Brevet FR2545539A1 — publié le 19841109

- La présente invention concerne un système pilote pour recycler des gaz d'échappement dans la tubulure d'aspiration d'un moteur à combustion interne, ce sys- tème comportant une valve des gaz d'échappement dispo- sée dans une conduite de recyclage et constituée par un clapet et par une membrane reliée à celui-ci et soumise à l'action d'un ressort, la chambre à membrane de cette valve étant, par l'intermédiaire d'une-conduite de com- mande, soumise à une pression de commande sur laquelle influe une valve de commande primaire comportant deux chambres séparées par une membrane. Les systèmes pilotes de ce genre servent à effec- tuer un recyclage de gaz d'échappement en fonction du régime du moteur à combustion interne, afin de limiter l'émission de divers corps nocifs dans les gaz d'échap- pement, notammen l'émission d'oxydes nitriques, d'hydro- carbures et d'oxyde de carbone L'effet d'un tel re- cyclage est généralement connu et plusieurs systèmes pilotes ont déjà été conçus et mis en service sur des moteurs à combustion-interne équipant des véhicules. La demande de brevet DE 2 362 359 décrit un sys- tème pilote de construction très simple constitué par une valve des gaz d'échappement installée dans une conduite de recyclage et par une valve de mise à l'at- mosphère commandée par le dispositif d'étranglement d'un carburateur Avec la valve de mise à l'atmosphère peut être engendrée dans la chambre à membrane soumise à la pression d'aspiration du moteur à combustion in- terne, pour la manoeuvre pneumatique de la valve des gaz d'échappement, une pression mixte par laquelle cette valve est commandée de telle façon qu'il en ré- sulte un recyclage de gaz d'échappement correspondant à une courbe caractéristique connue. On connaît par le brevet d'invention DE 2 315 734 un autre système pilote dans lequel la valve des gaz d'échappement est, elle aussi, équipée d'une seule mem- brane et soumise à une pression mixte composée de la 2 2545539 pression d'aspiration et de la pression atmosphérique, cette pression mixte étant engendrée par une valve de commande primaire opérant en fonction de la pression des gaz d'échappement. De plus, on connatt également divers systèmes ré- gulateurs du recyclage de gaz d'échappement, par exem- Dle celui décrit dans le brevet d'invention DE 2 528 760 Mais ces systèmes sont munis de valves des gaz d'échappement coûteuses, composées de plusieurs mem- branes et qui ne peuvent être actionnées qu'avec un appareillage régulateur considérable, de sorte que ces systèmes ne sauraient être comparés ne serait-ce que pour des raisons de prix aux systèmes pilotes dont la valve des gaz d'échappement ne comporte qu'une seule membrane. Ces systèmes pilotes relativement peu coûteux à réaliser ne sont toutefois pas exempts de quelques in- convénients susceptibles de nuire à l'action du recy- clage d'échappement sur les corps nocifs et au fonc- tionnement correct du moteur à combustion interne Il s'agit en particulier d'une part de l'usure à laquelle est sujette la valve de mise à l'atmosphère et qui fait que le recyclage des gaz d'échappement s'écarte de la courbe théorique, d'autre part de l'amenée d'air parasite dans la tubulure d'aspiration, notamment lors- que le moteur tourne au ralenti ou à un régime proche du ralenti, cet air parasite ne passant pas par le car- burateur et provoquant donc, dans les deux systèmes pilotes connus, des variations de la vitesse du moteur et des écarts par rapport aux valeurs sur lesquelles les gaz d'échappement ont été réglés au ralenti. L'invention a donc pour but, en partant d'un sys- tème pilote de l'espèce décrite en préambule, de faire en sorte que les dits inconvénients soient supprimés. Pour atteindre ce but, l'invention a prévu les dispositions énumérées ciaprès: a) l'une des chambres de la valve de commande primaire est reliée par l'intermédiaire d'une conduite au tron- çon de la tubulure d'aspiration en amont d'un papillon d'étranglement et, par l'intermédiaire de la conduite de commande, à la valve des gaz d'échappement, tandis que l'autre chambre est, par l'intermédiaire d'une conduite, reliée au tronçon de cette tubulure en aval du dit papillon, b) la dite autre chambre est isolée de l'atmosphère par une deuxième membrane qui est reliée rigidement à la première membrane par une pièce de liaison, a une surface effective plus grande que cette première mem- brane et est précontrainte contre la pression atmosphé- rique par un ressort réglable, et c) dans la pièce qui relie l'une à l'autre ces deux membranes est disposé un plateau formant clapet qui est soumis à l'action d'un ressort et contrôle d'une part une embouchure, située dans le corps de la valve de commande primaire, de la dite conduite raccordée au tronçon de la tubulure