FR2891588A1 - Couvre-culasse pour moteur a combustion interne et moteur associe - Google Patents
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Abstract
Le couvre-culasse (20) comprend une coiffe (22) d'obturation de culasse délimitant un volume intérieur (38, 24). La coiffe (22) présente une surface (36) de liaison à une culasse (12) destinée à être fixée sur la culasse (12) pour l'obturer de manière étanche. La surface de liaison (36) délimite une ouverture amont (39) débouchant dans le volume intérieur (38, 24).La coiffe (22) délimite une ouverture aval (67) destinée à être raccordée à une entrée (18) d'admission d'air dans le moteur. L'ouverture aval (67) débouche dans le volume intérieur (38, 24).Le couvre-culasse (20) comprend des moyens (25) de chauffage électrique des gaz de carter, comprenant au moins un diffuseur thermique (74) disposé dans le volume intérieur (38, 24) entre l'ouverture amont (39) et l'ouverture aval (67).
Description
La présente invention concerne un couvre-culasse pour moteur à combustion
interne de véhicule automobile, du type comprenant une coiffe d'obturation de culasse délimitant un volume intérieur, la coiffe présentant une surface de liaison à une culasse destinée à être fixée sur la culasse pour l'obturer
de manière étanche, la surface de liaison délimitant une ouverture amont débouchant dans le volume intérieur, la coiffe délimitant une ouverture aval destinée à être raccordée à une entrée d'admission d'air dans le moteur, l'ouverture aval débouchant dans le volume intérieur.
On connaît un couvre-culasse du type précité, qui délimite io intérieurement un conduit de circulation des gaz de carter. En effet, les gaz de carter qui sont chargés en gaz de combustion, en hydrocarbures divers, et en eau, sont recyclés pour respecter les réglementations sur les émissions de gaz polluants. A cet effet, ces gaz sont convoyés à travers le couvre-culasse et hors de celui-ci, pour être amenés jusqu'à l'admission d'air frais du moteur. Ce convoyage est effectué à travers une ou plusieurs canalisations de recyclage étanches, reliant le carter à l'admission d'air du moteur à travers le couvre-culasse.
Le carter est ainsi maintenu en dépression et la décantation des hydrocarbures est effectuée avant de réinjecter les gaz de carter dans le système 20 d'admission d'air du moteur.
Dans le moteur, les gaz de carter sont généralement maintenus en température. Toutefois, lors du démarrage à froid du véhicule, et durant leur acheminement vers le système d'admission d'air à travers la canalisation de recyclage, ces gaz sont susceptibles de se refroidir jusqu'à des températures provoquant la solidification de certains résidus.
Les résidus solides ainsi formés peuvent provoquer des avaries dans le moteur, voire même sa destruction.
Pour pallier ce problème, on connaît de US 4 922 882 un dispositif de recyclage des gaz de carter comprenant une vanne d'admission des gaz recyclés dans la conduite d'admission d'air, raccordée à une sortie de la canalisation de recyclage et placée en relation d'échange thermique avec le circuit de refroidissement du moteur. Un tel dispositif est encombrant et peu efficace.
Un but de l'invention est donc d'obtenir un couvre-culasse qui permette de recycler efficacement et de manière peu encombrante les gaz de carter, tout en évitant la formation de résidus solides lors du recyclage.
A cet effet, l'invention a pour objet un couvre-culasse du type précité, caractérisé en ce que le couvre-culasse comprend des moyens de chauffage électrique des gaz de carter, comprenant au moins un diffuseur thermique disposé dans le volume intérieur entre l'ouverture amont et l'ouverture aval.
