Brevet FR2571097A1 — publié le 19860404

La présente invention concerne un dispositif de reflux des gaz d'échappement et notamment, un dispositif de reflux des gaz d'échappement susceptible de contrarier la baisse de fonctionnement d'une soupape de régulation du re- flux des gaz d'échappement provoquée par la chaleur des gaz d'échappement qui sont refoulés lorsque la température des gaz d'échappement est élevée en raison du régime de fonction- nement du moteur. Il existe un dispositif de reflux des gaz d'échap- pement dans lequel l'air d'admission est mélangé à une partie des gaz d'échappement retournant dans le système d'admission d'un moteur à combustion interne, et sur lequel la vitesse de propagation de la flamme et la température de combustion maxi- male sont réduites, ce qui a pour effet de diminuer la quanti- té de NOx dans les gaz d'échappement. Sur un dispositif de ce genre le volume de reflux des gaz d'échappement est commandé par une soupape de régulation du reflux des gaz d'échappement. Cette soupape de régulation du reflux des gaz d'é- chappement est rendue opérante en utilisant la pression néga- tive de l'entrée d'admission, et commande le volume de retour en fonction du régime de fonctionnement du moteur. Cependant, lorsque le moteur fonctionne par exemple sous un régime de pleine charge, ce qui implique une vitesse de rotation élevée du moteur, la température des gaz d'échap- pement qui sont reflués, devient également élevée. De ce fait la soupape de régulation du reflux des gaz d'échappement se détériore au point que sa fonction est perdue ou diminue en raison de la combustion de l'élément de soupape et/ou de la perte de fusion du diaphragme et analogue provoquées par la température élevée des gaz d'échappement. Ainsi il n'est plus possible de commander exactement le volume de gaz d'échappe- ment de retour de sorte que l'on aboutit à une situation o on ne peut plus réduire la quantité de NOx. De plus, le régime de fonctionnement sous pleine charge au cours duquel la tempéra- ture des gaz d'échappement augmente, peut également être pro- voqué à une faible vitesse de rotation du moteur. L'invention a pour objet de fournir un dispositif 9449 FR 2. 2571097 de reflux des gaz d'échappement qui empêche toute diminution fonctionnelle d'une soupape de régulation du reflux des gaz d'échappement provoquée par la température des gaz d'échap- pement qui sont reflués dans le système d'admission au cours d'un régime de fonctionnement prédéterminé du moteur lorsque la température des gaz d'échappement augmente, ce qui permet d'améliorer la durée de vie de la soupape de régulation du reflux des gaz d'échappement et de conserver sa fonction qui vise à réduire la quantité de NOx. Cet objectif est réalisé par un dispositif de re- flux des gaz d'échappement comprenant une soupape de régula- tion du reflux des gaz d'échappement destinée à commander le volume de retour des gaz d'échappement qui sont refoulés dans un système d'admission d'un moteur à combustion interne, un ressort pour rendre opérante la soupape de régulation du re- flux des gaz d'échappement en vue de réduire le volume de re- tour des gaz d'échappement, une chambre de pression négative pour rendre opérante la soupape de régulation du reflux des gaz d'échappement en vue d'augmenter le volume de retour des gaz d'échappement, une soupape d'inversion de la pression né- gative disposée dans le passage d'un conduit de pression néga- tive qui communique à une extrémité avec un conduit d'admis- sion immédiatement en amont d'un clapet d'étranglement d'un carburateur et qui est en communication à l'autre extrémité avec une chambre de pression négative, une bobine d'allumage pour détecter la vitesse de rotation du moteur, un mécanisme de changement pour détecter la position du levier d'une boîte de vitesses, et un circuit de commande chargé de distinguer un régime de vitesse élevée et de fonctionnement sous pleine charge dans lequel la vitesse de rotation du moteur est supé- rieure à la vitesse de rotation préréglée et la boîte de vi- tesses est réglée dans une position déterminée côté haute vi- tesse, en se basant sur les signaux de détection envoyés par la bobine d'allumage