FR3069277A1 - Moteur thermique comprenant un circuit interne de limitation de pression des gaz de carter - Google Patents

Moteur thermique comprenant un circuit interne de limitation de pression des gaz de carter Download PDF

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Abstract

Le moteur thermique (1) comprenant un circuit de recyclage des gaz de carter et un circuit de limitation de pression des gaz de carter. Conformément à l'invention, le circuit de limitation de pression des gaz de carter comprend un clapet de limitation de pression (20) qui est monté dans le bas moteur (12).

Description

MOTEUR THERMIQUE COMPRENANT UN CIRCUIT INTERNE DE
LIMITATION DE PRESSION DES GAZ DE CARTER [001] L’invention concerne de manière générale le domaine des moteurs thermiques, notamment pour des véhicules. Plus particulièrement, l’invention se rapporte à un moteur thermique comprenant un circuit interne de limitation de pression des gaz de carter.
[002] Dans un moteur thermique, les gaz de carter, appelés aussi « gaz de blow-by >>, proviennent principalement des fuites au niveau des segments des pistons. Les gaz de carter doivent être évacués pour éviter une montée de pression dans le bas moteur et, consécutivement, un risque de rejet d'hydrocarbures polluants dans l'atmosphère, des dommages du moteur thermique et un danger potentiel pour les personnes. Les moteurs thermiques sont équipés d'un circuit de recyclage dit « circuit de Blow-by >> qui récupère les gaz de carter et les injecte dans le système d’admission d’air du moteur thermique afin de les brûler dans les chambres de combustion de celui-ci. Les gaz de carter sont injectés généralement en aval et/ou en amont du papillon des gaz.
[003] Ainsi, le brevet français FR3016186B1 décrit un circuit de recyclage de gaz de carter dans lequel les gaz sont injectés à l’entrée d’air frais d’un moteur thermique. Dans ce circuit, un clapet anti-retour est prévu dans la conduite de gaz provenant du bas moteur afin d’éviter une montée en pression du bas moteur lorsque le circuit de recyclage des gaz de carter est obturé, notamment par une formation de glace.
[004] Avant d’être injectés dans le système d’alimentation d’air, les gaz sont acheminés du bas moteur vers un déshuileur qui est localisé, en général, dans le couvre-culasse. L’huile récupérée par le déshuileur est renvoyée dans le circuit de lubrification du moteur thermique. Pour le cas d’un givrage ou d’un dysfonctionnement du circuit de Blow-by, un clapet de décharge des gaz de carter est prévu pour empêcher une montée trop forte en pression dans le bas moteur.
[005] Dans l’état de la technique, le clapet de décharge des gaz de carter relâche les gaz dans l’atmosphère lorsqu’il est ouvert. Le rejet des gaz de carter dans l'atmosphère est interdit dans la réglementation actuelle des Etats-Unis d’Amérique et sera réglementé en Europe de manière plus restrictive avec la norme environnementale européenne dite « Euro 7 >>. Par ailleurs, le clapet de décharge des gaz de carter, qui est logé dans le couvre-culasse, généralement dans le déshuileur, est exposé à un risque de gel en cas de températures très basses et peut devenir inopérant.
[006] Il est souhaitable d’apporter une solution aux inconvénients susmentionnés de la technique antérieure.
[007] Selon un premier aspect, l’invention concerne un moteur thermique comprenant un circuit de recyclage des gaz de carter et un circuit de limitation de pression des gaz de carter. Conformément à l’invention, le circuit de limitation de pression des gaz de carter comprend un clapet de limitation de pression qui est monté dans le bas moteur.
[008] On rappelle que le « bas moteur >> est la partie basse du moteur qui est constituée, pour chaque cylindre, d'un équipage mobile et de parties fixes.
[009] L'équipage mobile regroupe :
- le vilebrequin et le volant moteur qui transmettent le mouvement de rotation induit par la combustion vers la boîte de vitesses et les roues ;
- la bielle dont le rôle est de transformer le mouvement linéaire de translation du piston en mouvement de rotation (principe de la manivelle) du vilebrequin ;
- le piston et ses segments qui, alternativement, « aspirent >> les gaz frais dans le cylindre, les compressent pour une combustion optimale et subissent la force de pression de cette combustion pour la transmettre au vilebrequin.
[0010] Les parties fixes sont constituées :
- du cylindre ou chemise, pièce cylindrique qui reçoit le piston ;
- du bloc moteur ou enceinte extérieure, qui enferme les canalisations d'huile et les cavités où transite le liquide de refroidissement ;
- du carter inférieur ou carter d'huile, qui étanchéifie le bas moteur et contient la réserve d'huile ainsi que la pompe à huile.
[0011] Par convention, on parle aussi de «haut moteur», par oppoistion au «bas moteur », et qui comprend la culasse (incluant les soupapes, arbres à cames, poulies) et les autres composants comme le collecteur d'admission et le collecteur d'échappement).
[0012] Le moteur comprend ainsi l’association du bas moteur et du haut moteur.
[0013] Selon une caractéristique particulière, le moteur thermique comprend des conduits internes de dégazage faisant partie du circuit de limitation de pression des gaz de carter, les conduits internes de dégazage étant agencés de sorte à assurer une communication fluidique, à travers le clapet de limitation de pression, entre le bas moteur et au moins un conduit d’admission d’air du moteur.
[0014] Selon une autre caractéristique particulière, les conduits internes de dégazage comprennent un premier conduit interne de dégazage aménagé dans le bloc-cylindres du moteur et se prolongeant dans le bloc-cylindres entre une partie de bas moteur et une face haute de montage de culasse.
[0015] Selon encore une autre caractéristique particulière, le clapet de limitation de pression est monté dans le bas moteur au niveau d’un orifice d’entrée de gaz de carter du premier conduit interne de dégazage.
