Brevet FR2653179A1 — publié le 19910419

La présente invention concerne une soupape de recyclage de gaz d'échappement pour moteur thermique, constituée d'un corps avec un canal à gaz d'échappement comportant une région d'entrée, une région de siège de soupape et une région de sortie, et d'une tête de soupape coopérant avec le siège et dont la tige fait saillie hors du corps et est reliée à une membrane d'une boîte à membrane dont la chambre suscep- tible d'être mise sous vide présente un ressort qui exerce sur la membrane et donc sur la soupape un effort en direction du siège de soupape. Des soupapes de recyclage de gaz d'échappement de ce genre, connues par exemple grâce au modèle d'utilité allemand No 8714505.7 servent à commander un recyclage de gaz d'échappe- ment en fonction de l'état de charge du moteur thermique, afin de réduire divers polluants dans les gaz d'échappement, comme par exemple des oxydes d'azote et grâce au recyclage également en partie de l'oxyde de carbone et des hydrocar- bures, qui se forment lors de la combustion du mélange com- bustible. Dans ces soupapes de recyclage de gaz d'échappement se pro- duisent cependant dans certaines régions du diagramme carac- téristique du moteur, par suite de la pulsation des gaz d'échappement, des vibrations du système ressort-masse. La tige de soupape oscille alors avec la membrane, la tête de soupape et le ressort à la fréquence du moteur, de sorte que dans l'intervalle précédant de peu l'ouverture et la fermeture de la tête de soupape sur le siège de soupape se produisent nécessairement des bruits gênants dus à ce que la partie supérieure de la tête de soupape et le corps ou la tête de soupape et le siège de soupape s'entrecho- quent rapidement. En conséquence, la présente invention a pour but de réaliser une soupape de recyclage de gaz d'échappement du genre défini plus haut, de telle manière que cet inconvénient ne se pro- duise plus. Ce but est atteint selon l'invention en ce qui concerne une soupape de recyclage de gaz d'échappement pour moteur thermique, constituée d'un corps avec un canal à gaz d'échap- pement présentant une région d'entrée, une région de siège de soupape et une région de sortie, et d'une tête de soupape coopérant avec le siège de soupape et dont la tige fait saillie hors du corps et est reliée à une membrane d'une boite à membrane dont la chambre susceptible d'être mise sous vide présente un ressort exerçant sur la membrane et donc sur la soupape un effort en direction du siège de sou- pape, par le fait que la soupape est sollicitée, dans sa position de fermeture, par des moyens additionnels exerçant une force de fermeture, la boîte à membrane pouvant avanta- geusement dans la position de fermeture de la soupape être mise à l'air par l'intermédiaire d'un étranglement. Une forme de réalisation de la soupape de recyclage de gaz d'échappement selon l'invention consiste en ce que le moyen additionnel exerçant une force de fermeture est constitué par un aimant qui est monté dans la boite à membrane et coopère avec des éléments constitutifs de la soupape qui agissent en tant qu'armature. L'aimant étant réalisé soit en tant qu'électro-aimant commandé par un appareil de commande électrique, soit en tant qu'aimant permanent. Dans ce dernier cas, l'aimant permanent est avantageusement monté sur une plaque porteuse axialement déplaçable par une vis de réglage. Dans le cas o dans la position de fermeture de la soupape la boite à membrane se trouve mise à l'air par l'intermé- diaire d'un étranglement, la tige de soupape agit avantageuse- ment sur un équipement à soupape réglable. L'invention part de la thèse selon laquelle le bruit produit par la soupape de recyclage de gaz d'échappement est favo- risé en particulier dans la partie inférieure de la course par une courbe caractéristique d'ouverture relativement plate. Grâce à la force de fermeture additionnelle agissant dans cette région sur la soupape, le bruit produit peut être évité dans une large mesure. Pour cela, un électro- aimant est monté et alimenté en courant par l'intermédiaire d'un appareil de commande en fonction de certains paramètres du moteur (par exemple vitesse