Brevet FR2653494A1 — publié le 19910426

La présente invention concerne un dispositif pour commander la quantité recyclée de gaz d'échappement sur un moteur à combustion in- terne, avec une conduite de recyclage de gaz d'échappement dérivée depuis une conduite d'échappement vers une conduite d'admission et avec une soupape de recyclage des gaz d'échappement disposée dans cette conduite de recyclage, qui comprend une soupape commandant la liaison entre la conduite d'admission et la conduite d'échappement et un méca- nisme de commande pneumatique qui est constitué de deux membranes ten- dues dans un logement qui sont reliées fonctionnellement à un obtura- teur de la soupape, au moins une membrane étant assemblée fixement à l'obturateur et les deux membranes étant sollicitées par un ressort respectif dans le sens de fermeture de l'obturateur, et les membranes divisant le logement en au moins deux chambres de commande dont la première, située entre les membranes, peut être sollicitée par une pression de commande déterminée en fonction de la marche du moteur, et dont la deuxième, formée entre la deuxième membrane et le moteur, peut être sollicitée par une autre pression de commande. On connaît un tel dispositif de recyclage des gaz d'échappement, par exemple, par le brevet allemand DE-C 25 28 760. La commande de la soupape de recyclage s'y effectue simultanément en fonction du débit de gaz de combustion et de l'état de charge du moteur. L'état de charge est déterminé par le niveau de la dépression à l'intérieur de la conduite d'aspiration de gaz frais, et le débit de gaz par le ni- veau de la contre-pression des gaz d'échappement dans la conduite d'échappement. La différence entre ces deux pressions détermine la section d'ouverture respective de la soupape de recyclage. Des mem- branes reliées à l'obturateur de la soupape de recyclage et exposées à cette différence de pression servent d'organe de commande pour l'obturateur. Une telle commande de la soupape de recyclage des gaz d'échappement n'est pas capable d'éliminer les influences perturba- trices qui proviennent de modifications involontaires de la résistance à l'écoulement dans la conduite d'aspiration de gaz frais et/ou dans la conduite d'échappement. De telles modifications de la résistance à l'écoulement peuvent par exemple résulter de filtres qui s'encrassent dans la conduite d'aspiration et/ou dans la conduite d'échappement. Les filtres dits de décalaminage de moteurs diesel ont une influence particulièrement perturbatrice lorsque la calamine est brûlée d'une manière discontinue sur ces filtres. En effet, la résistance de pas- sage du filtre se modifie alors de façon inopinée sur une large plage pendant la marche du moteur, avec la conséquence que la quantité recy- clée de gaz d'échappement, qui, pour une section d'ouverture donnée de la soupape de recyclage des gaz d'échappement, est fonction de la dif- férence de pression entre la conduite d'aspiration et la conduite d'échappement, est faussée par rapport à la valeur qu'elle devrait en réalité avoir sur la base de la commande, prédéterminée en fonction de la marche du moteur, de la soupape de recyclage. La présente invention a pour but d'améliorer cette situation. Pour un dispositif de recyclage des gaz d'échappement du type men- tionné en introduction, ce but est atteint par le fait que la pression de commande qui sollicite la deuxième chambre de commande est la pres- sion des gaz d'échappement provenant de la conduite d'échappement. Selon un mode avantageux de réalisation du dispositif selon l'invention, une troisième chambre de commande, qui est séparée de la première chambre de commande par une paroi rigide de liaison et contre laquelle s'appuie le ressort de compression de la deuxième mem- brane, est intercalée entre la première et la deuxième chambre de com- mande, la deuxième membrane est reliée rigidement à la première mem- brane par l'intermédiaire d'une bielle guidée en translation à travers la paroi d'assemblage, une troisième membrane, qui assure l'étanchéité du passage de la bielle à travers la paroi de liaison, est disposée dans la troisième chambre de commande, et la troisième chambre de com- mande est sollicitée par une pression de commande provenant de la conduite d'admission. L'exposé qui suit décrit plus en détails l'invention à l'aide d'exemples de réalisation représentés sur les dessins annexés; dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe à travers une soupape de re- cyclage des gaz d'échappement avec laquelle seules des résistances perturbatrices de la conduite d'échappement peuvent être éliminées; la figure 2 est une vue en coupe à travers une variante de sou- pape de recyclage, avec laquelle peuvent être éliminées les résistances perturbatrices provenant de la conduite de gaz frais et de la conduite d'échappement. La soupape de recyclage des gaz d'échappement selon la figure 1 possède un mécanisme de commande pneumatique qui est constitué d'une première chambre de commande 1 et d'une deuxième chambre de commande 2, qui sont mutuellement reliées fonctionnellement par l'intermédiaire d'une première membrane 3. La paroi de la première chambre de commande 1 qui est opposée à la première membrane 3 est réalisée sous la forme d'une deuxième membrane 4. La surface active de la deuxième membrane 4 est plus grande que celle de la première membrane 3. Un premier res- sort de compression 5 s'appuie