d'aspiration en amont du dit papillon, d'autre part un siège de clapet d'un tronçon tubulaire de la dite pièce de liaison relié à l'atmos- phère. L'avantage assuré par ces dispositions est qu'il est possible d'utiliser une valve des gaz d'échappement qui ne comporte qu'une seule membrane, non sujette à usure et sans amenée d'air parasite Il en résulte une vitesse constante du moteur au ralenti et une cons- tance plus longue dans le temps des fractions de corps nocifs (CO) des gaz d'échappement. Un exemple d'exécution de l'invention est décrit ci-après en se référant au dessin annexé; sur ce dernier la figure 1 est le schéma d'un moteur à combus- tion interne équipé d'un système pilote selon l'inven- tion, et la figure 2 est une vue en coupe de la valve de commande primaire du système pilote selon la fig 1. Le moteur à combustior interne 1 es équipé d'une tubulure d'as Dira tion 2 et -'un papillon d'étrarnglement 3 ainsi sue d'une conduite de gaz d'échappement 4, le dit papillon 3 pouvant faire partie d'un dispositif de preparation du mélange qui n'a pas été représenté au dessin Une conduite de recyclage 5 dérive de la con- duite d'échappement 4 qui débouche dans un tronçon 6 de la tubulure d'aspiration 2 en aval du papillon d'é- tranglement 3, une valve des gaz d'échappement 7 étant disposée dans le trajet de la conduite de recyclage 5 pour en commander la section Cette valve 7 est consti- tuée par un clapet 8 et par une membrane 9 reliée à ce clapet; elle est logée dans un corps 10 qui forme une chambre à membrane 11 dans laquelle est disposé un res- sort 12 qui sollicite la membrane 9 dans le sens ten- dant à fermer le clapet 8 La chambre à membrane 11 est, par une conduite de commande 13, reliée à une valve de commande primaire 14 elle-même raccordée, par l'intermédiaire de conduites 15, 16, à un tronçon 17 de la tubulure d'aspiration 2 situé en amont du papil- lon 3 et au tronçon 6 de cette même tubulure en aval de ce papillon L'embouchure de la conduite 15 dans le tronçon 17 de la tubulure d'aspiration 2 situé en amont du papillon 3 passe c 8 té aval de ce dernier, donc dans le tronçon 6, lorsque l'on ouvre le papillon 3, ce qui fait que cette embouchure est soumise à la dépression du moteur et que cette dernière est transmise à la fois par la conduite 15 et par la conduite 16 à la valve de commande primaire 14. La fig 2 montre la valve de commande primaire 14 dans son corps 18 dans lequel deux membranes 19, 20 qui ont des surfaces effectives inégales et sont re- liées rigidement l'une à l'autre par une pièce de liaison 21 subdivisent ce corps en trois chambres 22, 23 et 24 La chambre 22 communique par une ouverture avec l'atmosphère; la chambre 23 est reliée par la conduite 16 au tronçon 6 de la tubulure d'aspiration 2, et la chambre 24 est raccordée par l'intermédiaire de la conduite 15 au tronçon 17 de la tubulure d'aspira- tion et, par l'intermédiaire de la conduite de commande 13, à la valve des gaz d'échappement 7. Dans la chambre 24 un ressort 25 réglable au moyen d'un coin 32 et d'une vis 33 tend à repousser les mem- branes 19, 20 vers la chambre 22. La pièce de liaison 21 des membranes 19, 20 est conçue sous forme d'un corps creux et comporte un tron- çon tubulaire axial 28 formant siège 26 pour un clapet 27 en forme de plateau Ce tronçon tubulaire axial 28 débouche par l'intermédiaire d'une garniture filtrante 29 dans la chambre 22 communiquant avec l'atmosphère. Lorsque la pression d'aspiration régnant dans la chambre 23 n'est pas suffisamment basse pour provoquer un dépla- cement des membranes 19, 20 contre la force du ressort dans la chambre 24, le plateau 27 est appliqué par un ressort 30 sur le siège de clapet 26: ménagé dans la pièce de liaison 21 Un déplacement des membranes 19, 20 est rendu possible par la membrane 20 qui a la sur- face effective la plus grande, et ce déplacement se poursuit, lorsque la pression d'aspiration a atteint une valeur correspondante inférieure à la pression at- mosphérique, jusqu'à ce que le clapet 27 vienne s'appli- quer contre l'embouchure 31 de la conduite 15 reliée au tronçon 17 de la tubulure d'aspiration 2; cette embou- chure se trouve alors obturée Si la pression d'aspi- ration continue de décroître, le déplacement des mem- branes 19, 20 se poursuit et le plateau 27 se trouve séparé de son siège 26 dans la pièce de liaison 21, contre la force exercée sur lui par le ressort 30 De ce fait, la chambre 24 est mise à la pression atmos- phérique par le tronçon tubulaire 28 dans la pièce de liaison 21. Description du fonctionnement Lorsque le moteur à combustion interne tourne au ralenti, il règne alors dans le tronçon 6 de la tubulure - d'aspiration 2 situé en aval du papillon d'étranglement 3 une basse pression d'aspiration qui se propage dans la chambre 23 par l'intermédiaire