de rotation, charge, tempé- rature, etc.), de telle manière qu'il devienne possible à l'aide de la force magnétique de faire varier la carac- téristique de la soupape en fonction de la charge et/ou de la vitesse de rotation. Ainsi est établie dans la partie inférieure de la courbe caractéristique une fonction saut, ou discontinuité, de sorte que la tête de soupape se soulève un peu plus tard que normalement mais de manière accélérée en conséquence du siège de soupape et se pose lors du proces- sus de fermeture plus tôt et d'un bond sur le siège de soupape. Dans une variante plus simple et moins coûteuse un ou plu- sieurs aimants permanents, qui sont montés de telle manière sur une plaque porteuse d'aimant que lors du processus d'ou- verture de la soupape de recyclage de gaz d'échappement la force magnétique agisse à l'encontre de la force pneuma- tique produite par la dépression dans l'espace à pression de commande, se chargent de la tâche de faire varier la courbe caractéristique. Lorsque l'équilibre des forces est dépassé, il se produit un fonctionnement brusque, du genre saut, et la tête de soupape se soulève en conséquence rapide- ment de son siège. L'intensité du saut dépend de la force magnétique et de l'entrefer dans le circuit magnétique et est rendue réglable par une vis de réglage qui est reliée au porte-aimant. Avantageusement, il peut ainsi également être compensé des tolérances. Un avantage consiste également en ce que l'on obtient une prolongation de la durée de vie de la soupape puisque du fait que le battement, répété à la manière de pulsations, de la tête de soupape contre le siège est diminué. L'usure de ces éléments de construction se trouve réduite. Un effet semblable à celui obtenu pour les deux exemples de réalisation décrits ci-dessus peut également être obtenu avec une forme de réalisation dans laquelle la tige de soupape est reliée à un équipement à soupape réglable qui est ouvert dans la position fermée de la soupape de sorte que la boîte à membrane est mise à l'air par l'intermédiaire d'un étran- glement. L'ouverture de la soupape a pour effet de fermer l'équipement à soupape relié à cette dernière et il se pro- duit une brusque chute de la pression de commande et, par conséquent, une fonction saut, ou discontinuité, de la courbe caractéristique d'ouverture. Des exemples de réalisation de 1 'invention sont décrits ci-dessous en se référant aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 représente, en coupe, une soupape de recyclage de gaz d'échappement; - la figure 2 représente, en coupe, une autre forme de réali- sation d'une soupape de recyclage de gaz d'échappement;et - la figure 3 représente, également en coupe, une troisième forme de réalisation d'une soupape de recyclage de gaz d'é- chappement. La figure 1 montre une soupape de recyclage de gaz d'échap- pement 1 pour un moteur thermique, la soupape étant formée d'un corps 2 qui est réalisé en vue d'être rapporté sur le moteur et présente un canal à gaz d'échappement 3 avec une région d'entrée 4, une région de siège de soupape 5 et une région de sortie 6. Le siège de soupape 5 coopère avec une tête de soupape 7 dont la tige 8 fait partiellement saillie hors du corps 2 et est guidée dans une douille de guidage 10 emmanchée dans une ouverture 9 du corps. La tige de soupape 8 faisant saillie hors du corps 2 est reliée au moyen de deux disques de membrane 11 à une membrane 12 d'une boîte à membrane 13 fixée au corps 2 et dont la chambre , susceptible d'être mise sous vide par l'intermédiaire d'un raccord à pression 14, reçoit un ressort de membrane 16 prenant appui d'une part dans la partie supérieure en forme de dôme de la chambre 15 et d'autre part sur le disque de membrane 11. Un électro-aimant 18 qui, monté sur une tôle-support 17 à la hauteur de la douille 8 et s'engageant autour de l'ex- trémité extérieure de la tige de soupape 8, est constitué par une bobine électrique 19 équipée d'un noyau 20 avec retour magnétique et une tôle de retour magnétique 21 coo- père avec un pot formant armature 22 relié de manière fixe au disque de membrane supérieur 11 et est commandé par l'in- termédiaire de conducteurs 23 