oil to the housing through the channels 10a and 10b but does not excessively stress the joints of the motor assembly. Preferably, a pressure in the minimum permissible cylinder casing of -50 mbar with a maximum blow-off flow rate under normal conditions of 251 / min will be taken into account, taking into account that the pressure in the casing must always be between -50 mbar and 8 mbar. and that this pressure should be less than 0 for a regime of 3500 rpm. A margin of + 8mbar will also be tolerated for degraded operation. From the curves of FIG. 6, it will be easy to observe that with the type of valve preferred by the invention, the crankcase pressure, for a wide range of intake pressure ranging from -550 to 150 mbar, is substantially function that the blow by flow and only slightly depends on the inlet pressure. The crankcase pressure will indeed be low enough to compensate for oscillations that remain below 25 mbar. Thus, for a given flow rate at a wide range of suction pressure, from -800 mbar to -50mbar, a cylinder crankcase pressure that does not vary substantially, for example from -30mbar to -20mbar for a flow rate of 501 / min. , thus forming a substantially horizontal line called flat line, which represents very good conditions for regulating the pressure in the cylinder block. It should be noted that if the use of a two-stage valve of the type described above is preferred for carrying out the invention, it is possible to use a standard single-stage valve for average operating conditions: the crank pressure oscillations will then be more accentuated.

Grâce au dispositif d'évacuation tel que décrit précédemment et notamment à sa vanne de régulation, on peut limiter la pression du carter cylindre à -50mbar afin de préserver l'étanchéité à l'huile du carter d'une part et d'assurer le fonctionnement optimum du dispositif d'étanchéité à segment à battement axial nul d'autre part. Thanks to the evacuation device as described above and in particular to its control valve, it is possible to limit the pressure of the crankcase to -50mbar in order to preserve the oil-tightness of the crankcase on the one hand and to ensure the optimum operation of the ring seal device with no axial flap on the other hand.

Le dispositif selon l'invention peut trouver une application pour tout moteur à combustion, notamment les moteurs à essence. The device according to the invention can find an application for any combustion engine, including gasoline engines.

Claims

Sealing and pressure regulating device in a crankcase (10) of an internal combustion engine unit further comprising a piston (1) carrying at least one segment (2) mounted in a groove ( 4a) at its periphery, the control device for evacuation of the combustion gases from the cylinder block (10) characterized in that: - a holding member (3) of the segment (2) is provided for pressing the segment (2) ) against one of the flanks of the groove (4a) of the piston, -a valve (13) is disposed in the regulating device for regulating at least partly the gas discharge flow 15 of the cylinder block (10).

2. Device according to claim 1, characterized in that the holding member (3) is disposed between the segment (2) and the upper side of the groove (4a) and comprises a circumferential portion (3a) 20 forming a spring and provided with a succession of vertices in contact with either the segment (2) or the flank of the groove (4a) or in alternating contact with the segment (2) or the side of the groove (4a).

3. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the segment (2) comprises along its inner periphery a rail (5), and that the holding member (3) is provided with means ( 3b) for hooking said member (3) to the rail (5).

4. Device according to any one of the preceding claims characterized in that the regulating device carries out the evacuation of the combustion gases from the cylinder block (10) to a distributor for recycling these gases through an evacuation pipe (12). ) and further comprises one or more de-oilers (11) 35 arranged (s) before the control valve (13).

5. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the control valve (13) is a bi-stage valve, comprising a spring (15) and a membrane (16) which divides the valve into two separate compartments (19). , 20) subjected at one atmospheric pressure (19) and the other (20) to the pressure prevailing in the cylinder block (10).

6. Device according to claim 5, characterized in that the compartment subjected to atmospheric pressure (19) is located above the membrane (16) between the latter and the top of the cylinder head (14) and that compartment ( 19) has a recess (19a) for the ambient pressure setting.

7. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that an optimization of the parameters of the valve (13) is performed on engine bench to obtain a vacuum in the cylinder block (10) between - 50mbar and 8 mbar, the crank case pressure being less than 0 when the revolutions per minute regime is 3500 rpm.

8. Device according to claim 5 or 6, characterized in that a reinforcing element (17) is provided on the middle part of the membrane (16).

9. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the elements of the valve (13) with the exception of the spring (15) are preferably based on an elastomer such as a silicone rubber, a fluorosilicone or acrylic modified type ACM, or fluoroelastomer and the valve (13) can be advantageously placed in a thermoplastic housing such as a polyamide or a polyolefin reinforced or not with glass fibers, this housing can be realized by molding, in particular by injection molding.

10. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the combustion gases discharged from the cylinder block (10) pass through a cover (18) partially disposed within the spring (15) and having an interposed collar between the membrane (16) and the spring (15) by capping the latter, this cover (18) comprising recesses (18a) at its periphery for the passage of gases.