et le mécanisme de changement, et finale- ment, le mécanisme commande la soupape d'inversion de la pression négative en vue d'arrêter le reflux des gaz d'échap- pement à la fin d'une période de temps préréglée de régime à 9449 FR 3 2571097 haute vitesse et de fonctionnement sous pleine charge. Conformément à l'invention le circuit de commande pilote la soupape de régulation du reflux des gaz d'échappe- ment pour arrêter le retour des gaz d'échappement à la fin d'un intervalle de temps préréglé lorsque la bobine d'alluma- ge et le mécanisme de changement détectent le régime de fonc- tionnement sous pleine charge au cours duquel la température des gaz d'échappement s'élève et le moteur tourne à haute vi- tesse. De ce fait, la soupape de régulation du reflux des gaz d'échappement ne doit pas supporter de hautes températures sauf pendant un intervalle de temps déterminé, et il est pos- sible d'empêcher toute détérioration dans le fonctionnement de la soupape de régulation du reflux des gaz d'échappement pro- voquée par la combustion de l'élément de soupape et/ou la per- te de fusion du diaphragme et analogue. Même s'il est établi par les signaux de détection envoyés par la bobine d'allumage et le mécanisme de changement que le moteur se trouve dans un régime de fonctionnement de pleine.c4age, mais si ce régime n'est pas maintenu au-delà d'un intervalle de temps déterminé, alors le reflux des gaz d'échappement n'est pas arrêté, de sorte que le volume de NOx n'est pas réduit. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la des- cription qui va suivre en se référant aux dessins annexes sur lesquels: la figure 1 montre un diagramme du circuit explici- tant un mode de réalisation de l'invention, et la figure 2 montre un diagramme des séquences ex- plicitant la commande du circuit représenté sur la figure l. Un mode de réalisation de l'invention représenté sur les figures 1 et 2, sera décrit ci-après en référence aux dessins annexes. Sur la figure 1, 2 indique un moteur à combustion interne, 4 un conduit d'admission, 6 un conduit d'échappement, 8 un carburateur et 10 un clapet d'étranglement. Une extrémité d'un conduit de reflux 14 des gaz d'échappement sert de point de départ et communique avec une lumière d'admission 12 ménagée dans le conduit d'échappement 9449 FR 4 '2571097 6. L'autre extrémité du conduit de reflux 14 sert de point d'aboutissement et communique avec une lumière de reflux 18 ménagée dans le conduit d'admission 4 à travers une soupape de régulation du reflux des gaz d'échappement 16. La soupape de régulation du reflux des gaz d'échap- pement 16 comprend un élément -de soupape 20 destiné à ouvrir et à fermer le conduit de reflux 14, un diaphragme 22 active- ment couplé avec l'élément de soupape 20 pour rendre ce der- nier opérant, un ressort 24 destiné à provoquer la déforma- tion du diaphragme 22 en vue de rendre l'élément 20 opérant de manière à fermer le conduit de retour 14 et réduire ainsi la quantité des gaz d'échappement de retour, et une chambre néga- tive 26 délimitée au-dessus du diaphragme 22. Le conduit de pression négative 30 communique à l'une de ses extrémités a- vec la chambre de pression négative 26 et à l'autre extrémité avec la lumière de pression négative 28 ménagée dans le conduit d'admission 4 immédiatement en amont du clapet d'étranglement du carburateur. Ainsi, la pression négative est dirigée vers la chambre de pression négative 26 à travers le conduit de pression négative 30. Cette pression négative a pour effet de déformer le diaphragme 22 vers le haut, de sorte que l'élément devient opérant et ouvre le passage de retour 14, ce qui augmente le volume des gaz d'échappement de retour. Une soupape de détection 32 pour détecter la tempé- rature de l'eau de refroidissement (ou de l'agent réfrigérant) du moteur 2 et une soupape d'inversion de la pression négative 34 sont associées au conduit de pression négative 30. La sou- pape 32 ferme le conduit 30 lorsque la température de l'agent de refroidissement est inférieure à une température prédéter- minée. En revanche, lorsque la température dépasse la valeur prédéterminée, alors la soupape 32 ouvre le conduit 30. De cette manière il