io Le couvre-culasse selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes combinaisons techniquement possibles: - la coiffe délimite un espace de collecte de gaz de carter débouchant dans l'ouverture amont, et au moins un conduit de circulation de gaz de carter is débouchant dans l'ouverture aval et dans l'espace de collecte, la coiffe comprenant au moins une paroi d'obturation séparant l'espace de collecte du conduit de circulation, et le diffuseur thermique est disposé dans le conduit de circulation; - le conduit de circulation comprend une vanne de régulation, le 20 diffuseur thermique étant placé dans la vanne de régulation; - les moyens de chauffage comprennent au moins un élément résistif raccordé thermiquement au diffuseur et un régulateur additionnel de température, raccordé électriquement au ou à chaque élément résistif; - le ou chaque élément résistif et le régulateur additionnel sont disposés dans le volume intérieur; - le diffuseur est réalisé à base d'un matériau électriquement conducteur, le diffuseur raccordant électriquement le ou chaque élément résistif au régulateur additionnel; - le régulateur comprend au moins un capteur de mesure de la température des gaz de carter, le régulateur comprenant des moyens d'activation du ou de chaque élément résistif raccordés au capteur pour activer le ou chaque élément résistif sur une plage de valeurs de température comprise entre une valeur seuil minimale et une valeur seuil maximale et pour désactiver le ou chaque élément résistif hors de ladite plage; - le capteur de mesure comprend un organe résistif de conductivité 5 électrique variable en fonction de la température; et - le ou chaque élément résistif présente une résistivité croissante pour des températures croissantes.
L'invention a également pour objet un moteur à combustion interne pour véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comprend: io - une culasse; un couvre-culasse tel que défini ci-dessus, la coiffe étant fixée sur la culasse pour l'obturer de manière étanche.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins is annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe verticale d'un moteur à combustion interne équipé d'un couvre-culasse selon l'invention; - la figure 2 est une vue de dessus simplifiée du couvre-culasse de la figure 1; - la figure 3 est une vue en perspective de trois-quarts face des moyens de chauffage du couvre-culasse de la figure 1; - la figure 4 est une vue en perspective partielle et en coupe du couvre-culasse représenté sur la figure 1, illustrant la disposition des moyens de chauffage de la figure 3 dans le couvre-culasse; et - la figure 5 est une vue schématique du régulateur additionnel de température des moyens de chauffage de la figure 3.
Dans tout ce qui suit, les orientations sont les orientations habituelles d'un véhicule automobile. Ainsi, les termes horizontal , vertical , supérieur , inférieur , gauche et droit s'entendent par rapport au sens normal de circulation du véhicule automobile et à la position d'un conducteur.
Le moteur à combustion interne 10 représenté sur la figure 1 comprend une culasse 12 qui délimite une pluralité de cylindres 14, une conduite 18 d'admission d'air dans le moteur, et un couvre-culasse 20 selon l'invention, obturant de manière étanche la culasse 12.
Le couvre-culasse 20 comprend un corps 22 d'obturation de culasse formé par une coiffe délimitant un conduit de circulation 24 de gaz de carter, et des moyens de chauffage électrique 25 disposés dans le conduit de circulation 24.
Le conduit de circulation 24 comprend une vanne 26 de régulation du io passage des gaz de carter, et une ligne 28 d'évacuation des gaz de carter hors du carter 12.
Le corps 22 est par exemple réalisé à base d'un matériau thermoplastique comme le polyamide.
Comme illustré par les figures 1 et 2, le corps 22 comprend un flasque 32 d'obturation du carter 12 comprenant une paroi creuse 34 d'obturation de culasse s'étendant longitudinalement le long de la culasse 12. La paroi creuse 34 présente un bord périphérique inférieur 36 de liaison au carter 12, fixé de manière étanche sur la culasse 12 avec interposition d'un joint d'étanchéité 38.
La paroi creuse 34 délimite, avec le bord inférieur 36, un espace inférieur 38 de collecte des gaz de carter. Le bord inférieur 36 délimite une ouverture aval 39 qui débouche dans la culasse 12 et dans l'espace inférieur 38.
La vanne de régulation 26 comprend un corps de vanne en forme de bol 40, solidaire de la paroi d'obturation 34, un couvercle 42 obturant le bol 40 et une membrane d'obturation 44 disposée dans le bol 40.
En référence à la figure 2, le bol 40 s'étend au voisinage d'un bord latéral du flasque 32, au dessus de l'espace inférieur 38. Il comprend une paroi latérale cylindrique 46 et un fond 48, lesquels sont venus de matière avec la paroi d'obturation 34.
Le bol 40 comprend en outre un manchon 50 central d'évacuation de 30 gaz qui fait saillie verticalement dans le bol 40 à partir du fond 48.
Le manchon 50 comprend une surface annulaire supérieure 52 formant un siège pour la membrane d'obturation 44 et délimitant une ouverture centrale 54 d'évacuation de gaz de carter. Le manchon est obturé dans son fond par la paroi d'obturation 34.
