FR3068729B1

FR3068729B1 - Procede de protection d'un circuit des gaz de carter d'un moteur thermique

Info

Publication number: FR3068729B1
Application number: FR1756492A
Authority: FR
Inventors: Olivier Jean Baptiste
Original assignee: PSA Automobiles SA
Current assignee: Stellantis Auto Sas Fr
Priority date: 2017-07-10
Filing date: 2017-07-10
Publication date: 2019-08-02
Anticipated expiration: 2037-07-10
Also published as: FR3068729A1

Abstract

L'invention porte principalement sur un procédé de protection d'un circuit des gaz de carter d'un moteur thermique, notamment de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte: - une étape de gestion d'un premier compteur temporel (C1), dit compteur de gel, configuré pour s'incrémenter en cas de détection d'un risque de gel dans le circuit des gaz de carter, - une étape de gestion d'un deuxième compteur temporel (C2), dit compteur de dégel, permettant de déterminer si le compteur de gel (C1) peut être réinitialisé en cas de détection de conditions favorables au dégel, - et en ce que lorsque ledit compteur de gel (C1) atteint une durée seuil (D_lim_S1), ledit procédé comporte une étape d'émission d'un signal d'alerte à destination d'un conducteur pour l'informer d'un risque de gel du circuit des gaz de carter.

Description

PROCEDE DE PROTECTION D'UN CIRCUIT DES GAZ DE CARTER D'UN MOTEUR THERMIQUE

[0001] La présente invention porte sur un procédé de protection d'un circuit des gaz de carter d'un moteur thermique. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, dans le domaine des véhicules automobiles.

[0002] Dans un moteur thermique, la chambre de combustion est délimitée du côté du carter par le piston et les segments qui assurent l'étanchéité entre le piston et la paroi du cylindre monté dans le carter. Néanmoins, cette étanchéité n'est pas parfaite, et de façon inhérente au principe même de conception d'un tel moteur, on observe une fuite d'une partie des gaz de combustion via les segments. Il existe également des fuites au niveau des joints de queue de soupapes, de la pompe à vide (gaz émis vers la culasse en amont du déshuileur), et du palier de turbocompresseur. Les gaz émis de ces fuites sont communément appelés gaz de carter, ou encore en utilisant la terminologie anglo-saxonne, gaz de blow-by, ces différents termes étant utilisés comme des synonymes dans la suite de ce document.

[0003] Des normes environnementales imposent que les gaz de blow-by ne soient pas rejetés dans l’atmosphère, mais soient brûlés. Ils sont donc réintroduits à l’admission du moteur par un circuit, dit circuit de blow-by. Pour ce faire, ils sont aspirés à l'admission du moteur, ce qui permet de plus de maintenir le bas du carter en dépression. Ces gaz se chargeant en huile lors de leur passage dans le bas du moteur, un déshuileur a pour but de séparer au maximum les particules d’huile des gaz avant qu’ils ne soient réintroduits dans le circuit d’air d'admission via un piquage implanté sur la ligne d’air. Outre des gaz de combustion imbrulés, les gaz de blow-by comportent de la vapeur d'eau, du dioxyde de carbone et de l'azote.

[0004] Par temps froid, la vapeur d'eau contenue dans les gaz de blow-by peut se condenser, puis se solidifier, ou former une émulsion eau/huile qui se solidifie et constitue une masse qui bouche les conduits. Cela a pour effet de faire monter en pression le carter, ce qui peut entraîner une casse du moteur et/ou une fuite d’huile à l’échappement augmentant les émissions polluantes, voire un incendie du véhicule.

[0005] Pour remédier à ce risque, il est connu d'implanter des moyens de chauffage électriques autour des tuyaux de gaz de blow-by. Ces moyens sont typiquement constitués par une résistance sous tension venant localement réchauffer une surface pour empêcher la formation de glaçon dans le circuit de blow-by.

