Brevet FR2665742A1 — publié le 19920214

Clapet anti-retour pour un conduit de gaz La présente invention concerne un clapet anti- retour pour un conduit de gaz, en particulier pour un con- duit destiné à amener de l'air secondaire dans un système d'échappement d'un moteur à explosion ou à combustion in- terne, le clapet étant équipé d'une plaque formant siège de soupape qui présente un ou plusieurs passages pour le flui- de à diriger, et d'au moins un obturateur. Des clapets de non-retour de ce genre sont utili- sés pour diminuer la teneur en substances nocives des gaz d'échappement A cet égard on met à profit le phénomène connu qui consiste en ce que la pression dans les tuyaux d'échappement varie périodiquement, de telle sorte qu'à des intervalles de temps déterminés se produisent dans le tuyau d'échappement des pressions inférieures à celle atmosphéri- que Pour aspirer l'air sont utilisés des clapets anti- retour de ce genre (clapets d'aspiration d'air secondaire) qui s'ouvrent lorsqu'il règne dans l'échappement une pres- sion inférieure à celle atmosphérique et se referment en cas de pression supérieure à celle atmosphérique, de sorte que des gaz brûlés ne peuvent s'échapper vers l'extérieur. Du fait de l'air ainsi amené aux gaz d'échappement il se produit dans l'installation d'échappement une réaction d'oxydation de façon à réduire la teneur en hydrocarbures (CH) et en oxyde de carbone (C 0) des gaz d'échappement. Ces clapets de non-retour sont également utilisés fréquemment en combinaison avec des pompes à air dans le cas de systèmes d'échappement équipés de catalyseurs ré- glés, montés en aval A cet égard c'est principalement dans la phase de mise en température, durant laquelle est utili- sé de façon connue un mélange riche, que de l'air secondai- re est amené aux gaz d'échappement chauds de façon à obte- nir une postcombustion, de sorte que d'une part les consti- tuants CO et CH dans les gaz d'échappement se trouvent diminués d'environ 30 % et que d'autre part le catalyseur non encore actif est plus rapidement amené à sa température d'entrée en action Dès que la température d'entrée en ac- tion est atteinte l'amenée d'air secondaire est interrom- pue Ceci se fait par exemple au moyen d'une soupape d'ar- rêt séparée qui, montée dans le conduit d'amenée d'air se- condaire et actionnée par une pression pilote, est comman- dée par l'intermédiaire d'une électrovalve inverseuse ra- joutée. Dans la publication de Pierburg intitulée "AGR- Ventile, SLS-Ventile" N O d'enregistrement 5/400-150 2 est décrit un clapet d'aspiration d'air secondaire dans lequel la soupape d'arrêt et le clapet de non-retour sont groupés dans un corps de clapet, une électrovalve inverseuse étant ici aussi nécessaire pour la commande A cet égard un in- convénient consiste en ce que pour ces clapets de non- retour à aspiration automatique la section d'ouverture de clapet, qui en plus de l'évolution de la pression des gaz d'échappement est responsable du débit d'air secondaire, est invariable, de sorte qu'une postcombustion optimale dans toutes les conditions de fonctionnement du moteur thermique n'est pas obtenue. En partant de cet état de la technique, la pré- sente invention a pour but de réaliser un clapet anti- retour du genre mentionné plus haut de telle manière que son rendement soit encore amélioré. Ce but est atteint selon l'invention, en ce qui concerne un clapet de non-retour pour un conduit de gaz, en particulier pour un conduit destiné à amener de l'air se- condaire dans un système d'échappement d'un moteur à ex- plosion ou à combustion interne, le clapet étant équipé d'une plaque formant siège de soupape, qui présente un ou plusieurs passages pour le fluide à diriger, et d'au moins un obturateur, par le fait qu'il est prévu une plaque régu- latrice susceptible d'être actionnée par un mécanisme de manoeuvre pneumatique ou électrique et au moyen de laquelle les passages de la plaque formant siège de soupape se trou- vent réduits en ce qui concerne leur section d'écoulement libre. Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention le mécanisme de manoeuvre pneumatique ou élec- trique est actionné en fonction de certains paramètres du moteur. Une caractéristique avantageuse de l'invention consiste en ce que la plaque régulatrice est reliée, par l'intermédiaire d'une barre, de façon fixe au mécanisme de manoeuvre. Dans une autre forme de réalisation avantageuse de l'invention le mécanisme de manoeuvre pneumatique ou électrique actionne en outre une plaque obturatrice qui coopère avec un siège de soupape et interrompt l'amenée d'air secondaire, une barre reliée à la plaque régulatrice s'engageant à cette fin, à l'encontre de la force d'un ressort de liaison, dans le mécanisme de manoeuvre. Le clapet anti-retour selon l'invention se dis- tingue par le fait qu'il est prévu une plaque régulatrice qui est actionnée, avec l'aide d'un mécanisme de manoeuvre susceptible d'être commandé par voie pneumatique ou élec- trique en fonction de certains paramètres du moteur, et s'applique contre la plaque formant siège de soupape, la plaque régulatrice présentant un ou plusieurs passages, qui ont une section inférieure à celle des passages correspon- dants de la plaque formant siège de soupape. Il devient ainsi possible de faire varier les ou- vertures de passage et, par suite, l'amenée d'air secondai- re, de sorte que par exemple en cas de fonctionnement à pleine charge supérieure, pour lequel il est nécessaire de réduire les sections libres de soupape par rapport aux plus fortes sections libres nécessaires en régime de ralenti, dans le domaine proche du ralenti et en cas de fonctionne- ment à charge partielle, il est obtenu un accroissement de la quantité d'air secondaire amené avec l'avantage d'une plus forte diminution des émissions de gaz d'échappement. L'effet d'accroissement de l'amenée d'air secon- daire obtenu par une diminution des sections de passage s'explique comme suit Notoirement, ces clapets anti-retour à aspiration automatique opèrent grâce aux pointes de pres- sion inférieures à la pression atmosphérique, se répétant périodiquement, du système d'échappement, qui cependant, pour les sections de passage de soupape relativement gran- des prévues, nécessaires aux conditions de ralenti et de charge partielle, diminuent fortement à l'approche de la pleine charge supérieure, de sorte qu'à ce régime il n'est aspiré que peu d'air additionnel Grâce à la diminution des sections libres de soupape on parvient cependant à accroî- tre les pointes de pression du fait de la plus faible chute de pression au niveau des sections de soupape, ce qui con- duit à une augmentation du débit. Simultanément, un reflux de gaz d'échappement est avantageusement évité dans une très large mesure puisque le clapet peut être amené à agir au stade de refoulement dans l'ensemble des conditions de fonctionnement. Avantageusement, le mécanisme de manoeuvre pneu- matique ou électrique actionne en outre une plaque obtura- trice qui coopère avec un siège de soupape et interrompt l'amenée d'air secondaire, une barre reliée à la plaque ré- gulatrice s'engageant à cette fin, à l'encontre de la force d'un ressort de liaison, dans le mécanisme de manoeuvre. Un exemple de réalisation de l'invention est dé- crit ci-après et représenté schématiquement au dessin an- nexé. La figure unique montre un clapet de non-retour 1, constitué par une partie formant clapet à double flux 2 munie d'un limiteur de course 3, de deux obturateurs 4 réa- lisés sous forme de plaquettes et d'une plaque 5 formant siège de soupape, laquelle présente des passages 6 pour le fluide à diriger, et par un mécanisme de manoeuvre pneuma- tique 7 La partie formant clapet 2 et le mécanisme de ma- noeuvre 7 sont groupés dans un corps de clapet qui présente un raccord d'entrée 8 pour l'amenée d'air secondaire, un élément filtrant 9 et deux raccords de sortie 10. Le mécanisme de manoeuvre 7 est réalisé en tant que régulateur pneumatique qui par l'intermédiaire d'un raccord de commande il peut, au moyen d'une électrovalve inverseuse (non représentée sur la figure), être soumis à une pression pilote en fonction de certains paramètres du moteur, et présente une membrane 15 serrée dans sa partie médiane entre deux disques 13, 14 et agissant à l'encontre de la force d'un ressort 12 Les deux disques 13 et 14 sont traversés centralement par une barre 17 susceptible de cou- i lisser axialement à l'encontre de la force d'un ressort de liaison 16 et à l'extrémité de laquelle, située à