Brevet FR2534315A1 — publié le 19840413

Dispositif de commande de recirculation des gaz d'échappement pour moteurs à combustion interne. La présente invention se rapporte à un dispositif de commande de recirculation des gaz d'échappement pour un moteur à combustion interne. Il est bien connu d'utiliser des dispositifs de recirculation de gaz d'échappement dans les moteurs à combustion interne pour réduire la pollution atmosphérique Un passage de recirculation réintroduit les gaz d'échappement dans la tubulure d'admission du mélange air-carburant du moteur afin de réduire les émissions polluantes d'oxydes d'azote. Une soupape de régulation de la recirculation est généralement disposée dans le passage de recirculation pour commander le débit de recirculation en réponse à la dépression engendrée par le mo- teur dans le passage d'admission. Pour obtenir un taux de-recirculation élevé dans un domaine de fonctionnement étendu, il s'avère indispensable d'adapter ce taux à la capacité d'assimilation du moteur sans dégrader le fonctionne- ment du moteur vers les basses charges et sans accroître par consé- quent les émissions d'hydrocarbures. L'invention a pour but de réaliser très simplement et efficacement une régulation du taux de recirculation de gaz d'échappement en fonction du débit d'air et de la charge du moteur. A cet effet, elle propose un dispositif de commande de recirculation de gaz d'échappement pour un moteur à combustion interne du type dans lequel un conduit d'admission de mélange air-carburant et un conduit d'échappement communiquent entre eux par un circuit de recirculation comportant une vanne principale et des conduits de liaison, cette vanne étant commandée par la dépression régnant dans le conduit d'ad- mission par l'intermédiaire d'une électrovanne. -2- Suivant une première particularité de l'invention, ce dispositif de commande comprend un dispositif de régulation constitué essen- tiellement par un amplificateur pneumatique de type additif géné- rant un signal de dépression pour la commande de la vanne princi- pale dont l'intensité est supérieure à la valeur de dépression à la buse du col de venturi, d'une valeur constante dans un domaine de fonctionnement étendu. Suivant une seconde particularité de l'invention, la valeur cons- tante précitée correspond à la réaction d'un ressort logé dans une chambre supérieure de cet amplificateur pneumatique, rapportée à la surface efficace d'une membrane de ce dernier. Ces deux particularités caractérisent un dispositif de commande de recirculation d'une grande simplicité associée à une effica- cité élevée, qui est basé sur une amplification additive d'un si- gnal de dépression représentatif du débit d'air admis au moteur. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est un schéma d'un mode de réalisation préféré confor- me à l'invention, et les figures 2, 3 et 4 représentent schématiquement trois varian- tes. Comme cela est représenté à la figure 1,un moteur à combustion interne 1 comporte un conduit d'admission 2 d'un mélange air-carbu- rant et un conduit d'échappement 3. Ces conduits communiquent entre eux par un circuit de recirculation de gaz d'échappement comprenant une vanne principale 4 et des conduits de liaison 5 et 6 La vanne principale 4 comprend une soupape de commande 7 actionnée par un vérin pneumatique 8 à membrane 8 a contre l'action d'un ressort 9 Ce vérin 8 présente une chambre inférieure 10 étanche par rapport à l'atmosphère et reliée à un orifice 11 du conduit d'admission 2 situé en aval de l'aile basse -3 - d'un papillon de gaz 12 lorsque ce dernier se trouve en position de ralenti. Le dispositif de commande de recirculation de gaz d'échappement selon l'invention comprend essentiellement un dispositif de régu- lation 13 associé à une électrovanne 14 commandée par un contac- teur 15 Ce dispositif de régulation 13 est constitué par un am- plificateur pneumatique de type additif 17 comportant deux cham- bres supérieure 17 a et inférieure 17 b, séparées par une membrane 17 c qui porte un clapet 18 sollicité à la fermeture par un res- sort 19. Le ressort 19 est logé dans la chambre supérieure 17 a de l'ampli- ficateur 17 et la chambre inférieure 17 b de ce dernier est re- liée directement à la buse 16 au col de venturi V du conduit d'admission 2 La résultante de la dépression de commande de la vanne principale 4 de recirculation qui est appliquée sur la face supérieure de la membrane 17 c de l'amplificateur pneumatique 17 est engendrée à partir de la dépression régnant à un orifice 20 situé au ralenti, en amont de l'aile haute du papillon de gaz 12, à travers un calibrage 21-; cette résultante est diluée par la dépression régnant à la buse 16 à travers le clapet 18 et un calibrage 22 Un dispositif complémentaire constitué par des ca- librages 23, 24, une électrovanne 25 et un contacteur 26 peut 9 tre relié à la chambre supérieure 17 a de l'amplificateur pneu- matique 17 pour modifier l'équilibre de la membrane 17 c de ce dernier. Dans le cas o ce dispositif de commande de recirculation de gaz d'échappement s'applique à un moteur équipé d'un carburateur, un dispositif auxiliaire formé par un décanteur de faible capacité 27 et un calibrage 28 peut être également rajouté