WO2006027469A1 - Deshuileur pour moteur a combustion interne - Google Patents

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WO2006027469A1 PCT/FR2005/002153 FR2005002153W WO2006027469A1 WO 2006027469 A1 WO2006027469 A1 WO 2006027469A1 FR 2005002153 W FR2005002153 W FR 2005002153W WO 2006027469 A1 WO2006027469 A1 WO 2006027469A1
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oil
chamber
siphon
oiler
hole
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Pascal Guerry
Emmanuel Richard
Herve Martinengo
Hippolyte Mounier
Anthony Nolleveaux
Emmanuel Aubry
Sonia Elfakir
Original Assignee
Mgi Coutier
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M11/00—Component parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart from, groups F01M1/00 - F01M9/00
    • F01M11/08—Separating lubricant from air or fuel-air mixture before entry into cylinder

Definitions

  • the present invention relates, in general, to the field of internal combustion engines and relates, more particularly, to a de-oiler provided to de-oil the gases leaving a crankcase.
  • FIG. 1 of the accompanying schematic drawing schematically shows, in longitudinal section, a portion of an internal combustion engine according to the prior art, to explain the problem underlying the present invention.
  • a housing 1 contains a crankshaft 2 which cooperates with pistons 3 sliding in cylinders 4.
  • the crankshaft 2 is lubricated with a lubricating oil 0.
  • Chimneys 5 connect the housing 1 to a cylinder head 6 .
  • the cylinder head 6 leads to a de-oiler 7 designed to de-oil the casing gases G, resulting from leaks between the pistons 4 and the cylinders 3, which have been charged with droplets of lubricating oil 0 in the casing 1.
  • the de-oiler 7 comprises means 11 for capturing oil associated with a siphon 12.
  • the capturing means are for example obstacle separators 11 such as baffles, fins, elbows ...
  • obstacle separators 11 such as baffles, fins, elbows ...
  • the oil droplets 0 have different trajectories of the gas particles, less dense than the oil, and are retained by the separators 11.
  • the droplets 0 flow until they accumulate at the bottom of the de-oiler 7.
  • the oil thus recovered then returns to the cylinder head 6 via the siphon 12, while the deoiled gases reach an air intake line.
  • the siphon 12 ensures the presence of a sufficient oil reserve at the bottom of the de-oiler 7, which prevents the entry of non-settled gases G into the circuit by compensating for the depression (P1-P2) between the inlet of the de-oiler 7 to the pressure P1 and the position of the siphon 12 at the pressure P2.
  • the pressures in the crankcase circuit vary as a function of the pressure waves created by the intake valves and the movement of the pistons 3 in the cylinders 4.
  • the trap 12 can defuse itself. that is to say that gas, in the form of bubbles, passes through the siphon 12. This defusing can also be produce under the effect of phenomena difficult to control: vibration of the engine, effect of the acceleration of the vehicle causing an oil leveling ...
  • the outlet of the siphon 12 will produce gas bubbles that will burst at the decantation surface of the oil reserve, creating droplets of oil. By their speed, the gases above the decantation surface cause these oil droplets to the air intake line
  • the present invention aims to avoid the aforementioned drawbacks by providing a de-oiler whose siphon is more stable and less sensitive to depressions.
  • the subject of the invention is a de-oiler for an internal combustion engine, intended for de-oiling the gases leaving a crankcase, and essentially comprising means for collecting oil associated with a siphon whose inlet inside the oil separator is surrounded by an oil recovery chamber whose wall is pierced:
  • At least one small oil recovery hole arranged at the bottom of the chamber at the outlet of the collecting means, and at least one small depression-setting hole, arranged at the top of the chamber at above the recovered oil surface, and which connects the chamber to a point in depression.
  • the free area of the siphon may exceed the height of the oil recovery hole without the risk of oil being drawn into the air intake.