l'opposé du disque 13, est fixée une plaque régulatrice 18 qui pré- sente un ou plusieurs passages 19 dont la section est plus petite que celle des passages correspondants 6 de la plaque formant siège de soupape. Le disque 13 est réalisé en tant que plaque obtu- ratrice et coopère avec un siège de soupape 20 de façon à permettre d'arrêter l'amenée d'air secondaire Si un clapet anti-retour sans interruption d'amenée d'air secondaire est préféré, alors la plaque obturatrice 13, le siège de soupa- pe 20 et le ressort de liaison 16 peuvent être supprimés, la barre 17 étant alors reliée de manière fixe au disque 14. Dans la variante, non représentée sur la figure, comportant un mécanisme de manoeuvre à commande électrique le déplacement de la plaque régulatrice 18 et de sa barre 17 est assuré par un électroaimant pouvant être commandé en fonction de certains paramètres du moteur, auquel cas c'est l'armature de l'électroaimant et non pas la membrane 15 qui porte le disque 13, c'est-à-dire la plaque obturatrice. Dans cette forme de réalisation on peut se dis- penser de l'électrovalve inverseuse nécessaire dans le cas du mécanisme de manoeuvre pneumatique. Le fonctionnement du clapet selon l'invention est décrit ci-dessous Lorsque le raccord de commande il se trouve soumis à la pression atmosphérique le clapet anti- retour 1 est fermé, c'est-à-dire que le disque 13 se trouve au contact du siège de soupape 20 et que la barre 17 est partiellement engagée dans le mécanisme de manoeuvre avec compression du ressort de liaison 16, de sorte qu'aucun air secondaire ne peut s'écouler au travers du clapet. En régime de ralenti et de charge partielle le mécanisme de manoeuvre 7 est soumis à une pression inféri- eure à celle atmosphérique, de sorte que la membrane 15 avec les deux disques 13, 14 est déplacée vers le bas, à l'encontre de la force du ressort, jusqu'à ce que la barre 17 reliée à ceux-ci ait soulevé la plaque régulatrice 18 suffisamment de la plaque 5 formant siège de soupape pour qu'à présent une quantité suffisante d'air secondaire puisse parvenir à partir du raccord d'entrée 8 à la partie 2 formant clapet, en passant par l'élément filtrant 9, le siège de soupape 20 et la plaque régulatrice 18, c'est-à- dire les passages 19 de cette dernière, laquelle quantité d'air secondaire est alors aspirée à travers les passages 6, au-delà de l'obturateur 4, dans les raccords de sortie 10 et à partir de là dans le système d'échappement. Dans certaines plages de fonctionnement, comme par exemple pour la pleine charge supérieure, la pression pilote est changée suffisamment pour que la plaque régula- trice 18 prenne appui sur la plaque 5 formant siège de soupape, de sorte que seuls les petits passages 19 restent encore disponibles pour le transport d'air secondaire. REVENDICATIONS 1 Clapet anti-retour pour un conduit de gaz, en particulier pour un conduit destiné à amener de l'air se- condaire dans un système d'échappement d'un moteur à explo- sion ou à combustion interne, le clapet étant équipé d'une plaque ( 5) formant siège de soupape, qui présente un ou plusieurs passages pour le fluide à diriger, et d'au moins un obturateur, caractérisé en ce qu'il est prévu une plaque régulatrice ( 18) susceptible d'être actionnée par un méca- nisme de manoeuvre pneumatique ou électrique ( 7) et au moyen de laquelle les passages ( 6) peuvent être réduits en ce qui concerne leur section d'écoulement. 2 Clapet anti-retour selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mécanisme de manoeuvre pneumatique ou électrique ( 7) est actionné en fonction de certains paramètres du moteur. 3 Clapet anti-retour selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la plaque régulatrice ( 18) est reliée par l'intermédiaire d'une barre ( 17) de manière fixe au mécanisme de manoeuvre ( 7). 4 Clapet anti-retour selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le mécanisme de manoeuvre pneu- matique ou électrique ( 7) actionne en outre une plaque ob- turatrice ( 13), laquelle coopère avec un siège de soupape ( 20) et interrompt l'amenée d'air secondaire, une barre ( 17) reliée à la plaque régulatrice ( 18) s'engageant à cet- te fin, à l'encontre de la force d'un ressort de liaison ( 16), dans le mécanisme de manoeuvre ( 7).