FR2982637A1

FR2982637A1 - Circuit for processing gases from casing of internal combustion engine, has supply path supplying oil between casing and inlet of decanter, and supply path presenting opening to vent air via pressure relief valve

Info

Publication number: FR2982637A1
Application number: FR1160416A
Authority: FR
Inventors: Christophe Coffy
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2013-05-17
Anticipated expiration: 2031-11-16
Also published as: FR2982637B1

Abstract

The circuit has a supply path (1) supplying oil between a casing and an inlet of a decanter (2). A return part (3) feeds the oil between an outlet of the decanter and the casing. The supply path presents an opening to vent air via a pressure relief valve (4). The opening of the pressure relief valve is opened by pressure in the supply path, where the pressure in the supply path is higher than a given threshold, where the pressure relief valve is opened under a pressure ranging between plus 50 millibars and plus 100 millibars with respect to the atmospheric pressure.

Description

CIRCUIT DE TRAITEMENT DES GAZ DE CARTER D'UN MOTEUR A COMBUSTION [0001] L'invention porte sur le domaine des circuits de traitement des gaz de carter d'un moteur à combustion interne, par recyclage des gaz de bas moteur dans les gaz d'admission. Cette fonction est souvent désignée par le terme anglophone « blow-by ». [0002] Durant le fonctionnement d'un moteur à combustion interne, en particulier durant les phases de combustion et de compression, une partie des gaz de la chambre de combustion pénètre dans le bas moteur. Ce passage de gaz intervient du fait de fuites au niveau de la segmentation des pistons, et cela quel que soit l'état d'usure de cette segmentation. [0003] Les gaz présents dans le bas moteur sont ainsi chargés d'eau, de carburants imbrûlés et d'huile de lubrification. De tels gaz nocifs ne peuvent pas être rejetés directement dans l'environnement. Des normes anti-pollution imposent généralement le retraitement des gaz du bas moteur. [0004] Dans une configuration connue, on ménage un circuit de traitement de ces gaz du bas moteur (« circuit de blow-by »), de sorte qu'ils traversent un décanteur d'huile, également appelé déshuileur. Le décanteur d'huile sépare l'huile des gaz. L'huile décantée est renvoyée dans le circuit d'huile. Les gaz décantés sont ensuite recyclés à l'intérieur du répartiteur d'admission. Les gaz décantés passent alors dans la chambre de combustion où ils sont rebrûlés et sont alors soumis à un traitement de dépollution avec le reste des gaz d'échappement générés. La décantation de l'huile dans les gaz permet d'éviter la génération de polluants par combustion d'huile dans la chambre de combustion. [0005] Un tel circuit, dans une configuration particulière, est par exemple connu du document FR 2912182. [0006] Il peut néanmoins se produire un phénomène néfaste au bon fonctionnement du moteur, lorsque l'huile est chargée d'un composé s'évaporant à une température donnée. A titre d'exemple, dans le cadre des moteurs à allumage commandés, généralement appelés moteur à essence, et fonctionnant avec des carburants contenant de l'éthanol, typiquement les moteurs couramment désignés par l'expression « flex-fuel » pouvant fonctionner avec 100% d'éthanol en tant que carburant, on rencontre des problèmes de dilution d'éthanol dans l'huile. L'éthanol présent par dilution dans l'huile s'évapore brusquement vers 79°C, lorsque l'huile atteint cette température, ce qui provoque une augmentation rapide du débit de blow-by que doit traiter le déshuileur. Le problème est que ce débit est parfois supérieur à ce que peut traiter le déshuileur, ce qui peut entrainer une montée en pression du carter moteur, et des remontées d'huile à l'admission du moteur. [0007] L'invention tend à proposer une adaptation simple et efficace d'un circuit de traitement des gaz de carter permettant d'éliminer ce risque. [0008] Plus précisément, l'invention a donc pour premier objet un circuit de traitement des gaz de carter d'un moteur à combustion comportant - une branche d'amenée entre un carter une entrée d'un décanteur d'huile, - ledit décanteur d'huile, - une branche de retour de l'huile entre une sortie du décanteur d'huile et le carter, dans lequel la branche d'amenée présente une mise à l'air libre par l'intermédiaire d'un clapet de surpression. The invention relates to the field of crankcase treatment circuits of an internal combustion engine, by recycling low engine gases in the combustion gases of a combustion engine. 'admission. This function is often referred to as "blow-by". During the operation of an internal combustion engine, particularly during the combustion and compression phases, a portion of the combustion chamber gases enters the low engine. This gas passage occurs because of leaks in the segmentation of the pistons, and this regardless of the state of wear of this segmentation. The gases present in the low engine are thus loaded with water, unburned fuels and lubricating oil. Such harmful gases can not be released directly into the environment. Anti-pollution standards generally require reprocessing of low engine gases. In a known configuration, it provides a low gas treatment circuit of the engine ("blow-by circuit"), so that they pass through an oil decanter, also called de-oiler. The oil separator separates the oil from the gases. The decanted oil is returned to the oil circuit. The decanted gases are then recycled inside the intake manifold. The decanted gases then pass into the combustion chamber where they are re-burned and are then subjected to a depollution treatment with the rest of the generated exhaust gas. The decantation of the oil in the gases makes it possible to avoid the generation of pollutants by combustion of oil in the combustion chamber. Such a circuit, in a particular configuration, is for example known from FR 2912182. It may nevertheless occur a phenomenon harmful to the proper operation of the engine, when the oil is loaded with a compound s' evaporating at a given temperature. For example, in the context of controlled ignition engines, generally called gasoline engines, and operating with fuels containing ethanol, typically the engines commonly referred to by the term "flex-fuel" can operate with 100 % ethanol as fuel, there are problems of dilution of ethanol in the oil. The ethanol present by dilution in the oil evaporates sharply to 79 ° C, when the oil reaches this temperature, which causes a rapid increase in the blow-by flow that must be treated the de-oiler. The problem is that this flow is sometimes higher than what can treat the de-oiler, which can cause a rise in pressure of the crankcase, and oil returns to the intake of the engine. The invention aims to provide a simple and effective adaptation of a crankcase treatment circuit to eliminate this risk. More specifically, the invention therefore has for its first object a crankcase treatment circuit of a combustion engine comprising - a supply branch between a housing an inlet of an oil settler, - said oil separator, - a branch for returning the oil between an outlet of the oil separator and the housing, in which the supply branch has a venting through a valve of overpressure.