[0006] En cas de défaillance ou de non présence du réchauffeur, un clapet de surpression est prévu pour limiter la montée en pression du moteur. Toutefois, le clapet de surpression engendre un surcoût de fabrication du moteur. En outre, certaines normes automobiles interdisent l'utilisation d'un tel clapet, dans la mesure où il ne garantit pas une étanchéité complète du moteur thermique.

[0007] Il existe donc le besoin de pouvoir supprimer ce clapet, tout en garantissant la prévention des risques de gel dans le circuit de blow-by en cas de dysfonctionnement du réchauffeur ou dans le cas où le véhicule n'est pas équipé de réchauffeur.

[0008] L'invention vise à combler efficacement ce besoin en proposant un procédé de protection d'un circuit des gaz de carter d'un moteur thermique, notamment de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte: - une étape de gestion d'un premier compteur temporel, dit compteur de gel, configuré pour s'incrémenter en cas de détection d'un risque de gel dans le circuit des gaz de carter, - une étape de gestion d'un deuxième compteur temporel, dit compteur de dégel, permettant de déterminer si le compteur de gel peut être réinitialisé en cas de détection de conditions favorables au dégel, - et en ce que lorsque le compteur de gel atteint une durée seuil, le procédé comporte une étape d'émission d'un signal d'alerte à destination d'un conducteur pour l'informer d'un risque de gel du circuit des gaz de carter.

[0009] L'invention permet ainsi, en cas d'absence ou de non-fonctionnement du réchauffeur, une analyse de paramètres permettant d'identifier une situation susceptible d'engendrer la formation d'un glaçon dans le circuit des gaz de carter, et de la signaler au conducteur pour éviter la casse du moteur thermique.

[0010] Selon une mise en oeuvre, le compteur de gel est incrémenté lorsqu'une température extérieure du véhicule automobile est inférieure à un premier seuil paramétrable de température et lorsqu'une température d'un liquide circulant dans le moteur thermique est inférieure à un deuxième seuil paramétrable de température.

[0011] Selon une mise en oeuvre, le premier seuil paramétrable de température est compris entre -15°C et -40°C et vaut de préférence-15°C, et le deuxième seuil paramétrable de température est compris entre 50°Cet 100°C et vaut de préférence 70°C.

[0012] Selon une mise en oeuvre, le compteur de gel est incrémenté uniquement lorsque le moteur thermique est en fonctionnement.

[0013] Selon une mise en oeuvre, la durée seuil du compteur de gel est comprise entre 30 minutes et 5 heures et vaut de préférence 60 minutes.

[0014] Selon une mise en oeuvre: - le compteur de dégel est incrémenté si le compteur de gel est supérieur à 0, et si une température extérieure du véhicule automobile est supérieure à un seuil paramétrable de température, et - le compteur de dégel se réinitialise et réinitialise le compteur de gel si une durée seuil est atteinte.

[0015] Selon une mise en oeuvre, le compteur de dégel se réinitialise si la température extérieure du véhicule automobile devient inférieure au premier seuil paramétrable de température.

[0016] Selon une mise en oeuvre, les compteurs sont sauvegardés à l’arrêt du moteur thermique.

[0017] Selon une mise en oeuvre, le procédé comporte une étape de réinitialisation du compteur de gel si une durée entre l'arrêt du moteur thermique et sa mise en marche est supérieure à une durée seuil calibrable, par exemple de l'ordre de 3 heures, et si une température extérieure est supérieure à 0°C lors dudémarrage du moteur thermique.

[0018] Selon une mise en oeuvre, le signal d'alerte est un signal lumineux, notamment généré par un voyant situé sur un tableau de bord du véhicule automobile, ou un message écrit via une interface homme/machine.

[0019] L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. Ces figures ne sont données qu’à titre illustratif mais nullement limitatif de l’invention.