par un appareil de commande 24 auquel peuvent être communiqués des paramètres de fonc- tionnement du moteur (par exemple vitesse de rotation, charge, température du moteur, etc.), de sorte qu'il est possible, par exemple en fonction de la vitesse de rotation et de la charge, de faire varier la force magnétique et de régler ainsi la fonction saut, ou discontinuité, de la tige de soupape 8. D'autres positionnements de l'électro-aimant 18 sur ou dans la soupape de recyclage de gaz d'échappement sont également concevables. Une autre forme de réalisation d'une soupape de recyclage de gaz d'échappement 1 d'une construction semblable à celle de la figure 1 est représentée sur la figure 2. Plusieurs aimants permanents 25 y sont montés sur une plaque porte- aimants 26 qui peut être axialement déplacée par l'intermé- diaire d'une vis de réglage 28 pouvant être bloquée avec un contre-écrou 27. La plaque porte-aimants 26 et les aimants permanents 25 forment avec un pot formant retour magnétique 29, monté sur le disque de membrane 11, un entrefer 30, si bien que l'intensité du saut, ou discontinuité, de la courbe caractéristique d'ouverture dépend de l'importance de cet entrefer et de la force magnétique des aimants perma- nents. Par déplacement des aimants permanents 25 dans le circuit magnétique (variation de l'entrefer), l'intensité du saut, ou discontinuité, devient réglable et des tolérances peuvent être compensées. La figure 3 montre une troisième forme de réalisation d'une soupape de recyclage de gaz d'échappement dans laquelle la tige de soupape 8 est reliée par l'intermédiaire d'un ressort de traction 31 à l'obturateur 32 d'un équipement à soupape 33, lequel peut être vissé dans la chambre 15, susceptible d'être mise sous vide, de la boite à membrane 13. A l'état fermé, la boîte à membrane 13 est mise à l'air par l'intermédiaire d'un étranglement 34 de l'équipement à soupape 33. Au cours du processus d'ouverture, lors du soulèvement de la tête de soupape 7 du siège 5, l'équipement à soupape 33 se ferme de façon à obtenir une chute brusque de la pression de commande et, par suite, une fonction saut, ou discontinuité, de la courbe caractéristique d'ouverture. Revendications 1.- Soupape de recyclage de gaz d'échappement pour moteur thermique, constituée d'un corps avec un canal à gaz d'échap- pement présentant une région d'entrée, une région de siège de soupape et une région de sortie, et d'une tête de soupape coopérant avec le siège de soupape et dont la tige fait saillie hors du corps et est reliée à une membrane d'une boîte à membrane dont la chambre susceptible d'être mise sous vide présente un ressort qui exerce sur la membrane et donc sur la soupape un effort en direction du siège de soupape, caractérisée en ce que la soupape est sollicitée, dans la position de fermeture, par un moyen additionnel (18;25) exerçant une force de fermeture. 2.- Soupape de recyclage de gaz d'échappement selon la reven- dication 1, caractérisée en ce que le moyen d'exercer une force de fermeture est formé d'un aimant qui est monte dans la boite à membrane (13) et coopère avec des éléments (22,29) constitutifs de la soupape qui jouent le r6le d'armature. 3.- Soupape de recyclage de gaz d'échappement selon la reven- dication 2, caractérisée en ce que l'aimant est réalisé en tant qu'électro-aimant (18) qui est commandé par un appareil de commande électrique (24). 4.- Soupape de recyclage de gaz d'échappement selon la reven- dication 2, caractérisée en ce que l'aimant est réalisé en tant qu'aimant permanent (25). 5.- Soupape de recyclage de gaz d'échappement selon la reven- dication 4, caractérisée en ce que l'aimant permanent (25) est monté sur une plaque porte-aimant (26) axialement ré- glable par une vis de réglage (28). 6.- Soupape de recyclage de gaz d'échappement selon le pré- ambule de la revendication 1, caractérisée en ce que, dans la position de fermeture de la soupape la boîte à membrane (13) est mise à l'air par l'intermédiaire d'un étranglement (34). 7.- Soupape de recyclage de gaz d'échappement selon la reven- dication 6, caractérisée en ce que la tige de soupape (8) agit sur un équipement à soupape réglable (33).