à l'amplifica- teur pneumatique 17 entre la buse 16 et la chambre inférieure 17 b de l'amplificateur 17. La variante représentée à la figure 2 diffère essentiellement du -4 - mode de réalisation précédemment décrit par le dispositif de régu- lation qui reste cependant fondé sur le même principe Un clapet 18 d'un amplificateur pneumatique 17, contrairement au clapet 18 représenté à la figure 1, est sollicité à l'ouverture par un res- sort 19 logé dans une chambre supérieure 17 a de cet amplificateur. La variante représentée à la figure 3 diffère du mode de réalisa- tion précédemment décrit suivant la figure 1 par le dispositif de correction de la régulation qui reste cependant fondé sur le même principe; l'électrovanne 25 et le contacteur 26 de la figure 1 sont remplacés par une valve manométrique 29 comportant un clapet actionné dans le sens de l'ouverture par la dépression régnant à la buse 16 contre l'action du ressort 31. La variante représentée à la figure 4 diffère du mode de réalisation décrit ci-dessus suivant la figure 3 par le dispositif de correction de la dépression de commande qui exerce son action au niveau de la vanne de recirculation par diminution du signal de commande dans la zone des faibles charges, alors que le dispositif correspondant à la figure 3 agissait par augmentation du signal de commande dans la zone des fortes charges; pour ce faire, la valve manométrique 29 et les calibrages 23, 24 de la figure 3 sont remplacés par une valve manométrique 32, comportant un clapet 33 actionné dans le sens de l'ouverture par la dépression régnant dans le collecteur d'admis- sion, contre l'action d'un ressort 34, et par les calibrages 35 et 36. Le dispositif de commande de recirculation de gaz d'échappement pré- cédemment décrit et illustré à la figure 1 fonctionne de la manière suivante La vanne principale de recirculation 4 est actionnée dans le sens de l'ouverture par un signal de dépression délivré par le dispositif de régulation 13 à travers une électrovanne 14 commandée par un contacteur 15 en fonction par exemple de la température du liquide de refroidissement et/ou d'un rapport de transmission La dépression -5- de commande est engendrée à partir de la dépression qui règne à l'orifice 20 à travers un calibrage 21; cette dépression est diluée par la dépression qui règne à la buse 16 à travers le clapet 18 et le calibrage 22 La résultante de cette dépression de commande s'ap- plique sur la face supérieure de la membrane 17 c et s'oppose à la résultante de la dépression régnant à la buse 16, représentative du débit d'air admis au moteur et appliquée sur la face inférieure de la membrane 17 c, à laquelle s'ajoute la réaction du ressort 19. La dépression de commande est donc égale à la dépression à la buse 16 augmentée d'une valeur constante correspondant à la réaction du ressort 19 rapportée à la surface efficace de la membrane 17 c de l'amplificateur pneumatique 17. Le dispositif complémentaire constitué par les calibrages 23, 24 et l'électrovanne permet de modifier l'équilibre de la membrane 17 c par une fuite dans la chambre supérieure 17 a de l'amplificateur pneumatique 17, en fonction d'un paramètre complémentaire interve- nant par le contacteur 26; ce contacteur agit dans le sens d'une augmentation de la dépression de commande de la vanne principale 4, par exemple en début des phases transitoires d'accélération. La présente invention présente donc un dispositif simple et effi- cace de commande de la vanne principale de recirculation 4 qui est fondé sur uneauplification additive d'un signal de dépression re- présentatif du débit d'air admis au moteur. La disposition relative au vérin pneumatique 8 de la vanne princi- pale 4 et consistant en une chambre inférieure 10 rendue étanche par rapport à l'atmosphère permet d'éliminer les fuites par le guidage de l'axe-support de soupape 7 et d'assurer une meilleure étanchéité au niveau de la soupape 7 par renforcement de l'action du ressort 9; de plus, dans le cas des moteurs suralimentés, cette disposition permet de compenser la pression de suralimenta- tion en autorisant l'ouverture de la vanne de recirculation 4 même en phase de suralimentation. 2 534315 -6- Dans le cas o le dispositif de commande objet de l'invention s'ap- plique à des moteurs équipés de carburateurs, le dispositif auxi- liaire constitué par le décanteur de faible capacité 27 et le ca librage 28 permet d'éviter une accumulation de carburant dans l'amplificateur 17 du fait de l'existence d'une circulation de l'ori- fice à la buse 16 vers l'orifice 20 (figure 1). Suivant le deuxième mode de réalisation représenté à la figure 2, le clapet 18 de l'amplificateur pneumatique 17 règle l'interven- tion de la dépression régnant à l'orifice 20 situé en amont de l'aile haute du papillon de gaz 12 au ralenti. La particularité fonctionnelle réside dans le fait que, lorsque la dépression à la buse 16 devient supérieure à la dépression au ni- veau du papillon 12, le signal de commande de la vanne de recir- culation 4 prend une valeur intermédiaire qui est fonction des calibrages 21 et 22 alors que, suivant le premier mode de réa- lisation, la dépression-au niveau du papillon 12 représente la valeur maximale dans tout le domaine de