L'ouverture de cette mise à l'air libre peut permettre de palier à une montée en pression dans le circuit de traitement des gaz de carter, en laissant échapper tout ou partie des gaz vers l'extérieur. Ceci se produit bien évidemment de manière ponctuelle et exceptionnelle, afin notamment de garantir l'intégrité du moteur. [0009] Dans une variante préférentielle de l'invention, le clapet de surpression est du type à ouverture passive engendrée par une pression dans la branche d'amenée supérieure à un seuil donné. C'est le dispositif le plus simple imaginable, qui est en outre facile à mettre en oeuvre tout en étant efficace. [0010] Dans une autre variante, le clapet de surpression est du type à ouverture pilotée par des moyens de commande liés à un capteur de pression. Cela permet de contrôler finement les conditions d'ouverture du clapet. [0011] De préférence, le clapet de surpression est conformé pour s'ouvrir si la pression dans la branche d'amenée atteint ou dépasse une pression sensiblement égale ou légèrement inférieure à la pression de désamorçage du décanteur d'huile. En effet, lorsque la pression augmente fortement dans le carter, le siphon généralement présent en sortie du décanteur (dans le conduit retournant l'huile décantée vers le carter du moteur) peut se désamorcer, on parle alors du désamorçage du décanteur. Lorsque l'huile décantée ne passe plus dans le conduit de retour vers le carter, elle est envoyée vers l'admission du moteur, ce qui doit être évité car peut causer une génération de fumée, du cliquetis, ou dans le pire des cas une compression hydraulique dans les cylindres. [0012] De préférence, le clapet de surpression est du type à section d'ouverture variable, de sorte que la pression dans le carter est maintenue à un niveau légèrement inférieur à la pression de désamorçage du décanteur. [0013] De préférence, le clapet de surpression est conformé pour s'ouvrir sous une pression comprise entre +50 millibars et +100 millibars par rapport à la pression atmosphérique. [0014] L'invention porte en outre sur un moteur à combustion comportant un circuit conforme au premier objet de l'invention. [0015] De préférence, ce moteur adapté pour fonctionner avec un carburant contenant majoritairement de l'éthanol. [0016] L'invention est décrite plus en détail ci-après et en référence à la figure unique représentant schématiquement le système dans son mode de réalisation préférentiel. [0017] La figure 1 présente donc schématiquement le circuit de traitement des gaz de carter dans l'environnement d'un moteur à combustion, selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention. [0018] Le circuit de traitement des gaz de carter présente de manière connue une branche d'amenée 1 reliant le carter du moteur (non représenté) à l'entrée d'un décanteur 2 (également appelé déshuileur) pour la séparation de l'huile contenue dans les gaz de carter, et une branche de retour 3 entre la sortie du décanteur 2 et le carter pour le retour vers le carter de l'huile issue de la décantation des gaz de carter. [0019] Dans l'invention, la branche d'amenée 1 présente une mise à l'air libre par l'intermédiaire d'un clapet de surpression 4. Typiquement, un piquage peut être ménagé sur la branche d'amenée 2 pour y raccorder une branche de mise à l'air libre 5, dans laquelle on dispose le clapet de surpression 4. [0020] Le clapet de surpression 4 permet la mise à l'air libre, et donc l'évacuation directe de tout ou partie des gaz de carter circulant dans la branche d'amenée 1 lors de l'ouverture du clapet de surpression 4, lorsque la pression en amont du décanteur 2 (dans la culasse du moteur ou en entrée du décanteur) dépasse un seuil de pression prédéterminé. Le clapet de surpression 4 peut être du type à ouverture passive provoquée par la seule surpression, typiquement un clapet à ressort, mais on pourrait employer de manière équivalente un clapet piloté lié à des moyens de commandes recevant des informations de capteurs de pression disposés dans le carter, dans la branche d'amenée 1, ou à proximité immédiate du clapet de surpression 4. [0021] Une telle surpression, liée à la génération rapide d'une grande quantité de gaz de carter à traiter, peut notamment se produire lorsque des composés dissouts dans l'huile sont évaporés à l'atteinte d'une certaine température par l'huile. Typiquement, de l'éthanol dissout dans l'huile est évaporé lorsque l'huile atteint 79°C. [0022] Le décanteur 2 est par sa constitution apte à traiter un débit maximum de gaz de carter. Si ce maximum est dépassé, ce qui se traduit par une élévation de la pression en entrée du décanteur du fait de la perte de charge qu'il génère, il se produit un phénomène de désamorçage du décanteur 2. Le décanteur présente en effet un siphon ou un dispositif équivalent à l'entrée de la branche de retour 12. Si la pression monte trop dans le carter, la différence de pression