Brevet FR2672085A1 — publié le 19920731

i Perfectionnements aux dispositifs de recyclaqe des qaz d'échappement. L'invention est relative aux dispositifs qui assurent un recyclage partiel des gaz d'échappement dans les moteurs à combustion interne de véhicules, disposi- tifs comportant à cet effet une conduite de recyclage s'étendant entre un point de la tubulure d'échappement du moteur et un point de sa tubulure d'admission, un clapet monté sur cette conduite et des moyens pour commander et régler l'ouverture de ce clapet en fonction de critères prédéterminés (températures, compositions de certains gaz), moyens comprenant eux-mêmes un calcu- lateur propre à élaborer des signaux électriques de commande en fonction desdits critères. Elle concerne plus particulièrement, mais non exclusivement, parmi ces dispositifs, ceux pour lesquels le clapet est disposé à proximité de la tubulure d'ad- mission, c'est-à-dire dans une zone du moteur soumise à un échauffement moins fort que la tubulure d'échappe- ment. Dans les modes de réalisation connus de ces dispositifs, la commande du clapet est en général effec- tuée par des moyens compliqués et coûteux faisant le plus souvent appel à la dépression engendrée par une source de vide embarquée sur le véhicule. L'invention a pour but, surtout, de proposer un autre type de commande particulièrement sûr et économi- que pour le clapet considéré ne nécessitant aucunement la présence d'une source de dépression. Elle concerne plus particulièrement ceux, des dispositifs de recyclage du genre en question, qui équipent des moteurs comportant eux-mêmes un circuit de graissage ou lubrification à huile sous pression compre- nant essentiellement une pompe de circulation, un carter de collecte et des conduites reliant le carter à la pompe, puis au moteur, et ce dernier de nouveau au carter. Cela étant, les dispositifs de recyclage du genre en question selon l'invention sont essentiellement caractérisés en ce que les moyens de commande du clapet comprennent un vérin hydraulique dont le piston est lié cinématiquement au clapet de recyclage et dont le cylin- dre est divisé en deux chambres par ledit piston et une électrovanne à au moins trois voies reliées respective- ment, la première, à la sortie de la pompe à huile, la seconde, au retour du circuit d'huile vers le carter et la troisième, à celle, des deux chambres du vérin, dont le remplissage maximum correspond à l'ouverture maximum du clapet, cette électrovanne étant agencée de façon à occuper alternativement l'une ou l'autre de deux posi- tions pour lesquelles la troisième voie est reliée res- pectivement à la deuxième voie (position de repos) et à la première voie (position de recyclage). Dans des modes de réalisation intéressants, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des disposi- tions suivantes: l'électrovanne comprend au total trois voies et la chambre du vérin qui n'est pas reliée à la troi- sième voie est occupée par un ressort mécanique qui sollicite le piston vers sa position correspondant à la fermeture du clapet, l'électrovanne comprend quatre voies, la qua- trième voie est reliée à la chambre du vérin qui n'est pas reliée à la troisième voie et ladite électrovanne est agencée de façon telle que la quatrième voie soit reliée respectivement à la première pour la position de repos et à la seconde pour la position de recyclage. L'invention comprend, mises à part ces disposi- tions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. Dans ce qui suit, l'on va décrire quelques modes de réalisation préférés de l'invention en se référant au dessin ci-annexé d'une manière bien entendu non limi- tative. Les figures 1 et 2, de ce dessin, montrent sché- matiquement un premier mode de réalisation de dispositif de recyclage établi selon l'invention, respectivement en ses deux positions de repos et de recyclage. Les figures 3 et 4 montrent en partie et à nou- veau schématiquement un second mode de réalisation de dispositif de recyclage conforme à l'invention pour res- pectivement, ses deux positions de repos et de recycla- ge. Il s'agit dans chaque cas d'assurer, dans un moteur à combustion interne 1, notamment du type Diesel, comprenant une tubulure 2 d'admission d'air et une tubulure 3 d'échappement des gaz brûlés, un recyclage partiel de ces gaz, recyclage dont l'importance relative à chaque instant est déterminée par un calculteur 4 en fonction de certains critères connus de l'homme de métier (en particulier certaines températures, teneurs en certains composants des gaz d'échappement et/ou des mélanges gazeux admis). A cet effet, comme bien connu, il est prévu une conduite de recyclage 5 s'étendant entre un point de la tubulure d'échappement 3 et un point de la tubulure d'admission 2, conduite équipée d'un clapet ou valve 6 propre à régler le débit du recyclage. L'invention concerne