[0020] La figure 1 est une représentation schématique partielle d'un moteur thermique mettant en oeuvre un procédé de protection d'un circuit des gaz de blow-by selon l'invention; [0021] La figure 2 est un diagramme temporel illustrant le fonctionnement des compteurs mis en oeuvre dans le procédé de protection du circuit des gaz de blow-by selon l'invention; [0022] La figure 3 est un diagramme des étapes mises en oeuvre dans un procédé d'alerte du conducteur en cas de risque de gel du circuit des gaz de blow-by.

[0023] La figure 1 représente un moteur thermique 10 comportant un piston 12 monté coulissant dans un cylindre associé 14 pour entraîner un vilebrequin 16 en rotation autour d'un axe de rotation.

[0024] Les gaz d'admission entrent, suivant les flèches F1, à l'intérieur d'une chambre de combustion 18 via une soupape d'admission 20. Les gaz d'échappement sortent, suivant les flèches F2, de la chambre de combustion 18 via une soupape d'échappement 21.

[0025] La chambre de combustion 18 est délimitée du côté du carter par le piston 12 et des segments 23 qui assurent l'étanchéité entre le piston 12 et la paroi du cylindre 14. Néanmoins, cette étanchéité n'est pas parfaite, et de façon inhérente au principe même de conception d'un tel moteur 10, on observe une fuite d'une partie des gaz de combustion via les segments 23. Comme indiqué précédemment, ces gaz circulant vers le bas du carter moteur suivant les flèches F3 sont appelés gaz de carter ou gaz de blow-by. Les gaz de blow-by peuvent provenir également d'un manque d'étanchéité entre les soupapes 20, 21 et leur guide via des joints de queue de soupape, de la pompe à vide (gaz émis vers la culasse en amont du déshuileur), ou d'un palier de turbocompresseur.

[0026] Ces gaz sont réintroduits à l’admission du moteur 10 par un circuit des gaz de carter 25, dit circuit de blow-by. Ce circuit 25 comporte un conduit 251 ménagé dans le carter moteur pour acheminer, suivant les flèches F4, les gaz de blow-by vers un déshuileur 27 qui permet de séparer l'huile par rapport aux gaz. L'huile est redirigée vers le bas du carter suivant les flèches F5 via un conduit 252, tandis que les gaz de blow-by déshuilés sont réintroduits à l'admission suivant les flèches F6 via un piquage 253.

[0027] Comme cela est représenté sur la figure 2, afin de protéger le circuit de blow-by 25, le procédé selon l'invention est basé sur la gestion d'un premier compteur temporel C1, dit compteur de gel, configuré pour s'incrémenter en cas de détection d'un risque de gel dans le circuit de blow-by 25. En outre, un deuxième compteur temporel C2, dit compteur de dégel, permet de déterminer si le compteur de gel C1 peut être réinitialisé en cas de détection de conditions favorables au dégel.

[0028] Lorsque le compteur de gel C1 atteint une durée seuil paramétrable D_lim_S1, un signal d'alerte est émis à destination du conducteur pour l'informer d'un risque de gel du circuit de blow-by 25. Ce signal d'alerte est avantageusement un signal lumineux, notamment généré par un voyant situé sur le tableau de bord du véhicule automobile. En variante ou en complément, le signal d'alerte pourra être un signal sonore ou un message écrit via une interface homme/machine.

[0029] Le compteur de gel C1 est incrémenté lorsqu'une température extérieure Text du véhicule automobile est inférieure à un premier seuil paramétrable de température S1 et lorsqu'une température Teau d'un liquide circulant dans le moteur thermique 10 est inférieure à un deuxième seuil paramétrable de température S2. Le compteur de gel C1 est incrémenté uniquement lorsque le moteur thermique 10 est en fonctionnement. Dans un exemple de mise en oeuvre, le liquide dont la température est contrôlée est un liquide de refroidissement du moteur 10 à base d'eau et d'antigel. En variante, le liquide dont la température est contrôlée est de l'huile, ou tout autre liquide circulant dans le moteur 10.