entre la sortie du décanteur et le carter et le carter empêche l'évacuation par le siphon, et toute l'huile passe vers l'admission. On parle alors de désamorçage du décanteur. [0023] Le décanteur 2 ne traite plus tout ou partie des gaz qui y transitent, de sorte que de l'huile peut être introduite à l'admission du moteur, ce qui peut causer du cliquetis, de la fumée et, dans le pire des cas, une compression hydraulique potentiellement destructrice du moteur. L'augmentation de la pression dans le circuit peut en outre causer des fuites d'huiles au niveau des joints d'étanchéité vilebrequin. [0024] L'invention permet de palier à ces risques. Lorsque l'éthanol (par exemple) s'évapore de l'huile brutalement et que le débit de blow-by devient trop important pour le déshuileur, la pression dans le carter, dans la culasse et donc à l'entrée du déshuileur augmentent. Dans la variante préférentielle de l'invention, lorsque la pression en entrée déshuileur atteint la pression de désamorçage du déshuileur, une partie du débit de blowby sort par le clapet en amont du décanteur. Cela permet de diminuer la perte de charge apparente du décanteur, en diminuant le débit gazeux qui le traverse, et de diminuer la pression en entrée du déshuileur. Ainsi, le déshuileur ne se désamorce pas et n'envoie pas trop d'huile à l'admission. [0025] Le circuit de traitement des gaz de carter présente par ailleurs une constitution classique. Les gaz de carter décantés (desquels on a donc ôté l'huile) transitent via un système de régulation de pression 15 vers l'admission du moteur. Dans le cadre d'un moteur suralimenté ici représenté, le conduit d'admission 6 présente un turbocompresseur 7 en amont duquel peut être disposé un filtre à air 8, et en aval duquel peut être disposé un refroidisseur d'air de suralimentation 9. Un boîtier papillon 10 peut également réguler le flux d'air à l'admission du moteur. Les gaz de carter décantés sont amenés à l'admission du moteur via une première branche 11, typiquement entre le filtre à air 8 et le turbocompresseur 7, ou via une seconde branche 12 en aval du refroidisseur d'air de suralimentation 9 et du boîtier papillon 10. [0026] La première banche 11 et la seconde branche 12 peuvent être respectivement équipées d'un premier clapet anti-retour 13 et d'un second clapet anti-retour 14. [0027] L'invention, présentée ici dans le cadre d'un moteur suralimenté, est néanmoins également applicable à un moteur atmosphérique, avec pour seule différence que le circuit en aval du décanteur vers l'admission ne présente qu'une seule branche. [0028] L'invention ainsi développée permet, pour un coût faible et avec une mise en oeuvre aisée, de protéger efficacement le moteur d'une surpression dans le carter, par exemple due à l'évaporation brutale d'éthanol dilué dans l'huile. The opening of this venting can make it possible to compensate for a rise in pressure in the crankcase treatment circuit, by letting all or part of the gases escape to the outside. This obviously occurs in a punctual and exceptional manner, in particular to ensure the integrity of the engine. In a preferred embodiment of the invention, the pressure relief valve is passive opening type generated by a pressure in the supply branch greater than a given threshold. It is the simplest device imaginable, which is also easy to implement while being effective. In another variant, the pressure relief valve is of the opening type controlled by control means connected to a pressure sensor. This allows to control finely the conditions of opening of the valve. Preferably, the pressure relief valve is shaped to open if the pressure in the supply branch reaches or exceeds a pressure substantially equal to or slightly less than the defoaming pressure of the oil settler. Indeed, when the pressure increases sharply in the crankcase, the siphon generally present at the outlet of the decanter (in the conduit returning the oil decanted to the motor housing) can defuse, it is called the defusing of the decanter. When the decanted oil no longer passes through the return duct to the crankcase, it is sent to the intake of the engine, which must be avoided because it can cause a generation of smoke, clatter, or in the worst case a hydraulic compression in the cylinders. Preferably, the pressure relief valve is of the variable opening section type, so that the pressure in the housing is maintained at a level slightly lower than the defusing pressure of the decanter. Preferably, the pressure relief valve is shaped to open at a pressure of between +50 millibars and +100 millibars relative to the atmospheric pressure. The invention further relates to a combustion engine having a circuit according to the first object of the invention. Preferably, this engine adapted to operate with a fuel containing predominantly ethanol. The invention is described in more detail below and with reference