[0016] Selon encore une autre caractéristique particulière, les conduits internes de dégazage comprennent au moins un deuxième conduit interne de dégazage aménagé dans la culasse du moteur et se prolongeant d’une face d’assemblage de la culasse avec le bloc-cylindres jusqu’à au moins un conduit d’admission d’air de la culasse.
[0017] Selon encore une autre caractéristique particulière, le clapet de limitation de pression est taré à une valeur de pression comprise entre 200 et 300 mbar, soit entre 2.104 et 3.104 Pascal.
[0018] L’invention concerne aussi un véhicule comprenant un moteur thermique tel que décrit brièvement ci-dessus.
[0019] D’autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée ci-dessous d’une forme de réalisation particulière de l’invention, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
la Fig.1 est une vue de côté montrant de manière schématique un moteur thermique selon l’invention, comprenant un circuit interne de limitation de pression des gaz de carter ; et la Fig.2 est une vue schématique de face montrant le moteur thermique de la Fig.1.
[0020] Les Figs. 1 et 2 montrent de manière simplifiée l’architecture générale d’un moteur thermique 1 selon l’invention comprenant un circuit interne de limitation de pression des gaz de carter.
[0021] Le moteur thermique 1 comprend de manière classique un bloc-cylindres 10 incluant les cylindres 100 du moteur, une culasse 11 et un carter de bas moteur 120 contenant l’huile moteur et qui ferme la partie 12 appelée bas moteur par l’homme du métier. Le vilebrequin 101 est monté sur des paliers du bloc-cylindres 10, dans le bas moteur 12. Les ensembles bielle-piston 102 sont représentés aussi à la Fig.1.
[0022] Le circuit interne de limitation de pression des gaz de carter comprend un clapet de limitation de pression 20 et des conduits internes de dégazage 21a, 21b, 22 et 23. Comme montré aux Figs.1 et 2, le circuit interne de limitation de pression des gaz de carter, inclus dans le moteur thermique 1 de l’invention, complète le circuit classique de blow-up qui n’est pas représenté ici. Le circuit interne de limitation de pression des gaz de carter apporte une protection supplémentaire pour garantir l’intégrité du moteur thermique
1.
[0023] Le clapet de limitation de pression 20 est monté au niveau du bas moteur 12. Le clapet 20 est ainsi implanté à l’intérieur du moteur thermique 1 dans une zone qui est chaude comparativement au couvre-culasse. Cette localisation du clapet de limitation de pression 20 met celui-ci à l’abri du gel et permet de garantir une protection du moteur 1 qui reste opérationnelle quelle que soit la température extérieure. Comme cela apparaît dans les figures, dans cette forme de réalisation, le clapet de limitation de pression 20 est monté au niveau d’un orifice d’entrée de gaz de carter 210a du conduit interne de dégazage 21a.
[0024] Les conduits internes de dégazage 21a, 21b, 22 et 23 sont prévus pour la circulation des gaz de carter entre le bas moteur 12 et des conduits d’admission d’air 110 de la culasse 11. Le clapet de limitation de pression 20 est un clapet unidirectionnel et autorise, à l’état ouvert, la communication fluidique seulement dans le sens du bas moteur 12 vers les conduits d’admission d’air 110.
[0025] Le conduit interne de dégazage 21a est aménagé dans le carter-cylindres 10 et se prolonge dans la culasse 104. Le conduit interne de dégazage 21a met en communication fluidique le bas moteur 12 et la culasse 11 qui est montée sur la face haute de montage de culasse 104 du bloc-cylindres 10.
[0026] Le conduit interne de dégazage 21b est aménagé dans la culasse 11. La communication fluidique entre les conduits internes 21a et 21b est assurée au niveau de la face haute de montage de culasse 104. Un orifice de sortie de gaz du conduit interne de dégazage 21a est en correspondance avec un orifice d’entrée de gaz du conduit interne de dégazage 21b, sur une face d’assemblage de la culasse 11. Dans la culasse 11, le conduit interne de dégazage 21b se ramifie ici en deux tronçons qui forment les conduits internes de dégazage 22. Les conduits internes de dégazage 22 se prolongent à l’intérieur du corps de la culasse 11 et se ramifient en plusieurs tronçons qui forment les conduits internes de dégazage 23. Les conduits internes de dégazage 23 débouchent dans les conduits d’admission d’air 110 de la culasse 11. Les conduits d’admission d’air 110 alimentent en air les cylindres 100 à travers des soupapes (non représentées) des chambres de combustion.
[0027] Le clapet de limitation de pression 20 est taré pour s’ouvrir lorsque la pression dans le bas moteur 12 dépasse une valeur de pression maximale. La pression de tarage du clapet 20 est de l’ordre de 250 mbar, mais variera en fonction du type et de la puissance du moteur thermique 1. Typiquement, la pression de tarage du clapet 20 est comprise entre 200 mbar et 300 mbar.
[0028] Le circuit interne de limitation de pression des gaz de carter, tel qu’il est conçu dans la présente invention, permet donc de décharger les gaz de carter dans les conduits d’admission d’air de la culasse lorsque la pression de ceux-ci dans le bas moteur atteint une valeur critique pour l’intégrité du moteur thermique, lors d’une obturation du circuit de recyclage des gaz de Blow-by. Dans les conduits d’admission d’air, les gaz de carter sont aspirés er recyclés dans la combustion, évitant ainsi tout rejet dans l’atmosphère. Par ailleurs, on notera que ce circuit, tel que conçu dans la présente invention, est d’un coût particulièrement économique. En effet, les conduits de décharge étant complètement intégrés dans le moteur thermique, le circuit ne requiert aucun composant extérieur au moteur, tel que durite de raccordement ou autres pièces.
[0029] Bien entendu, l’invention ne se limite pas à la réalisation particulière qui a été décrite ici à titre d’exemple. L’homme du métier, selon les applications de l’invention, pourra y apporter différentes modifications et variantes qui entrent dans la portée des revendications ci-annexées.