  • the depression hole between the chamber and the main flow being arranged at the highest possible, the oil can fill the chamber by case of high depression, which is particularly the case when the capturing means are effective and create a lot of pressure losses.
  • the vacuum point is in the form of a Venturi tube.
  • the Venturi tube has the advantage, compared to a pressure tap downstream of the flow (and therefore in depression), to create a vacuum source without using a large length of conduit.
  • the suction flow through the Venturi is proportional to the flow through the decanter, so that a maximum suction is obtained in the operating phase that requires it. With a pressure tap downstream of the line, this time coordination does not exist, so that the suction flow can be high in an operating phase where the settling flow rate is low.
  • the wall of the recovery chamber may be pierced with a second oil suction hole formed at the bottom of the chamber downstream of the Venturi tube.
  • This arrangement makes it possible to completely suck up the recovered oil even in exceptional phases of vehicle operation, in particular heavy accelerations on inclined roads, in which all the oil is not decanted.
  • the Venturi tube is advantageously bent downstream so that the downstream end of the Venturi tube opens near the second oil suction hole.
  • the elbow at the outlet of the Venturi tube increases the discharge pressure towards the second suction hole.
  • the volume of the portion of the siphon at the pressure of the chamber is about three times smaller than the volume of the portion of the siphon at the pressure of the housing.
  • - Figure 1 (already cited) is a schematic view, in longitudinal section, of a portion of an internal combustion engine according to the prior art; .
  • - Figure 2 is a schematic view of a de-oiler according to a first embodiment of the invention;
  • - Figure 3 is a schematic view of a de-oiler according to a second embodiment of the invention;
  • FIG. 4 is a sectional view of a de-oiler embodiment similar to FIG. 3.
  • the structural elements represented in FIGS. 2, 3 and 4 which correspond to those previously described with reference to FIG. 1 are designated by the same reference numerals. digital and will not be described again.
  • the inlet of the siphon 12 inside the de-oiler 7 is surrounded by an oil recovery chamber 13.
  • the chamber 13 isolates the inlet of the siphon 12 and damps the pulsations of the pressure P1 in the main flow.
  • the wall of the chamber 13 is pierced by a small oil recovery hole 14, formed at the bottom of the chamber 13 at the outlet of the obstacle separators 11.
  • a small depression hole 15 is also provided at the top of the chamber 13, above the decantation surface of the recovered oil.
  • the hole 15 connects the chamber 13 to a depression point 16.
  • the vacuuming hole 15 is formed as high as possible in the chamber 13. Thus, in the event of a high vacuum, the oil level can fill the chamber 13 beyond the height of the oil recovery hole 14 it is safe for the oil to be drawn to the air intake 10.
  • the vacuum point is in the form of a Venturi tube 16. It is indeed important to create a vacuum in the chamber 13 to be able to suck the oil properly. To achieve this suction, the Venturi tube 16 is more advantageous than a pressure tap downstream of the flow, because it does not require a large length of conduit to create the vacuum.
  • the wall of the chamber 13 is also pierced with a second oil suction hole 17 formed at the bottom of the chamber 13 downstream of the Venturi tube 16. This arrangement makes it possible to completely suck up the recovered oil. even in exceptional phases of vehicle operation, including strong accelerations on inclined roads, during which all oil is not decanted.
  • the Venturi tube 16 has a bend 16a downstream so that the downstream end of the Venturi tube 16 opens near the second oil suction hole 17.
  • the bend 16a increases the discharge pressure. to the second suction hole 17.
  • the obstacle separators can be made in the form of elbows 11 successive.
  • the invention is not limited to the embodiments described above by way of non-limiting examples; on the contrary, it embraces all variants.