entre les deux membranes 3,4. L'obturateur 6 de la soupape de recyclage des gaz d'échappement est assemblé fixement à la deuxième membrane 4. Un deuxième ressort de compression 7 s'appuie sur la première membrane 3 à l'intérieur de la deuxième chambre de commande 2. La force de compression exercée par le ressort de compression 7 sur la membrane 3 peut être régulée par l'intermédiaire d'une vis de réglage 8. Une dépression fonction de la marche du moteur est appliquée à la chambre de commande 1 par l'intermédiaire d'une tubulure 9. La deuxième chambre de commande 2 est exposée à la pression régnant dans la conduite d'échappement par l'intermédiaire d'une autre tubulure 10. La pression de commande fonction de la marche du moteur, appli- quée à la tubulure 9 de la première chambre de commande 1, est indé- pendante de la pression dans la conduite d'échappement. Cette pression de commande est notamment indépendante de modifications de débit dans la conduite d'aspiration et dans la conduite d'échappement, et sa courbe caractéristique est prédéterminée en fonction de la charge et du régime du moteur pour les pressions imprimées à partir de grandeurs géométriques définies. En présence d'une résistance à l'écoulement constante dans la conduite d'échappement, la faculté de régler la pression de commande amenée à la chambre de commande 1 permet d'obtenir, en fonction de la marche du moteur, une quantité recyclée de gaz d'échappement pré- déterminable chaque fois souhaitée, par un réglage correspondant de la soupape de recyclage. Si seule la première, chambre de commande 1 était présente, une modification de la résistance à l'écoulement de la conduite d'échappement, du fait de la modification résultante de la différence de pression entre le conduite d'échappement et la conduite de gaz frais, fausserait la quantité recyclée de gaz d'échappement souhaitée pour l'état de marche respectif du-moteur. Toutefois, on peut empêcher que la quantité de gaz d'échappement recyclés soit faussée en tenant compte de la pression régnant dans la conduite d'échappement à l'endroit d'o sont dérivés les gaz d'échappement à recycler, par le fait que la pression d'échappement en question est transmise à la deuxième chambre de commande précitée du mécanisme de commande pneuma- tique de la soupape de recyclage. - Une fluctuation de la résistance d'écoulement dans la conduite d'échappement indépendante de l'état respectif de marche du moteur peut avoir par exemple pour cause un filtre de décalaminage qui, dans des moteurs diesel, peut être monté dans la conduite d'échappement afin d'éliminer les particules de calamine. Si, par suite de dépôts de calamine sur le filtre de dé- calaminage, la contre-pression des gaz d'échappement est modifiée en amont du filtre, d'o sont dérivés les gaz d'échappement à recycler, la quantité recyclée de gaz d'échappement est, en présence de la seule chambre de commande 1, nécessairement faussée par la différence de pression accrue entre la conduite d'échappement et la conduite d'aspiration, pour une ouverture de la soupape de recyclage restant la même. Selon l'invention, cela est évité en fournissant à la chambre de commande 2 la contre-pression des gaz d'échappement en amont du filtre de décalaminage. En effet, une modification de la pression des gaz d'échappement due à une modification de la résistance à la circulation du filtre de décalaminage produit alors une compensation correspon- dante de la position d'ouverture de la soupape de recyclage des gaz d'échappement. Ainsi, par exemple, une augmentation de la pression des gaz d'échappement déclenche une augmentation de pression correspon- dante dans la chambre de commande 2, avec pour conséquence que, par l'action conjointe des membranes 3, 4, l'ouverture de passage de la soupape de recyclage est réduite par le déplacement de l'obturateur 6 de cette soupape. Le mode de réalisation décrit, avec deux chambres 1 et 2 sol- licitées par des pressions différentes, présente l'avantage supplémen- taire que, lorsque la chambre 1 n'est pas asservy, la force de main- tien prévue du ressort 5 augmente d'une manière souhaitée dans le sens de fermeture de l'obturateur 6 de la soupape de recyclage lorsque la contre-pression des gaz d'échappement augmente. Dans la forme de réalisation du mécanisme de commande pneuma- tique de la soupape de recyclage des gaz d'échappement selon la figure 2, une troisième chambre de commande 11 permet d'éliminer en plus l'influence perturbatrice provenant d'une modification de la résis- tance à l'écoulement dans la conduite de gaz frais. Une telle in- fluence perturbatrice peut par exemple provenir d'une résistance à la circulation fluctuante du filtre d'aspiration de gaz frais. A cet ef- fet, la troisième chambre 11 est sollicitée, par l'intermédiaire d'une tubulure 12, par la pression respective régnant dans la conduite d'aspiration de gaz frais. La troisième chambre de commande 11 se trouve entre la première chambre de commande 1, dont elle est séparée par une paroi rigide de liaison 13, et la première chambre de com- mande 2, avec laquelle elle est fonctionnellement reliée par l'intermédiaire d'une première membrane 3. L'obturateur 6 de la sou- pape de recyclage est assemblé rigidement à la deuxième membrane 4 de la première chambre de commande 1. A l'intérieur de la première chambre de commande 1, un premier ressort de compression 5 s'appuie d'une part contre la deuxième