[0030] Dans un exemple de réalisation, le premier seuil de température S1 est compris entre -15°C et -40°C, et vaut de préférence -15°CLe deuxième seuil de température S2 est compris entre 50 °C et 100°C, et vaut de préféræice 70 °C. La durée seuil D_lim_S1 du compteur de gel C1 à partir de laquelle le signal d'alerte est envoyé au conducteur du véhicule est comprise entre 30 minutes et 5 heures et vaut de préférence 60 minutes.

[0031] Par ailleurs, le compteur de dégel C2 est incrémenté si le compteur de gel C1 est supérieur à 0 et si la température extérieure Text du véhicule est supérieure à un troisième seuil paramétrable de température S3. Dans un exemple de réalisation, le seuil S3 est différent du seuil S1 et est compris entre 0°C et +5°C et vaut de préférence 0°C. Le compteur de dégel C2 est incrémenté de préférence uniquement lorsque le moteur thermique 10 est en fonctionnement.

[0032] Le compteur de dégel C2 se réinitialise et réinitialise le compteur de gel C1 si une durée seuil paramétrable D_lim_S2 est atteinte. La durée seuil D_lim_S2 est par exemple comprise entre 10 minutes et 30 minutes et vaut de préférence 20 minutes. Le compteur de gel C1 se réinitialise également si la température du liquide de refroidissement Teau est supérieure au seuil S2.

[0033] Le compteur de dégel C2 se réinitialise si la température extérieure Text du véhicule devient inférieure à un seuil paramétrable de température. Ce seuil de température est ici égal au seuil de température S1 mais pourrait en variante être différent.

[0034] On décrit ci-après, en référence avec la figure 2, un exemple de fonctionnement des compteurs de gel et de dégel C1, C2 mis en oeuvre dans le procédé de protection du circuit de blow-by 25 selon l'invention.

[0035] Entre les instants tO et t1, la température du liquide de refroidissement Teau est inférieure au seuil S2, mais comme la température extérieure Text est supérieure au seuil S1, le compteur de gel C1 n'est pas incrémenté. En outre, la température extérieure Text est supérieure au seuil S3 de 0°C mais comme le compteur de gel C1 est à 0, le compteur de dégel C2 n'est pas incrémenté.

[0036] Entre les instants t1 et t2, la température du liquide de refroidissement Teau est inférieure au seuil S2 et la température extérieure Text est inférieure au seuil S1, de sorte que le compteur de gel C1 est incrémenté. Le compteur C2 est inchangé.

[0037] Entre les instants t2 et t3, la température extérieure Text est supérieure au seuil S3 de 0°C et le compteur de gel C1 est supérieur à 0,de sorte que le compteur de dégel C2 est incrémenté.

[0038] Entre les instants t3 et t4, la température extérieure Text est supérieure au seuil S1 mais inférieure au seuil S3 de 0°C, de sorte que ni le compteur de gel C1, ni le compteur de dégel C2 ne sont incrémentés.

[0039] A l'instant t4, la température extérieure Text passe en dessous du seuil S1, de sorte que le compteur de dégel C2 est réinitialisé.

[0040] Entre les instants t4 et t5, la température du liquide de refroidissement Teau est inférieure au seuil S2 et la température extérieure Text est inférieure au seuil S1, de sorte que le compteur de gel C1 est incrémenté.

[0041] Entre les instants t5 et t6, la température extérieure Text est supérieure au seuil S1 mais inférieure au seuil S3 de 0°C, de sorte que ni le compteur de gel C1, ni le compteur de dégel C2 ne sont incrémentés.

[0042] Entre les instants t6 et t7, la température extérieure Text est supérieure au seuil S3 de 0°C, de sorte que le compteur de dégel C2 est ircrémenté.

[0043] Entre les instants t7 et t8, la température extérieure Text est supérieure au seuil S1 mais inférieure au seuil S3 de 0°C, de sorte que ni le compteur de gel C1, ni le compteur de dégel C2 ne sont incrémentés.