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Abstract

Le déshuileur, prévu pour déshuiler les gaz sortant d'un carter (1) de vilebrequin, comporte des moyens de captation (11) d'huile associés à un siphon (12), dont l'entrée à l'intérieur du déshuileur (7) est entourée par une chambre de récupération d'huile (13) dont la paroi est percée : - d'au moins un petit trou de récupération d'huile (14), ménagé au plus bas de la chambre (13) en sortie des moyens de captation (11), et - d'au moins un petit trou de mise en dépression (15), ménagé au plus haut de la chambre (13) au dessus de la surface d'huile décantée, et qui relie la chambre (13) à un point en dépression (16). Application: moteurs à combustion interne

Description

Déshuileur pour moteur à combustion interne
La présente invention se rapporte, de façon générale, au domaine des moteurs à combustion interne et concerne, plus particulièrement, un déshuileur prévu pour déshuiler les gaz sortant d'un carter de vilebrequin.
La figure 1 du dessin schématique annexé représente de manière schématique, en coupe longitudinale, une portion d'un moteur à combustion interne selon la technique antérieure, pour expliquer le problème à la base de la présente invention. Comme l'illustre la figure 1 , un carter 1 contient un vilebrequin 2 qui coopère avec des pistons 3 coulissant dans des cylindres 4. Le vilebrequin 2 est lubrifié avec une huile de lubrification 0. Des cheminées 5 relient le carter 1 à une culasse 6.
La culasse 6 mène à un déshuileur 7 prévu pour déshuiler des gaz de carter G, issus de fuites entre les pistons 4 et les cylindres 3, et qui se sont chargés de gouttelettes d'huile de lubrification 0 dans le carter 1.
Pour ce faire, le déshuileur 7 comporte des moyens de captation 11 d'huile associés à un siphon 12. Les moyens de captation sont par exemple des séparateurs à obstacles 11 tels que chicanes, ailettes, coudes... A l'intérieur du déshuileur 7, les gouttelettes d'huile 0 ont des trajectoires différentes des particules de gaz, moins denses que l'huile, et sont retenues par les séparateurs 11.
Les gouttelettes 0 s'écoulent jusqu'à s'accumuler au fond du déshuileur 7. L'huile ainsi récupérée retourne alors vers la culasse 6 par le siphon 12, tandis que les gaz déshuilés rejoignent une ligne d'admission d'air
10, en passant au préalable par un clapet 8 et par un volet papillon 9. Le clapet
8 se ferme lorsque la dépression après le volet papillon 9 est importante.
Le siphon 12 assure la présence d'une réserve d'huile suffisante au fond du déshuileur 7, qui empêche l'entrée de gaz non décantés G dans le circuit en compensant la dépression (P1 - P2) entre l'entrée du déshuileur 7 à la pression P1 et la position du siphon 12 à la pression P2.
Les pressions dans le circuit de gaz de carter varient en fonction des ondes de pression créées par les soupapes d'admission et le mouvement des pistons 3 dans les cylindres 4. Lorsque les dépressions sont suffisamment élevées, le siphon 12 peut se désamorcer, c'est à dire que du gaz, sous forme de bulles, passe à travers le siphon 12. Ce désamorçage peut également se produire sous l'effet de phénomènes difficiles à contrôler : vibrations du moteur, effet de l'accélération du véhicule entraînant un déjaugeage du niveau d'huile...
Le déjaugeage du siphon 12 va produire des bulles de gaz qui vont éclater au niveau de la surface de décantation de la réserve d'huile, créant des gouttelettes d'huile. Par leur vitesse, les gaz au-dessus de la surface de décantation entraînent ces gouttelettes d'huile vers la ligne d'admission d'air
10. Ce phénomène d'entraînement d'huile se produit également au moment de l'amorçage du siphon 12. La présente invention vise à éviter les inconvénients précités en fournissant un déshuileur dont le siphon soit plus stable et moins sensible aux dépressions.
A cet effet, l'invention a pour objet un déshuileur pour moteur à combustion interne, prévu pour déshuiler les gaz sortant d'un carter de vilebrequin, et comportant essentiellement des moyens de captation de l'huile associés à un siphon dont l'entrée à l'intérieur du déshuileur est entourée par une chambre de récupération d'huile dont la paroi est percée :
- d'au moins un petit trou de récupération d'huile, ménagé au plus bas de la chambre en sortie des moyens de captation, et - d'au moins un petit trou de mise en dépression, ménagé au plus haut de la chambre au dessus de la surface d'huile récupérée, et qui relie la chambre à un point en dépression.
Le fait d'isoler l'entrée du siphon par un volume tampon, communiquant avec le flux principal par des petits trous, permet d'amortir les pulsations de pression que l'on peut observer dans le flux principal du circuit des gaz de carter.
Lorsque le siphon déjauge, le débit d'air passant au-dessus de la flaque d'huile est limitée par le diamètre des trous de la chambre, il y a donc peu d'entraînement direct de l'huile vers l'admission d'air. Les gouttes éventuellement projetées ont peu de risque de passer par le trou de mise en dépression qui est de faible dimension.
De plus, la surface libre du siphon peut dépasser la hauteur du trou de récupération d'huile sans risque que l'huile ne soit entraînée vers l'admission d'air. Le trou de mise en dépression entre la chambre et le flux principal étant ménagé au plus haut possible, l'huile peut remplir la chambre en cas de forte dépression, ce qui est notamment le cas lorsque les moyens de captation sont efficaces et créent beaucoup de pertes de charge.