La paroi latérale 46 délimite une ouverture latérale 56 qui raccorde l'espace inférieur 38 à l'intérieur du bol 40. La paroi latérale 46 délimite en outre, dans son bord périphérique supérieur, une gorge 58 de réception du couvercle 42. Le bord périphérique inférieur 60 du couvercle 42 est reçu dans la gorge 58 pour obturer le bol 40 de manière étanche.
to La membrane 44 comprend un disque d'obturation 60 rigide et une jupe périphérique 62 souple, dont le bord périphérique est pincé entre le couvercle 42 et la paroi latérale 46 du bol.
Le disque 60 est mobile entre une position d'ouverture de la vanne 26, dans laquelle il est situé à l'écart et au dessus du bord supérieur 52 du manchon 50, et une position d'obturation de la vanne 26, dans laquelle il s'appuie de manière étanche sur le bord supérieur 52, sous l'effet de la dépression dans la ligne d'évacuation 28.
La ligne 28 est venue de matière avec la paroi d'obturation 24. Elle comprend une tubulure 64 horizontale de liaison, débouchant latéralement dans le manchon 50, et un embout 66 de raccordement à la conduite d'admission d'air 18 qui fait saillie radialement à l'extérieur de la paroi latérale 46. L'embout de liaison 66 débouche en amont dans la tubulure de liaison 64 à travers la paroi latérale 46, et débouche en aval par une ouverture aval 67.
Le corps 22 délimite ainsi entre l'ouverture amont 39 et l'ouverture aval 67, un volume intérieur qui comprend l'espace inférieur 38 et l'intérieur de la conduite de circulation 24. Une conduite d'amenée des gaz de carter (non représentée) débouche dans le volume intérieur, par exemple dans l'espace inférieur 38. Cette conduite raccorde le carter du moteur au volume intérieur, à l'intérieur du moteur ou à l'extérieur du moteur.
L'ouverture aval 67 est raccordée à la conduite d'admission d'air 18 par une ligne de recyclage 67A munie de moyens de régulation de pression (non représentés).
La conduite de circulation 24 portée par le couvre-culasse 20, et la 5 ligne de recyclage 67A s'étendant à l'écart du couvre-culasse 20 forment ainsi une canalisation de recyclage des gaz de carter.
Comme illustré par la figure 3, les moyens de chauffage 25 sont disposés dans le bol 40. Ils comprennent un support 68 de composants qui porte un élément résistif de chauffage 70 formé par une thermistance, et un régulateur l0 72 de température raccordé électriquement à la thermistance 70, distinct de la thermistance 70.
Les moyens de chauffage 25 comprennent en outre un diffuseur thermique 74 raccordé mécaniquement et électriquement à la thermistance 70 et au régulateur 72.
is Le support 68 est fixé dans le bol 40 par collage, clippage ou bouterollage. Il présente une forme de demi-cercle sensiblement plan.
La thermistance 70 est fixée sur une extrémité du support 68. La thermistance 70 est formée d'un composant résistif à coefficient de température positive (CTP). La valeur de la résistivité à travers la thermistance 70 augmente pour des températures croissantes, de sorte que son échauffement est très limité lorsque la température dépasse par exemple 100 C et de préférence 130 C. Ceci évite de détériorer la matière plastique formant le corps 22.
Comme illustré par la figure 5, le régulateur 72 comprend un capteur 76 de mesure de la température des gaz de carter, et des moyens 78 d'activation 25 de la thermistance 70 raccordés au capteur 76.
Le capteur de température 76 est formé par exemple par une résistance à coefficient de température négatif. Le régulateur 72 étant disposé directement dans le conduit de circulation 24, au niveau de la vanne 26, le capteur 76 mesure directement la température des gaz de recyclage circulant dans le conduit 24.
Les moyens d'activation 78 comprennent un circuit comparateur 80 dont des entrées sont raccordées aux bornes du capteur 76, et un transistor de puissance 82, raccordé à une sortie du circuit comparateur 80, pour piloter l'alimentation de la thermistance 70.