Claims (7)

1. Moteur thermique (1) comprenant un circuit de recyclage des gaz de carter et un circuit de limitation de pression des gaz de carter, caractérisé en ce que ledit circuit de limitation de pression des gaz de carter comprend un clapet de limitation de pression (20) qui est monté dans le bas moteur (12).
2. Moteur thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend des conduits internes de dégazage (21a, 21b, 22, 23) faisant partie dudit circuit de limitation de pression des gaz de carter, lesdits conduits internes de dégazage (21a, 21b, 22, 23) étant agencés de sorte à assurer une communication fluidique, à travers ledit clapet de limitation de pression (20), entre le bas moteur (12) et au moins un conduit d’admission d’air (110) du moteur (1).
3. Moteur thermique selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits conduits internes de dégazage (21a, 21b, 22, 23) comprennent un premier conduit interne de dégazage (21a) aménagé dans le bloc-cylindres (10) du moteur (1) et se prolongeant dans le bloc-cylindres (10) entre une partie de bas moteur (103) et une face haute de montage de culasse (104).
4. Moteur thermique selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit clapet de limitation de pression (20) est monté dans le bas moteur (12) au niveau d’un orifice d’entrée de gaz de carter (210a) dudit premier conduit interne de dégazage (21a).
5. Moteur thermique selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que lesdits conduits internes de dégazage (21a, 21b, 22, 23) comprennent au moins un deuxième conduit interne de dégazage (21b, 22, 23) aménagé dans la culasse (11) du moteur (1) et se prolongeant d’une face d’assemblage de la culasse avec le bloc-cylindres jusqu’à au moins un conduit d’admission d’air (110) de la culasse (11).
6. Moteur thermique l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit clapet de limitation de pression (20) est taré à une valeur de pression comprise entre 2.104 et 3.104 Pascal.
7. Véhicule comprenant un moteur thermique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6.
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