Selon une forme de réalisation possible, le point en dépression est réalisé sous la forme d'un tube de Venturi. Le tube de Venturi présente l'avantage, par rapport à une prise de pression en aval de l'écoulement (et donc en dépression), de créer une source de dépression sans faire appel à une grande longueur de conduit.
De plus, le débit d'aspiration par le Venturi est proportionnel au débit passant dans le décanteur, de sorte qu'un maximum d'aspiration est obtenu dans la phase de fonctionnement qui l'exige. Avec une prise de pression en aval de la ligne, cette coordination dans le temps n'existe pas, de sorte que le débit d'aspiration peut être élevé dans une phase de fonctionnement où le débit de décantation est faible.
Dans ce contexte, la paroi de la chambre de récupération peut être percée d'un second trou d'aspiration d'huile ménagé au plus bas de la chambre à l'aval du tube de Venturi. Cette disposition permet d'aspirer complètement l'huile récupérée même dans des phases exceptionnelles de fonctionnement de véhicule, notamment de fortes accélérations sur des routes inclinées, dans lesquelles toute l'huile n'est pas décantée. Afin de renforcer ce phénomène, le tube de Venturi est avantageusement coudé vers l'aval de façon à ce que l'extrémité aval du tube de Venturi débouche à proximité du second trou d'aspiration d'huile. Le coude en sortie du tube de Venturi vient augmenter la pression de refoulement vers le second trou d'aspiration. Avantageusement, afin d'optimiser la stabilité du siphon, le volume de la partie du siphon à la pression de la chambre est environ trois fois inférieur au volume de la partie du siphon à la pression du carter.
De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant une forme de réalisation préférée d'un déshuileur selon l'invention, sur lequel dessin :
- la figure 1 (déjà citée) est une vue schématique, en coupe longitudinale, d'une portion d'un moteur à combustion interne selon la technique antérieure ; . - la figure 2 est une vue schématique d'un déshuileur conformément à une première forme de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est une vue schématique d'un déshuileur conformément à une seconde forme de réalisation de l'invention ;
- la figure 4 est une vue en coupe d'une réalisation de déshuileur analogue à la figure 3. Les éléments structurels représentés en figures 2, 3 et 4 qui correspondent à ceux précédemment décrits en référence à la figure 1 sont désignés par les mêmes repères numériques et ne seront pas décrits de nouveau.
Selon l'invention, et comme l'indique la figure 2, l'entrée du siphon 12 à l'intérieur du déshuileur 7 est entourée par une chambre de récupération d'huile 13.
La chambre 13 isole l'entrée du siphon 12 et permet d'amortir les pulsations de la pression P1 dans le flux principal.
La paroi de Ia chambre 13 est percée d'un petit trou de récupération d'huile 14, ménagé au plus bas de la chambre 13 en sortie des séparateurs à obstacles 11.
Un petit trou de mise en dépression 15 est également ménagé au plus haut de la chambre 13, au dessus de la surface de décantation de l'huile récupérée. Le trou 15 relie la chambre 13 à un point en dépression 16. Lorsque le siphon 12 déjauge, le débit d'air passant au-dessus de la flaque d'huile est limité par le diamètre des trous 14 et 15 ; il y a donc peu d'entraînement direct de l'huile vers l'admission d'air 10. Les gouttelettes d'huile éventuellement projetées ont peu de risque de passer par le trou de mise en dépression 15 car celui-ci est de faible dimension. Le trou de mise en dépression 15 est ménagé le plus haut possible dans la chambre 13. Ainsi, en cas de forte dépression, le niveau d'huile peut remplir la chambre 13 au-delà de la hauteur du trou de récupération d'huile 14 sans risque que l'huile ne soit entraînée vers l'admission d'air 10.
Si V1 et V2 désignent les volumes du siphon 12, respectivement à la pression P1 du carter 1 et à la pression P2 de la chambre 13, différents essais effectués par le Demandeur ont conduit au rapport de volumes suivant entre les différentes parties du siphon 12 : V1 = 3 x V2. Ce rapport permet de réduire les risques de déjaugeage du siphon 12.
Dans la forme de réalisation illustrée en figure 3, le point en dépression est réalisé sous la forme d'un tube de Venturi 16. II importe en effet de créer une dépression dans la chambre 13 pour pouvoir aspirer l'huile correctement. Pour réaliser cette aspiration, le tube de Venturi 16 est plus avantageux qu'une prise de pression en aval de l'écoulement, car il ne nécessite pas de grande longueur de conduit pour créer la dépression.
La paroi de la chambre 13 est également percée d'un second trou d'aspiration d'huile 17 ménagé au plus bas de la chambre 13 à l'aval du tube de Venturi 16. Cette disposition permet d'aspirer complètement l'huile récupérée même dans des phases exceptionnelles de fonctionnement du véhicule, notamment de fortes accélérations sur des routes inclinées, au cours desquelles toute l'huile n'est pas décantée.
Le tube de Venturi 16 présente vers l'aval un coude 16a de façon à ce que l'extrémité aval du tube de Venturi 16 débouche à proximité du second trou d'aspiration d'huile 17. Le coude 16a vient augmenter la pression de refoulement vers le second trou d'aspiration 17.
Comme le montre la figure 4, les séparateurs à obstacles peuvent être réalisés en forme de coudes 11 successifs.
Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution décrites ci-dessus à titre d'exemples non limitatifs ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. L'on ne s'éloignerait notamment pas du cadre de l'invention en remplaçant les moyens de captation, ici réalisés sous forme de séparateurs à obstacles, par des séparateurs à cyclone ou à médias filtrants.