membrane 4 et d'autre part contre la pa- roi d'assemblage rigide 13. Une bielle 14, qui est assemblée rigide- ment aux membranes 3 et 4, est guidée en translation à travers la pa- roi d'assemblage 13. A l'intérieur de la troisième chambre de commande 11, une mem- brane 15 entourant la bielle 14 est reliée fixement à la bielle 14 d'une part et à la paroi d'assemblage 13 d'autre part. La surface ac- tive de la membrane 15 à l'intérieur de la troisième chambre de com- mande 11 est inférieure à celle de la première membrane 3. Au total, la troisième chambre de commande 11 est conçue, conjointement avec les membranes 3 et 15, de telle sorte que, lors d'une diminution de la dé- pression dans la conduite d'aspiration de gaz frais, l'obturateur 6 de la soupape de recyclage soit déplacé dans le sens d'une augmentation de la section de passage de gaz de cette soupape. Cela est nécessaire car sinon, étant donné que la commande selon la courbe caractéristique a pour conséquence que l'augmentation de la dépression dans la conduite d'aspiration ne modifie pas la pression de commande, la quantité recy- clée de gaz d'échappement, qui doit être uniquement fonction des don- nées de courbe caractéristique du moteur, augmentera d'une manière indésirable par suite de la différence de pression accrue entre la conduite d'aspiration et la conduite d'échappement. Un point important du fonctionnement du mode de réalisation de la soupape de recyclage des gaz d'échappement selon la figure 2 est que la pression de commande amenée à la chambre de commande 1 est in- dépendante, non seulement de la pression des gaz d'échappement, mais aussi de la pression des gaz frais dans la conduite d'aspiration. Les formes de réalisation prévues par l'invention permettent non seulement d'empêcher que le débit massique de gaz d'échappement re- cycles soit faussé par des modifications de la résistance à l'écoulement dans la conduite de gaz frais et/ou dans la conduite d'échappement, mais aussi d'obtenir que le flux de gaz d'échappement recyclés puisse être augmenté ou diminué selon une loi prédéterminée lorsque la différence de pression entre la conduite de gaz frais et la conduite d'échappement se modifie. Le mécanisme de commande conforme à l'invention de la soupape de recyclage des gaz d'échappement permet, en présence d'un filtre de dé- calaminage dans la conduite d'échappement, par une adaptation ap- proptiée des conditions marginales géométriques, de régler une dépen- dance entre la quantité recyclée de gaz d'échappement et la charge du filtre, laquelle est caractérisée par la contre-pression des gaz d'échappement, qui renforce la capacité de régénération du filtre de décalaminage. Un autre avantage du mécanisme de commande de la soupape de re- cyclage des gaz d'échappement selon l'invention réside en ceci que, lors de l'installation a posteriori d'un filtre de décalaminage dans un moteur diesel, on peut, simplement en remplaçant la soupape de re- cyclage conventionnelle, adapter le recyclage des gaz d'échappement à la différence de pression de circulation entre la conduite d'échappement et la conduite de gaz frais qui est modifiée par le filtre. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour commander la quantité recyclée de gaz d'échappement sur un moteur à combustion interne, avec une conduite de recyclage de gaz d'échappement dérivée depuis une conduite d'échappement vers une conduite d'admission et avec une soupape de re- cyclage des gaz d'échappement disposée dans cette conduite de re- cyclage, qui comprend une soupape commandant la liaison entre la conduite d'admission et la conduite d'échappement et un mécanisme de commande pneumatique qui est constitué de deux membranes tendues dans un logement qui sont reliées fonctionnellement à un obturateur de la soupape, au moins une membrane étant assemblée fixement à l'obturateur et les deux membranes étant sollicitées par un ressort respectif dans le sens de fermeture de l'obturateur, et les membranes divisant le lo- gement en au moins deux chambres de commande dont la première, située entre les membranes, peut être sollicitée par une pression de commande déterminée en fonction de la marche du moteur, et dont la deuxième, formée entre la deuxième membrane et le moteur, peut être sollicitée par une autre pression de commande, c a r a c t é r i s é en ce que la pression de commande qui sol- licite la deuxième chambre de commande (2) est la pression des gaz d'échappement provenant de la conduite d'échappement. 2. Dispositif pour commander la quantité recyclée de gaz d'échappement selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce qu'une troisième chambre de commande (11), qui est séparée de la première chambre de commande (1) par une paroi rigide de liaison (13) et contre laquelle s'appuie le ressort de compression de la deuxième membrane (4), est intercalée entre la première et la deuxième chambre de commande (1, 2), en ce que la deuxième membrane (4) est reliée rigidement à la première membrane (3) par l'intermédiaire d'une bielle (14) guidée en transla- tioD à travers la paroi de liaison (13), en ce qu'une troisième membrane (15), qui assure l'étanchéité du pas- sage de la bielle (14) à travers la paroi d'assemblage (13), est dis- posée dans la troisième chambre de commande, et en ce que la troisième chambre de commande (11) est sollicitée par une pression de commande provenant de la conduite d'admission.