de la conduite 16, de sorte que la résultante des forces exercées de ce fait sur les membranes 19, 20 (la membrame 20 a une surface effective plus grande que celle de la membrane 19) a surpassé la force du ressort 25 et appliqué la pièce de liaison 21 avec le plateau formant clapet 27 contre l' embouchure 31 de la conduite 15, en même temps que ce plateau 27 a dégagé le siège de clapet 26 dans la pièce de liaison 21 De ce fait il se produit une mise à 1 ' atmosphère de la chambre 24 et, par l'intermédiaire de la conduite de commande 13, de la chambre à membrane 11 de la valve des gaz d'échappement, de sorte que cette valve est fermée et qu'aucn gaz d'échappement ne s'écoule par la conduite de recyclage 5. Lorsque le moteur à combustion interne tourne à plein régime, il règne une pression d'aspiration élevée, insuffisante pour vaincre la force du ressort 25, de sorte que la pièce de liaison 21 avec le plateau formant clapet 27 est éloignée de l'embouchure 31 et que ce pla- teau est appliqué sur le siège 26 De ce fait la chambre 24 n'est plus à la pression atmosphérique, mais soumise à la pression d'aspiration, car par suite de la position de pleine charge du papillon d'étranglement 3 l'embou- chure de la conduite 15 dans la tubulure d'aspiration 2 se trouve maintenant située dans le tronçon 6 en aval de ce papillon Cette pression d'aspiration agit, par l'in- termédiaire de la conduite de commande 13, également dans la chambre à membrane 11 de la valve 7 des gaz d'échappe- ment, mais ne cause pas de déplacement de la membrane 9 contre la force du ressort 12; cette valve est donc fer- mée Lorsque la charge du moteur tombe, la pression d' aspiration descend, jusqu'à ce que la membrane 11 se trouve déplacée contre la force du ressort 12, de sorte que la valve 7 s'ouvre -de plus en-plus-à mesufre que la charge du moteur continue de décroître, en fonction de- 6 - la caractéristique du ressort et jusqu'à ce qu'un maxi- mum soit atteint. Dans la plage de charge partielle inférieure le déplacement de la pièce de liaison 21 dans la valve de commande primaire 14 jusque dans le champ de contact entre le plateau 27 et l'embouchure 31 engendre une pression mixte composée de la pression d'aspiration et de la pression atmosphérique, cette pression mixte aug- mentant à mesure que baisse la pression d'aspiration, de sorte que le ressort 12 dans la valve 7 des gaz d' échappement surmonte la force de la membrane et fait débuter le mouvement de fermeture de la valve 7 des gaz d'échappement. -S - R WYID 7 CA-ITO 8 s S 1 Ovstème pilote pour recycler des Laz d'échappe- ment dans la tubulure d'asiratio ( 2) d'un moteur à combustion interne, comportant une valve ( 7) des gaz d'échappement installée dans une conduite de recyclage ( 5) et constituée par un clapet ( 8) et par une membrane ( 9) reliée à celui-ci et soumise àE l'action d'un ressort, la chambre a membrane ( 11) de cette valve étant, par l'intermédiaire d'une conduite de commande ( 13), soumise à une pression de commande sur laquelle influe une valve de commande primaire ( 14) comportant deux chambres ( 23, 24) séparées par une membrane ( 19), ce système pilote é t a N t r e m a r q u a b l e e N c e qu'il réunit les caractéristiques ciaprès: a) l'une ( 24) des chambres ( 23, 24) de la valve de com- mande primaire ( 14) est reliée par l'intermédiaire d'une conduite ( 15) au tronçon ( 17) de la tubulure d'aspiration ( 2) en amont d'un papillon-d'étrangle- ment ( 3) et, par l'intermédiaire de la conduite de commande ( 13), à la valve ( 7) des gaz d'échappement, tandis que l'autre chambre ( 23) est, par l'intermé- diaire d'une conduite ( 16), reliée au tronçon ( 6) de cette tubulure en aval du dit papillon; b) la dite autre chambre ( 23) est rendue étanche par rapport à l'atmosphère par une deuxième membrane ( 20) qui est reliée rigidement à la première ( 19), a une surface effective plus grande que celle de la première membrane ( 19) et est précontrainte contre la pression atmosphérique par un ressort ré- glable ( 25), et c) dans la pièce de liaison ( 21) des deux membranes ( 19, ) est disposé un plateau formant clapet ( 27) qui est soumis à l'action d'un ressort ( 30) et contr Sle d'une part une embouchure ( 31), située dans le corps ( 18) de la valve de commande primaire ( 14), de la dite conduite ( 15) raccordée au tronçon ( 17) de la 9 2545539 tubulure d'aspiration ( 2) en amont du dit papillon ( 3), d'autre part un siège de clapet ( 26) d'un tronçon tubulaire ( 28) de la dite pièce de liaison ( 21) relié à l'atmosphère. 2 Système pilote pour recycler des gaz d'é- chappement selon la revendication 1, remarquable en ce que le dit ressort réglable ( 25) peut être réglé au moyen d'une vis de réglage ( 33) agissant surlui par l'intermédiaire d'un coin ( 32) et d'un plan incliné ( 33).