est possible de contrôler le fonctionnement de la soupape de régulation du reflux des gaz d'échappement 16, ce qui améliore le rendement fonctionnel et opérationnel dans un régime o la température de l'agent de refroidissement est faible. La soupape d'inversion de la pression négative 34 9449 FR 2 5 72571097 est reliée à un circuit de commande 36 et pilote la vitesse de propagation de la pression négative à travers le conduit dans la chambre de pression négative 26 de la soupape de régulation du reflux des gaz d'échappement 16. Une bobine d'allumage 38 et un mécanisme de changement 40 sont reliés au circuit de commande 36. La bobine d'allumage 38 détecte au moins la vitesse de rotation du moteur 2 en vue de déterminer le régime de fonctionnement du moteur. Le commutateur de changement 40 détecte la position du levier de transmission de la boite de vitesses(non représentée). Dans ce mode de réalisation il détecte la position de la dernière vitesse du côté de la vitesse maximale. Bien qu'il ne soit pas représen- té, un capteur de détection du degré d'ouverture du clapet d'étranglement 10 peut être prévu pour déterminer le régime de fonctionnement du moteur. La bqbine d'allumage 38 génère un signal indiquant que la vitesse de rotation du moteur est su- périeure à la vitesse de réglage. Le commutateur de changement génère un signal représentatif pour la position de la vi- tesse finale de la boîte de vitesses. Ces signaux sont envoyés dans le circuit de commande 36 et le circuit de commande 36 distingue le régime de fonctionnement à haute vitesse et à pleine charge au cours duquel la température-des -gaz d'échap- pement augmente. A la fin d'un intervalle de temps déterminé dans ce régime de fonctionnement, le circuit de commande 36 ferme la soupape d'inversion 34 pour arrêter la propagation de la pression négative à travers le conduit 30 dans la chambre de pression négative 26. De cette manière le ressort 24 ferme la soupape 20 et la soupape de régulation du reflux des gaz d'échappement 16 arrête le retour des gaz d'échappement. Dans le cas o seulement l'un de ces signaux est envoyé ou aucun d'eux n'est délivré dans lecircuit de commande 36, ou jusqu'à meme ce qu'un intervalle de temps se soit écoulé/si les deux si- gnaux sont délivrés, le circuit de commande 36 maintient la soupape 34 à l'état ouvert de manière que la pression négati- ve dans le conduit 30 puisse se propager dans la chambre de pression négative 26. De même, la soupape de régulation du reflux des gaz d'échappement 16 commande le volume de retour 9449 FR 6. des gaz d'échappement et autorise le retour des gaz d'échap- pement. 42 désigne une batterie. Le fonctionnement du dispositif de reflux de ce mode de réalisation sera expliqué ci-après. Dans la période de démarrage lorsque le moteur est froid, le conduit de pression négative 30 est fermé par la soupape de détection de la température 32 ainsi que cela a été indiqué ci-dessus, de sorte qu'aucune pression négative ne se propage à travers le conduit 30 et la soupape de régulation du reflux des gaz -d'échappement 16 ferme l'élément de soupape 20 au moyen du ressort 24, ce qui a pour effet de fermer le con- duit de retour 14. De ce fait, le retour des gaz d'échappe- ment est arrêté et le rendement de marche est amélioré lors- que la température de l'agent de refroidissement est faible. Lorsque la température de l'agent de refroidisse- ment dépasse une température préréglée, alors la soupape 32 s'ouvre et autorise la mise en communication du conduit de pression négative 30. Dans ce cas, le conduit 30 est également associé à la soupape d'inversion de la pression négative 34 qui est actionnée par le circuit de commande 36. Ainsi qu'il ressort du tableau ci-après et de la figure 2, la soupape 34 est fermée par le circuit de commande 36 à la fin d'un inter- valle de temps prédéterminé lorsque le régime de fonctionne- ment du moteur est tel que les signaux précités qui sont re- présentatifs de la vitesse de rotation au-dessus d'une vites- se préréglée et de la position de la vitesse finale de la boîte de vitesses, sont envoyés au circuit de commande 36 pour arrêter ainsi le retour des gaz d'échappement. Commutateur:Vitesse