to the single figure schematically showing the system in its preferred embodiment. Figure 1 thus schematically shows the crankcase treatment circuit in the environment of a combustion engine, according to a preferred embodiment of the invention. The crankcase treatment circuit has a known manner a supply branch 1 connecting the motor housing (not shown) to the inlet of a decanter 2 (also called de-oiler) for the separation of the oil contained in the crankcase gases, and a return branch 3 between the outlet of the decanter 2 and the housing for the return to the crankcase of the oil from the decantation of the crankcase gases. In the invention, the supply branch 1 has a venting through a relief valve 4. Typically, a stitching may be provided on the supply branch 2 to y connect a vent branch 5, in which the relief valve 4 is arranged. [0020] The relief valve 4 allows the venting, and thus the direct evacuation of all or part of the crankcase gas flowing in the supply branch 1 when opening the pressure relief valve 4, when the pressure upstream of the decanter 2 (in the engine cylinder head or in the decanter inlet) exceeds a predetermined pressure threshold. The overpressure valve 4 may be of the passive opening type caused by the only overpressure, typically a spring valve, but it would be possible to use, in an equivalent manner, a controlled valve linked to control means receiving information from pressure sensors arranged in the in the feed branch 1, or in the immediate vicinity of the overpressure valve 4. Such overpressure, related to the rapid generation of a large amount of crankcase gas to be treated, may occur in particular when compounds dissolved in the oil are evaporated at the attainment of a certain temperature by the oil. Typically, ethanol dissolved in the oil is evaporated when the oil reaches 79 ° C. The decanter 2 is by its constitution adapted to treat a maximum flow of crankcase gas. If this maximum is exceeded, which results in an increase in the pressure at the inlet of the settler due to the pressure drop that it generates, there is a phenomenon of defusing the decanter 2. The decanter indeed has a siphon or a device equivalent to the inlet of the return leg 12. If the pressure rises too much in the crankcase, the pressure difference between the outlet of the settler and the crankcase and the crankcase prevents the evacuation by the trap, and all the oil passes to the inlet. This is called defusing the decanter. The decanter 2 no longer processes all or part of the gas that passes through it, so that oil can be introduced to the intake of the engine, which can cause rattling, smoke and, in the worst case cases, a potentially destructive hydraulic compression of the engine. Increasing the pressure in the circuit can also cause oil leaks at the crankshaft seals. The invention makes it possible to overcome these risks. When ethanol (for example) evaporates from the oil brutally and the blow-by flow becomes too great for the de-oiler, the pressure in the crankcase, in the cylinder head and therefore at the inlet of the de-oiler increases. In the preferred embodiment of the invention, when the inlet pressure de-oiler reaches the de-oiling pressure of the de-oiler, a portion of the blowby flow exits through the valve upstream of the clarifier. This makes it possible to reduce the apparent pressure drop of the decanter, by reducing the gas flow that passes through it, and to reduce the inlet pressure of the de-oiler. Thus, the de-oiler does not defuse and does not send too much oil to the intake. The crankcase treatment circuit also has a conventional constitution. The decanted crankcase gases (from which the oil has thus been removed) pass through a pressure regulating system to the engine intake. In the context of a supercharged engine shown here, the intake duct 6 has a turbocharger 7 upstream of which an air filter 8 can be arranged, and downstream of which a charge air cooler 9 can be arranged. throttle body 10 can also regulate the flow of air at the intake of the engine. The decanted casing gases are fed to the intake of the engine via a first branch 11, typically between the air filter 8 and the turbocharger 7, or via a second branch 12 downstream of the charge air cooler 9 and the casing butterfly 10. The first wall 11 and the second leg 12 may be respectively equipped with a first non-return valve 13 and a second non-return valve 14. [0027] The invention, presented here in the part of a supercharged engine, is nevertheless also applicable to an atmospheric engine, with the only difference that the circuit downstream of the decanter to the inlet has only one branch. The invention thus developed allows, for a low cost and with easy implementation, to effectively protect the motor from an overpressure in the housing, for example due to the sudden evaporation of ethanol diluted in the oil.