plus particulièrement la manière dont est automatiquement commandée et réglée l'ouverture de ce clapet 6 à partir de signaux élec- triques élaborés par le calculateur 4. Au lieu que cette commande et ce réglage fassent appel à des moyens pneumatiques asservis à des dépres- sions, comme c'est en général le cas, on fait appel ici à l'énergie hydraulique développée par de l'huile sous pression dans un circuit de graissage du moteur 1. En effet ce moteur 1 est ici associé à un tel circuit, qui comprend une pompe 7 de circulation d'hui- le, un carter 8 de collecte pour cette huile et des tronçons de conduite 9, 10 et 11 reliant respectivement le carter à la pompe, la pompe au moteur et ce moteur à nouveau au carter. Pour exploiter l'énergie hydraulique de ce cir- cuit de graissage, on a recours: d'une part, à un vérin hydraulique V composé d'un cylindre 12 et d'un piston 13 dont la tige 14 est liée cinématiquement au clapet 6, et, d'autre part, à une électrovanne E 1 ou E 2 comprenant au moins trois voies A, B et C. Ces trois voies A, B et C sont reliées respecti- vement: la voie A, par un conduit 15, au tronçon de conduite 10, la voie B, par un conduit 16, au tronçon de conduite 11, et la voie C, par un conduit 17, à celle M, des deux chambres M et P du vérin V, dont le remplissage maximum correspond à l'ouverture maximum du clapet 6. Comme visible sur les dessins, la tige 14 tra- verse de préférence la conduite d'admission 2, ce qui permet de la refroidir par le mélange combustible froid introduit dans le moteur. Cette mesure peut se révéler avantageuse étant donné la haute température des gaz d'échappement qui sont recyclés au niveau du clapet 6 dans la conduite 2. L'électrovanne 15 est agencée de façon à occuper l'une ou l'autre de deux positions, savoir: une première position pour laquelle les deux voies C et B sont mises en communication (figure 1), et une seconde position pour laquelle la com- munication est établie entre les deux voies C et A (figure 2). Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 1, l'électrovanne, ici désignée par la référence E 1, comprend en tout et pour tout les trois voies A, B et C. Un ressort 18 contenu dans la chambre P solli- cite alors le piston 13 vers sa position (basse sur le dessin) pour laquelle le clapet 6 est fermé. Pour la première position ci-dessus définie de l'électrovanne E 1, représentée sur la figure 1, les chambres M et P du vérin V sont reliées toutes les deux à la décharge dans le carter 8 et donc soumises à la même pression, de sorte que le ressort 18 peut se déten- dre au maximum, ce qui correspond à l'application du clapet 6 contre son siège et donc à la fermeture de ce clapet et à l'absence de tout recyclage de gaz d'échap- pement dans le moteur 1: c'est la position de repos. Au contraire, pour la seconde position de l'électrovanne E 1 représentée sur la figure 2, la cham- bre P est toujours reliée à la décharge dans le carter 8, mais la chambre M est alors reliée à la sortie de la pompe 7 et donc remplie d'huile sous pression, ce qui sollicite le piston 13 vers sa position (la plus haute sur le dessin) correspondant à l'ouverture maximum du clapet 6: c'est la position de recyclage. Les passages de l'électrovanne E 1 de sa position de repos à sa position de recyclage et inversement sont commandés par les signaux électriques élaborés par le calculateur 4. Cette commande peut être du type tout au rien. Elle peut également être d'un type progressif, les signaux électriques se présentant alors notamment sous la forme de suites régulières d'impulsions dont les largeurs sont d'autant plus grandes que la proportion de gaz d'échappement à recycler est plus élevée, l'élec - trovanne E 1 étant placée en sa position de recyclage pendant toute la durée desdites impulsions et au con- traire en sa position de repos pendant les intervalles compris entre les impulsions successives. Ce premier mode de réalisation, qui fait appel à l'effort de rappel du ressort 18 pour les périodes de repos, présente l'avantage que, dans l'hypothèse d'une avarie du circuit électrique ou hydraulique de commande, le piston 13 est automatiquement sollicité par ce res- sort vers sa position correspondant à la fermeture du clapet 6, c'est-à-dire à l'absence de recyclage. Dans la variante qui a été schématisée sur les figures 3 et 4, le ressort 18 a été supprimé, la solli- citation du piston 13 vers sa position correspondant à la fermeture du clapet 6 étant ici commandée hydrauli- quement par l'huile de graissage entraînée par la pompe 7, ce qui peut être avantageux au plan de la rapidité de la réponse. A cet effet, l'électrovanne, ici désignée par la référence E 2, comprend, en plus des trois premières voies A, B et C explicitées ci- dessus, une quatrième voie D qui est reliée à la chambre P du vérin V. Dans ces conditions, pour la première position