Claims

REVENDICATIONS
1. Déshuileur pour moteur à combustion interne, prévu pour déshuiler les gaz sortant d'un carter (1 ) de vilebrequin (2), et comportant des moyens de captation (11) d'huile associés à un siphon (12), caractérisé en ce que l'entrée du siphon (12) à l'intérieur du déshuileur (7) est entourée par une chambre de récupération d'huile (13) dont la paroi est percée :
- d'au moins un petit trou de récupération d'huile (14), ménagé au plus bas de la chambre (13) en sortie des moyens de captation (11), et
- d'au moins un petit trou de mise en dépression (15), ménagé au plus haut de la chambre (13) au dessus de la surface d'huile décantée, et qui relie la chambre (13) à un point en dépression (16).
2. Déshuileur selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le point en dépression est réalisé sous la forme d'un tube de Venturi (16).
3. Déshuileur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la paroi de la chambre de récupération (13) est percée d'un second trou d'aspiration d'huile (17) ménagé au plus bas de la chambre (13) à l'aval du tube de Venturi (16).
4. Déshuileur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le tube de Venturi (16) est coudé vers l'aval (en 16a) de façon à ce que son extrémité aval débouche à proximité du second trou d'aspiration d'huile (17).
5. Déshuileur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le volume (V2) de la partie du siphon (12) à la pression (P2) de la chambre (13) est environ trois fois inférieur au volume (V1 ) de la partie du siphon (12) à la pression (P1 ) du carter (1 ).
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