de:Inférieur à:Supérieur à de chanement rotation une vitesse une vitesse g du moteur de rotation:de rotation ::déterminée:déterminée :::ouvert au cours d'un intervalle :: dé temps úeré ouvert: ouvert déterminé fea'é à 1a f in d'un intervalle de temps déterminé fermé:: ouvert: ouvert 9449 FR 7 2571097 Pour empêcher toute altération dans le fonctionne- ment de la soupape de régulation du reflux des gaz d'échap- pement 16 provoquée par la chaleur des gaz d'échappement dans le régime de fonctionnement de haute vitesse et à pleine charge du moteur, au cours duquel la température des gaz d'é- chappement augmente, on arrête le retour des gaz d'échappe- ment à la fin d'un intervalle de temps déterminé ou préréglé lorsque le moteur se trouve dans ce régime de fonctionnement. On évite ainsi la combustion de l'élément de soupape 20 et ce- la empêche toute altération dans le fonctionnement de la sou- pape 16. Dans le cas o aucun ou seulement l'un (mais non pas les deux) des signaux précités serait envoyé au circuit de commande 36, ou jusqu'à ce qu'un intervalle de temps pré- déterminé se soit écoulé lorsque lés deux signaux sont déli- vrés, le circuit de commande 36 ouvre la soupape d'inversion 34 et la soupape 16 contrôle les gaz d'échappement qui sont reflues... Ainsi que cela a été décrit précédemment, la soupa- pe de régulation du reflux des gaz d'échappement 16 ne suppor- te pas de hautes températures pendant un intervalle de temps allant au-delà ou supérieur à ladite période de temps préré- glée du fait que le retour des gaz d'échappement est arrêté à la fin d'un intervalle de temps préréglé après avoir établi l'existence d'un régime de fonctionnement du moteur au cours duquel la température des gaz d'échappement augmente. Ainsi, il n'y a plus de problèmes tels que la combustion de l'élé- ment de soupape 20, la perte de fusion du diaphragme 22 et ana- logue. La durée de vie de la soupape de régulation du reflux des gaz d'échappement 16 en est améliorée et il est possible de conserver sa fonction de réduction de la quantité de NOx. Bien que le régime de fonctionnement à pleine charge du mo- teur au cours duquel la température des gaz d'échappement s'élève, ait été décrit eu égard à un régime de fonctionnement avec une vitesse de rotation élevée du moteur, une situation analogue peut apparaître à une faible vitesse de rotation du moteur. En détectant le régime de fonctionnement du moteur au 9449 FR 8. 2571097 cours duquel la température des gaz d'échappement s'élève indépendamment du fait que la vitesse de rotation est faible ou élevée, le retour des gaz d'échappement est arrêté à la fin d'un intervalle de temps préréglé, et de ce fait, on peut obtenir un effet similaire. Selon la description précitée et conformément à l'invention, le retour des gaz d'échappement est arrêté à la fin d'un intervalle de temps préréglé après avoir détecté ou constaté un régime de fonctionnement prédéterminé du moteur au cours duquel la température des gaz d'échappement s'élève, tel que par exemple un régime de fonctionnement à pleine charge au cours duquel le moteur tourne à haute vitesse, de sorte que la soupape de régulation ne supporte pas de hautes températu- res au-delà de ladite période de temps préréglée. On évite ainsi la combustion de l'élément de soupape, la perte de fu- sion du diaphragme et analogue ainsi que la détérioration de la propre fonction de la soupape. Par conséquent, il est pos- sible d'améliorer la durée de vie de la soupape 16 et de sup- primer toute altération de sa fonction (c'est-à-dire la ré- duction de la quantité de NOx) en raison d'un changement qui est fonction de la durée. Il est ainsi possible de conserver la fonction de réduction de NOx de la soupape 16. De même, il est possible de diminuer la quantité de NOx. Ainsi, la soupape de régulation du reflux des gaz d'échappement peut être fabriquée dans un matériau dont la ré- sistance aux températures est inférieure à celle d'un matériau classique, ce qui contribue à réduire son coût. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisa- tion précité, et de nombreuses modifications et variantes sont possibles sans sortir de son cadre. 