Le circuit comparateur 80 est par exemple formé par un Trigger de Schmidt, appelé aussi bascule à seuil D. Une sortie 84 du transistor de puissance 82 est raccordée à la thermistance 70, et une entrée du transistor 82 est raccordée à une source d'énergie électrique (non représentée).
lo Le circuit comparateur 80 est programmé pour activer le transistor 82 lorsque la valeur de tension mesurée aux bornes du capteur 76 est comprise dans une plage de valeurs définie, et pour désactiver le transistor 82 hors de la plage de valeurs définie.
La valeur de tension minimale de la plage correspond à la tension mesurée aux bornes du capteur 76 lorsque sa température est égale à une valeur seuil minimale, par exemple sensiblement égale à 0 C. La valeur de tension maximale de la plage correspond à la tension mesurée aux bornes du capteur 76 lorsque sa température est égale à une valeur seuil maximale, par exemple sensiblement égale à 5 C.
Le diffuseur thermique 74 est réalisé à base d'une tôle métallique emboutie en forme de demi-cercle, de forme complémentaire au demi-cercle du support 68.
Le diffuseur 74 comprend une extrémité fixe 90 rapportée sur la. thermistance 70 par collage ou soudage, et une extrémité libre 92 raccordée mécaniquement au support 68 par l'intermédiaire d'une patte flexible 94 formée à base d'un matériau conducteur électrique.
L'extrémité fixe 90 est également raccordée électriquement à la thermistance 70, alors que l'extrémité libre 92 est raccordée électriquement au régulateur 72, de sorte que le diffuseur 74 forme une partie de la liaison électrique entre la thermistance 70 et le régulateur 72.
Le diffuseur 74 et le support 68 forment ainsi un anneau sensiblement plan qui délimite intérieurement une lumière centrale 96 dans lequel le manchon 50 est reçu.
Le support 68 et le diffuseur 74 s'étendent par ailleurs sensiblement dans le même plan horizontal, situé en regard de l'ouverture latérale 56 ménagée dans la paroi latérale 46 du bol 40, de sorte que les gaz circulant depuis l'espace inférieur 38 vers l'intérieur du bol 40 à travers l'ouverture 56 circulent de part et d'autre du diffuseur 74.
Le fonctionnement du moteur 10 selon l'invention va maintenant être décrit. Lors du démarrage par grand froid du moteur, de l'air froid est aspiré dans le moteur 10 à travers la conduite d'admission 18. L'injection d'air à travers la conduite d'admission 18 provoque une dépression dans la ligne de recyclage 67A et au niveau de l'embout 67. Cette dépression génère la circulation de gaz de carter depuis le carter vers le couvre-culasse 20 dans la conduite de circulation 24, à travers l'espace inférieur 38, l'ouverture latérale 56, l'ouverture centrale 54, et la tubulure 28. Ces gaz de carter sont ensuite aspirés dans la ligne de recyclage 67A pour être réintroduits dans le moteur 10.
Si la température des gaz mesurée par le capteur 76 est inférieure à la valeur seuil minimale, le circuit comparateur 80 active le transistor de puissance 20 82 qui alimente la thermistance 70.
Les gaz de carter circulant dans le bol 40 sont alors réchauffés au contact du diffuseur 74 et de la thermistance 70, avant leur passage dans le manchon 50. Ainsi, la formation de résidus solides est évitée, ce qui limite le risque d'obstruction du conduit de circulation 24, de la ligne de recyclage 67A et de la conduite d'admission d'air 18.
Lorsque le moteur 10 chauffe suffisamment pour que les gaz de carter présentent une température supérieure à la valeur seuil maximale, le circuit comparateur 80 désactive le transistor de puissance 82 et coupe l'alimentation électrique de la thermistance 70.
Ainsi, la thermistance 70 n'est pas alimentée en permanence et la consommation électrique de cette thermistance est fortement réduite.
Si toutefois, suite à une défaillance, le circuit comparateur 80 ne désactive pas le transistor de puissance 82, la conductivité de la thermistance 70 à coefficient de température positif diminue fortement, ce qui limite l'élévation de température de la thermistance 70.
Par ailleurs, lorsque la pression dans la tubulure 28 est inférieure à une valeur prédéterminée, l'obturateur 60 se déplace de sa position d'ouverture à sa position d'obturation, ce qui limite la dépression dans l'espace 38 et dans le carter 12.
Grâce à l'invention qui vient d'être décrite, il est possible de disposer io d'un couvre-culasse 20 muni de moyens propres 25 de chauffage électrique des gaz de carter circulant dans un conduit de circulation 24 des gaz de carter délimité par le corps d'obturation 22 du couvre-culasse 20.