[0044] A l'instant t8, la température extérieure Text passe en dessous du seuil S1, de sorte que le compteur de dégel C2 est réinitialisé.

[0045] Entre les instants t8 et t9, la température du liquide de refroidissement Teau est inférieure au seuil S2 et la température extérieure Text est inférieure au seuil S1, de sorte que le compteur de gel C1 est incrémenté.

[0046] Entre les instants t9 et t10, la température extérieure Text est supérieure au seuil S1 mais inférieure au seuil S3 de 0°C, de sorte que ni le compteur de gel C1, ni le compteur de dégel C2 ne sont incrémentés.

[0047] Entre les instants t10 et t11, la température extérieure Text est supérieure au seuil S3 de 0°C, de sorte que le compteur de dégel C2 estincrémenté.

[0048] A l'instant t11, le compteur de dégel C2 atteint la durée seuil D_lim_S2 égale à 20 minutes, ce qui provoque sa réinitialisation ainsi que la réinitialisation du compteur de gel C1.

[0049] Entre les instants t11 et t12, la température extérieure Text est supérieure au seuil S1, de sorte que le compteur de gel C1 n'est pas incrémenté. En outre, la température extérieure Text est supérieure au seuil S3 de 0°C mais comme le ccmpteur de gel C1 est à 0, le compteur de dégel C2 n'est pas incrémenté.

[0050] Entre les instants t12 et t13, la température du liquide de refroidissement Teau est inférieure au seuil S2 et la température extérieure Text est inférieure au seuil S1, de sorte que le compteur de gel C1 est incrémenté.

[0051] A l'instant t13, la température du liquide de refroidissement Teau atteint le seuil S2 de 70°C, ce qui provoque la réinitialisation du compteur de gel C1.

[0052] Entre les instants t13 et t14, la température du liquide de refroidissement Teau reste supérieure au seuil S2 de 70°C, de sorte que ni le compteur de gel C1, ni le compteur de dégel C2 ne sont incrémentés car le véhicule se trouve dans une phase où le risque de gel du circuit de blow-by 25 est nul.

[0053] Entre les instants t14 et t15, la température du liquide de refroidissement Teau repasse en-dessous du seuil S2 et la température extérieure Text est inférieure au seuil S1, de sorte que le compteur de gel C1 est incrémenté. Comme la température extérieure Text est inférieure au seuil S3 de 0°C, le compteur de cégel C2 n'est pas incrémenté.

[0054] A l'instant t15, le compteur de gel C1 atteint la durée seuil D_lim_S1, ce qui provoque l'émission du signal d'alerte à destination du conducteur pour l'informer d'un risque de gel du circuit de blow-by 25 par exemple par affichage d'un voyant "STOP".

[0055] Les compteurs de gel et de dégel C1, C2 peuvent être sauvegardés à l’arrêt du moteur thermique 10. Le compteur de gel C1 peut être réinitialisé si une durée entre l'arrêt du moteur 10 et sa mise en marche est supérieure à une durée seuil calibrable, par exemple de l'ordre de 3 heures, et si la température extérieur Text est supérieure à 0°C lors du démarrage du moteur thermique 10.

[0056] On décrit ci-après, en référence avec la figure 3, les étapes mises en oeuvre dans un procédé d'alerte du conducteur en cas de risque de gel du circuit des gaz de blow-by 25.

[0057] Ce procédé comporte une étape 101 de détection de la présence d'un réchauffeur autour des tuyaux de gaz de blow-by du véhicule automobile. Dans le cas où le réchauffeur est absent, le procédé précédemment décrit basé sur l'utilisation des compteurs de gel et de dégel C1, C2 est mis en oeuvre dans une étape 102.