9449 FR 9 2571097 REVENDICATIONS 1. Un dispositif de reflux des gaz d'échappement comprenant une soupape de régulation du reflux des gaz d'é- chappement pour commander une quantité de gaz d'échappement qui est renvoyée dans un système d'admission d'un moteur à combustion interne, des moyens pour détecter le régime de fonctionnement dudit moteur, et un circuit de commande pour discerner un régime de fonctionnement prédéterminé du moteur au cours duquel la température des gaz d'échappement augmente, sur la base d'un signal délivrépar lesdits moyens de détec- tion, et pour commander ladite soupape de régulation en vue d'arrêter le retour desdits gaz d'échappement à la fin d'une période de temps préréglée lorsque ledit régime de fonction- nement prédéterminé existe. 2. Un dispositif de reflux dés gaz d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de détection détectent la vitesse de rotation du moteur. 3. Un dispositif de reflux des gaz d'échappement selon la revendication 1, caractêrisé en ce que les moyens de détection détectent la position du levier de vitesse d'une boîte de vitesses du moteur. 4. Un dispositif de reflux des gaz d'échappement selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de détection sont constitués par une bobine d'allumage qui génère un signal de détection lorsque la vitesse de rotation du mo- teur dépasse une vitesse de rotation prédéterminée. 5. Un dispositif de reflux des gaz d'échappement selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de détection sont constitués par un commutateur de changement qui génère un signal de détection indiquant la position de la der- nière vitesse de la boîte de vitesses. 6. Un dispositif de reflux des gaz d'échappement pour un moteur à combustion interne comprenant un conduit de retour des gaz d'échappement qui est en communication à l'une de ses extrémités avec un tuyau d'échappement et à l'autre ex- trémité avec un système d'admission du moteur, une soupape de régulation du reflux des gaz d'échappement pour commander le 9449 FR 10. 2571097 volume des gaz d'échappement de retour qui sont renvoyés à travers le conduit de reflux dans un système d'admission du moteur, des moyens de sollicitation pour actionner la soupape de régulation dans le sens de la fermeture en vue de réduire le volume de retour des gaz d'échappement, une chambre de pression négative pour actionner la soupape de régulation dans le sens de l'ouverture en vue d'augmenter le volume des gaz d'échappement de retour, un conduit de pression négative qui communique à une extrémité avec un conduit d'admission immé- diatement en amont d'un clapet d'étranglement d'un carburateur et qui communique à l'autre extrémité avec la chambre de pres- sion négative, une soupape d'inversion de la pression négative associée au conduit de pression négative pour commander son ouverture et sa fermeture, un premier moyen pour détecter la vitesse de rotation du moteur, un deuxième moyen pour détecter la position de la vitesse d'une boîte de vitesses d'un moteur, et un circuit de commande pour discerner un régime de fonction- nement à haute vitesse et à pleine charge au cours duquel la vitesse de rotation du moteur dépasse une vitesse rotationnel- le prédéterminée et la boîte de vitesses se trouve dans une position déterminée côté haute vitesse, par détection de si- gnaux délivrés par les premiers et les deuxièmes moyens de détection, et puis en commutant ladite soupape d'inversion de la pression négative en position de fermeture pour arrêter le retour des gaz d'échappement à la fin d'un intervalle de temps préréglé, le moteur se trouvant dans le régime de fonctionne- ment à haute vitesse et à pleine charge. 7. Un dispositif de reflux des gaz d'échappement selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de sollicitation en sont constitués par un ressort, les premiers moyens de détection sont une bobine d'allumage qui génère un signal de détection lorsque la vitesse rotationnelle du moteur dépasse une vitesse de rotation déterminée, les deuxièmes mo- yens de détection sont constitués par un commutateur de chan- gement qui génère un signal de détection indiquant la position de la deuxième vitesse de la boîte de vitesses. 9449 FR