Ainsi, le couvre-culasse 20 selon l'invention limite le risque de formation de résidus solides dans les canalisations de recyclage des gaz de 15 carter, de manière simple, efficace et peu encombrante.
La combinaison d'une thermistance 70 de chauffage électrique avec un dispositif 72 de régulation thermique activant la thermistance 70 sur une plage de température déterminée limite fortement la consommation électrique de la thermistance 70.
Une telle combinaison pourrait s'appliquer à d'autres dispositifs de réchauffage de gaz de carter délimitant un conduit de circulation de ces gaz, comme par exemple la vanne de régulation de pression décrite dans US 4 922 882.
L'utilisation d'une thermistance 70 à coefficient de température positif 25 assure une double sécurité résultant du régulateur 72 et de la thermistance 70 elle-même.
Claims (10)
1. Couvre-culasse (20) pour moteur (10) à combustion interne de véhicule automobile, du type comprenant une coiffe (22) d'obturation de culasse délimitant un volume intérieur (38, 24), la coiffe (22) présentant une surface (36) de liaison à une culasse (12) destinée à être fixée sur la culasse (12) pour l'obturer de manière étanche, la surface de liaison (36) délimitant une ouverture amont (39) débouchant dans le volume intérieur (38, 24), la coiffe (22) délimitant une ouverture aval (67) destinée à être raccordée à une entrée (18) d'admission d'air dans le moteur (12), l'ouverture io aval (67) débouchant dans le volume intérieur (38, 24), caractérisé en ce que le couvre-culasse (20) comprend des moyens (25) de chauffage électrique des gaz de carter, comprenant au moins un diffuseur thermique (74) disposé dans le volume intérieur (38, 24) entre l'ouverture amont (39) et l'ouverture aval (67).
2. Couvre-culasse (20) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la coiffe (22) délimite: - un espace (38) de collecte de gaz de carter débouchant dans l'ouverture amont (39), et - au moins un conduit (24) de circulation de gaz de carter débouchant 20 dans l'ouverture aval (67) et dans l'espace de collecte (38), la coiffe (22) comprenant au moins une paroi d'obturation (34) séparant l'espace de collecte (38) du conduit de circulation (24), et en ce que le diffuseur thermique (74) est disposé dans le conduit (24) de circulation.
3. Couvre-culasse (20) selon la revendication 2, caractérisé en ce que 25 le conduit de circulation (24) comprend une vanne de régulation (26), le diffuseur thermique (74) étant placé dans la vanne de régulation (26).
4. Couvre-culasse (20) selon l'une quelconque des revendication 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de chauffage (25) comprennent au moins un élément résistif (70) raccordé thermiquement au diffuseur (74) et un régulateur 30 additionnel (72) de température, raccordé électriquement au ou à chaque élément résistif (70).
5. Couvre-culasse (20) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le ou chaque élément résistif (70) et le régulateur additionnel (72) sont disposés dans le volume intérieur (24, 38).
6. Couvre-culasse (20) selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le diffuseur (74) est réalisé à base d'un matériau électriquement conducteur, le diffuseur (74) raccordant électriquement le ou chaque élément résistif (70) au régulateur additionnel (72).
7. Couvre-culasse (20) selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le régulateur (72) comprend au moins un capteur (76) de lo mesure de la température des gaz de carter, le régulateur (72) comprenant des moyens (80) d'activation du ou de chaque élément résistif (70) raccordés au capteur (76) pour activer le ou chaque élément résistif (70) sur une plage de valeurs de température comprise entre une valeur seuil minimale et une valeur seuil maximale et pour désactiver le ou chaque élément résistif (70) hors de ladite plage.
8. Couvre-culasse (20) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le capteur de mesure (76) comprend un organe résistif de conductivité électrique variable en fonction de la température.
9. Couvre-culasse (20) selon l'une quelconque de revendications 4 à 20 8, caractérisé en ce que le ou chaque élément résistif (70) présente une résistivité croissante pour des températures croissantes.
10. Moteur (10) à combustion interne pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend: - une culasse (12) ; - un couvre- culasse (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, la coiffe (22) étant fixée sur la culasse (12) pour l'obturer de manière étanche.
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