de l'électrovanne E 2, ou position de repos, la voie C est reliée à la voie B comme précédemment, mais la voie A est ici reliée à la voie D, ce qui alimente en huile sous pression la cham- bre P du vérin et ferme le clapet 6, pour la seconde position de l'électrovanne E 2, ou position de recyclage, les voies A et C sont mi- ses en communication comme précédemment, mais, cette fois-ci, la voie D est mise en communication avec la voie B, ce qui relie la chambre P à la décharge vers le carter 8 et ouvre plus ou moins le clapet 6. Un ressort 19 plus faible que le ressort 18 pré- cédent peut être introduit dans la chambre P de cette variante pour assurer la fermeture du clapet 6, l'effort de rappel de ce ressort 19 secondant la pression hydrau- lique exercée sur le piston 13 pour la position de repos du dispositif, voire se substituant à cette pression en cas d'avarie. En suite de quoi et quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient un dispositif de recy- clage de gaz d'échappement dont la constitution et le fonctionnement résultent suffisamment de ce qui précède. Ce dispositif présente de nombreux avantages par rapport à ceux antérieurement connus et en particulier le fait qu'il permet d'exploiter une énergie déjà dis- ponible sur le véhicule sous la forme d'une circulation d'huile sous pression, et donc d'éviter la nécessité de recourir à une source d'énergie indépendante telle qu'une source de dépression ou vide, comme il est usuel dans ce domaine. En outre, la commande des ouvertures et ferme- tures du clapet 6, qui peuvent exiger un certain effort en raison des pressions de gaz mises en jeu au voisinage immédiat de ce clapet, se ramène en définitive à la commande de simples déplacements, en général purement rec-25 tilignes ou purement angulaires, de l'organe mobile de l'électrovanne à trois ou quatre voies E 1 ou E 2, dépla- cements qui requièrent des efforts de commande tout à fait négligeables et qui peuvent donc se succéder dans le temps à une cadence très élevée, rendant possibles entre autres des réglages progressifs et continus extrêmement précis du recyclage. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ail- leurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réali-35 sation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 Dispositif de recyclage des gaz d'échappement d'un moteur ( 1) à combustion interne, comportant une conduite de recyclage ( 5) qui s'étend entre la tubulure d'échappement ( 3) et la tubulure d'admission ( 2), un clapet ( 6) monté sur cette conduite, et des moyens, comprenant un calculateur ( 4), pour commander et régler l'ouverture de ce clapet, ledit moteur comportant un circuit de graissage à huile sous pression comprenant lui-même une pompe de circulation ( 7), un carter de collecte ( 8) et des conduites ( 9,10,11) reliant respec- tivement le carter à la pompe, puis au moteur, et ce dernier de nouveau au carter, caractérisé en ce que les moyens de commande du clapet comprennent un vérin hy- draulique (V) dont le piston ( 13) est lié cinématique- ment au clapet de recyclage ( 6) et dont le cylindre ( 12) est divisé en deux chambres (M,P) par ledit piston et20 une électrovanne (E 1,E 2) à au moins trois voies (A,B,C) reliées respectivement, la première (A), à la sortie de la pompe à huile, la seconde (B), au retour du circuit d'huile vers le carter et la troisième (C), à celle (M), des deux chambres du vérin, dont le remplissage maximum25 correspond à l'ouverture maximum du clapet, cette élec- trovanne étant agencée de façon à occuper alternative- ment l'une ou l'autre de deux positions pour lesquelles la troisième voie (C) est reliée respectivement à la deuxième voie (B) (position de repos) et à la première30 voie (A) (position de recyclage). 2 Dispositif de recyclage selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que l'électrovanne (E 1) com- prend au total trois voies et en ce que la chambre (P) du vérin qui n'est pas reliée à la troisième voie est35 occupée par un ressort mécanique ( 18) qui sollicite le piston ( 13) vers sa position correspondant à la ferme- ture du clapet ( 6). 3 Dispositif de recyclage selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que l'électrovanne (E 2) com- prend quatre voies, en ce que la quatrième voie (D) est reliée à la chambre (P) du vérin qui n'est pas reliée à la troisième voie et en ce que ladite électrovanne est agencée de façon telle que la quatrième voie (D) soit reliée respectivement à la première (A) pour la position de repos et à la seconde (B) pour la position de recy- clage. 4 Dispositif de recyclage selon la revendica- tion 3, caractérisé en ce que la chambre (P) du vérin qui n'est pas reliée à la troisième voie (C) est occupée par un ressort mécanique ( 19) qui sollicite le piston ( 13) vers sa position correspondant à la fermeture du clapet ( 6).