fonctionnement. -Suivant le mode de réalisation représenté à la figure 3, la valve manométrique 29 règle l'intervention d'une fuite à l'atmosphère vers la chambre 17 a de l'amplificateur 17, à travers le calibrage 24, lors- que la dépression à la buse excède un niveau prédéterminé, ayant pour conséquence une augmentation du signal d'ouverture de la vanne de recirculation 4. Suivant le mode de réalisation représenté à la figure 4, la valve manométrique 32 règle l'intervention d'une fuite à l'atmosphère dans le circuit de commande de la vanne de recirculation 4 à travers le calibrage 36 lorsque la dépression au collecteur d'admission excède un niveau prédéterminé, ayant pour conséquence de diminuer le signal d'ouverture dans la zone des faibles charges, sans af- fecter sensiblement l'étage de régulation protégé par le calibrage 35. 7 _ REVENDICATIONS. 1 Dispositif de commande de recirculation de gaz d'échappement pour un moteur à combustion interne (I) dans lequel un conduit d'admission ( 2) de mélange air-carburant et un conduit d'échappe- ment ( 3) communiquent entre eux par un circuit de recirculation comportant une vanne principale ( 4) et des conduits de liaison ( 5) et ( 6), cette vanne ( 4) étant commandée=par la dépression ré- gnant dans le conduit d'admission ( 2) par l'intermédiaire d'une électrovanne ( 14), caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de régulation ( 13) constitué essentiellement par un amplificateur pneumatique de type additif ( 17) générant un signal de dépression pour la commande de ladite vanne principale ( 4) dont l'intensité est supérieure à la valeur de dépression à la buse ( 16) du col de venturi (V) d'une valeur constante dans un domaine de fonctionne- ment étendu. 2 Dispositif de commande de recirculation de gaz d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite valeur cons- tante correspond à la réaction d'un ressort ( 19) logé dans une chambre supérieure ( 17 a) dudit amplificateur ( 17), rapportée à la surface efficace d'une membrane ( 17 c) de ce dernier. 3 Dispositif de commande de recirculation de gaz d'échappement selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'amplificateur pneumatique ( 17) comporte deux chambres supérieure ( 17 a) et infé- rieure ( 17 b) séparées par la membrane ( 17 c) qui porte un clapet ( 18) sollicité à la fermeture par ledit ressort ( 19) et en ce que ladite chambre inférieure ( 17 b) est reliée directement à la buse( 16)du col de venturi (V). 4 Dispositif de commande de recirculation de gaz d'échappement selon la revendication 3, caractérisé en ce que la résultante de la dépres- sion de commande de la vanne principale ( 4) est appliquée sur la face supérieure de la membrane ( 17 e) de l'amplificateur pneumatique ( 17), en ce qu'elle est engendrée à partir de la dépression régnant à un 8 - orifice ( 20) situé, au ralenti, en amont de l'aile haute d'un pa- pillon de gaz ( 12), à travers un calibrage ( 21) et en ce qu'elle est diluée par la dépression régnant à ladite buse ( 16) à travers ledit clapet ( 18) et un calibrage ( 22). Dispositif de commande de recirculation de gaz d'échappement selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un dispositif com- plémentaire constitué par des calibrages ( 23, 24) et d'une élec- trovanne ( 25) est relié à la chambre supérieure ( 17 a) dudit ampli- ficateur ( 17) pour modifier l'équilibre de la membrane ( 17 c) par une fuite dans ladite chambre supérieure, en fonction d'un para- mètre intervenant par un contacteur ( 26). 6 Dispositif de commande de recirculation de gaz d'échappement selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un dispositif auxi- liaire constitué par un décanteur de faible dapacité ( 27) et un calibrage ( 28) est disposé entre la buse ( 16) et la chambre infé- rieure ( 17 b) dudit amplificateur ( 17) pour éviter une accumulation de carburant dans ledit amplificateur. 7 Dispositif de commande de recirculation de gaz d'échappement selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'amplificateur pneumatique ( 17) comporte deux chambres supérieure ( 17 a) et inférieure ( 17 b) séparées par une membrane ( 17 c) qui porte un clapet ( 18) sollicité à l'ouverture par un ressort ( 19) et en ce que ladite chambre inférieure ( 17 b) est reliée directement à la buse ( 16) du col de venturi (V). 8 Dispositif de commande de recireulation de gaz d'échappement selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un dispositif complémentaire constitué par des calibrages ( 23, 24) et d'une valve manométrique ( 29) est relié à la chambre supérieure ( 17 a) du- dit amplificateur ( 17) pour modifier l'équilibre de la membrane ( 17 c) par une fuite dans ladite chambre supérieure, en fonction de la dépression à la buse ( 16). 9 Dispositif de commande de recirculation de gaz d'échappement 2 5 3 4 3 1 5 -9- selon les revendications 4 et 7,-caractérisé en ce qu'un dispositif complémentaire constitué d'une valve manométrique ( 32) et des cali- brages ( 35, 36) est relié au circuit de commande de la vanne de re- circulation ( 4) pour modifier l'intensité du signal d'actionnement de ladite vanne de recirculation par une fuite dans ledit circuit, en fonction de la dépression au collecteur d'admission.