Claims

1. Crankcase treatment circuit of a combustion engine comprising - a supply branch (1) between a casing an inlet of a decanter (2) oil, - said decanter (2) d oil, - a return branch (3) of the oil between an outlet of the decanter (2) of oil and the housing, characterized in that the supply branch (1) has a venting via a pressure relief valve (4).

2. Circuit according to claim 1, the pressure relief valve (4) being of the passive opening type generated by a pressure in the supply branch (1) greater than a given threshold.

3. Circuit according to claim 1, the pressure relief valve (4) being of the opening type controlled by control means connected to a pressure sensor.

4. Circuit according to one of the preceding claims, wherein the pressure relief valve (4) is shaped to open if the pressure in the supply branch (1) reaches or exceeds a pressure substantially equal to or slightly less than the defusing pressure of the decanter (2) oil.

5. Circuit according to claim 4, characterized in that the pressure relief valve (4) is of the variable opening section type, so that the pressure in the housing is maintained at a level slightly lower than the defusing pressure of the decanter (2).

6. Circuit according to one of the preceding claims, wherein the pressure relief valve (4) is shaped to open at a pressure of between +50 millibar and +100 millibar relative to the atmospheric pressure.

7. Combustion engine comprising a circuit according to any one of the preceding claims.

8. Motor according to claim 7, characterized in that it is adapted to operate with a fuel containing predominantly ethanol.