[0058] Dans le cas où un risque de gel des gaz de blow-by est détecté, un signal d'alerte, tel que l'allumage d'un voyant "STOP" sur le tableau de bord, est émis au cours d'une étape 103. Dans le cas contraire, dans une étape 104, aucun signal n'est affiché sur le tableau de bord du véhicule.

[0059] Dans le cas où le véhicule est équipé d'un réchauffeur, un diagnostic de fonctionnement du réchauffeur est réalisé dans une étape 105. Si le réchauffeur fonctionne normalement, c'est-à-dire qu'aucune défaillance n'est détectée, alors il n'y a rien à signaler (cf. étape 106). En revanche, si une défaillance du réchauffeur est détectée dans une étape 107, alors un voyant de service est affiché sur le tableau de bord du véhicule. En outre, le procédé basé sur l'utilisation des compteurs de gel et de dégel C1, C2 est mis en oeuvre dans une étape 108.

[0060] Dans le cas où un risque de gel des gaz de blow-by est détecté, un signal d'alerte, tel que l'allumage d'un voyant "STOP" sur le tableau de bord ou un message écrit via une interface homme/machine est émis au cours d'une étape 109. Dans le cas contraire, dans une étape 110, aucun signal n'est affiché sur le tableau de bord du véhicule.

Claims

Revendications :

1. Procédé de protection d'un circuit des gaz de carter (25) d'un moteur thermique (10), notamment de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte: - une étape de gestion d'un premier compteur temporel (C1 ), dit compteur de gel, configuré pour s'incrémenter en cas de détection d'un risque de gel dans le circuit des gaz de carter (25), - une étape de gestion d'un deuxième compteur temporel (C2), dit compteur de dégel, permettant de déterminer si le compteur de gel (C1) peut être réinitialisé en cas de détection de conditions favorables au dégel, - et en ce que lorsque ledit compteur de gel (C1) atteint une durée seuil (D_lim_S1), ledit procédé comporte une étape d'émission d'un signal d'alerte à destination d'un conducteur pour l'informer d'un risque de gel du circuit des gaz de carter (25).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le compteur de gel (C1) est incrémenté lorsqu'une température extérieure (Text) du véhicule automobile est inférieure à un premier seuil paramétrable de température (S1) et lorsqu'une température d'un liquide (Teau) circulant dans le moteur thermique (10) est inférieure à un deuxième seuil paramétrable de température (S2). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier seuil paramétrable de température (S1) est compris entre -15°C et -40°C et vaut de préférence -15°C, et le deuxième seuil paramétrable de température (S2) est compris entre 50 °C et 100°C et vaut de préférence 70 °C. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le compteur de gel (C1) est incrémenté uniquement lorsque le moteur thermique (10) est en fonctionnement. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la durée seuil (D_lim_S1) du compteur de gel (C1) est comprise entre 30 minutes et 5 heures et vaut de préférence 60 minutes. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que: - le compteur de dégel (C2) est incrémenté si le compteur de gel (C1) est supérieur à 0, et si une température extérieure (Text) du véhicule automobile est supérieure à un seuil paramétrable de température (S3), et - le compteur de dégel (C2) se réinitialise et réinitialise le compteur de gel (C1) si une durée seuil (D_lim_S2) est atteinte.
7. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le compteur de dégel (C2) se réinitialise si la température extérieure (Text) du véhicule automobile devient inférieure au premier seuil paramétrable de température (S1). 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les compteurs (C1, C2) sont sauvegardés à l’arrêt du moteur thermique (10). 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de réinitialisation du compteur de gel (C1) si une durée entre l'arrêt du moteur thermique (10) et sa mise en marche est supérieure à une durée seuil calibrable, par exemple de l'ordre de 3 heures, et si une température extérieure (Text) est supérieure à 0°C lors du démarrage du moteur thermique (10). 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le signal d'alerte est un signal lumineux, notamment généré par un voyant situé sur un tableau de bord du véhicule automobile, ou un message écrit via une interface homme/machine.