Brevet FR2701292A1 — publié le 19940812

DISPOSITIF OBTURATEUR POUR CIRCUIT D'ECHAPPEMENT DE MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention concerne un dispositif obturateur pour circuit d'échappement de moteur à combustion interne destiné à équiper un véhicule automobile. L t invention concerne plus particulièrement un dispositif obturateur permettant de dériver les gaz d'échappement vers un premier ou un second conduit d'échappement suivant des conditions de fonctionnement prédéterminées. I1 est connu, notamment d'après la demande de brevet N" FR-A-2.336.045 déposée par la demanderesse, d'utiliser sélectivement, dans le circuit d'échappement d'un moteur à combustion interne, deux conduits distincts en parallèle : par exemple un premier conduit contenant des moyens de dépollution des gaz d'échappement et un second conduit de by-pass ou de dérivation vers lequel les gaz d'échappement sont dirigés dans certaines conditions de fonctionnement- .Pour diriger les gaz d'échappement, on utilise une soupape de dérivation apte à obturer l'un ou l'autre de ces conduits. Toutefois, les différentes vannes ou soupapes de dérivation qui ont pu être divulguées dans l'état de la teahnique ont pour inconvénient d'être mal adaptées aux gaz d'échappement : elles s'encrassent assez rapidement et ne peuvent plus alors obturer correctement les conduits. En effet, les gaz d'échappement contiennent de nombreux résidus solides de combustion, notamment pour les moteurs à allumage par compression, telles que les suies ou les calamines qui se déposent sur le corps de l'obturateur ainsi que sur les organes de commande et à force en affectent le fonctionnement. I1 s'avère donc nécessaire de prévoir de fréquentes et coûteuses révisions du système de vannage pour en garantir l'efficacité. La présente invention a donc pour but de pallier à ces inconvénients en proposant un dispositif obturateur pour équiper un circuit d'échappement de moteur à combustion interne, ce dispositif obturateur offrant une résistance remarquable à l'encrassement du au gaz d'échappement. Le dispositif obturateur selon l'invention, concerne plus particulièrement les circuits d'échappement des gaz brûles des moteurs à combustion interne comportant une tubulure d'échappement à fourche, se prolongeant dans le sens de l'écoulement des gaz en un premier conduit et un second conduit. Ce dispositif obturateur est du type comprenant une soupape à trois voies commandant le trajet des gaz en direction de l'un ou l'autre des conduits. Selon l'insvention, le dispositif obturateur est caractérisé en ce que la soupape est formée par un corps de clapet mobile entre un premier siège entourant l'entrée du premier conduit et un second siège entourant l'entrée du second conduit, le corps de clapet étant disposé à l'extrémité d'une tige de manoeuvre articulée à pivot, l'autre extrémité de la tige coopérant avec des moyens de commande pour sélectivement diriger les gaz d'échappement vers le premier conduit ou le second conduit. On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description donnée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, présenté à titre d'exemple non limitatif, en se référant au dessin annexé, dans lequel - la figure 1 est une vue schématique en coupe partielle du dispositif obturateur selon l'invention. Conformément à la figure 1, seules les parties constitutives du dispositif obturateur nécessaires à la compréhension de l'invention ont été figurées. Le circuit d'échappement comprend une tubulure principale 1 se prolongeant en deux conduits juxtaposés distincts : un premier conduit 2 sur lequel est placé par exemple un convertisseur catalytique et un second conduit 3 constituant par exemple un conduit de dérivation. A l'embranchement de ces deux conduits 2 et 3, est disposée une soupape 4 du type à trois voies commandant sélectivement le trajet des gaz d'échappement en direction du premier ou din. second conduit. Cette soupape 4, objet de l'invention, est formée par un corps de clapet 5 mobile entre un premier siège 21 entourant l'entrée du premier conduit 2 et un second siège 31 entourant l'entrée du second conduit 3. Ces sièges présentent des surfaces de contact sensiblement coniques tandis que les surfaces de portée correspondantes du clapet 5 sont elles constituées par des zones sphériques. Le corps de clapet 5 est fixé à l'extrémité 45 d'une tige de manoeuvre 6, la fixation du clapet sur la tige est agencée de façon à permettre un jeu axial et radial autorisant un auto-centrage du clapet sur les sièges. La tige de manoeuvre est montée articulée à pivot entre ses deux extrémités, l'axe de rotation de la tige 6 étant positionné sensiblement dans le plan médian 23 séparant les sièges 21 et 31. L'autre extrémité 48 de la tige de manoeuvre 6, en saillie à l'extérieur des conduits d'échappement, coopère avec des moyens de commande appropriés pour sélectivement diriger les gaz d'échappement vers le premier conduit- 2 ou le second conduit 3 en appliquant les surfaces de portée du clapet 5 respectivement contre le siège 31 ou contre le siège 21. Les moyens de commande de la tige de manoeuvre comprennent des moyens élastiques de rappel 7 exercant leurs actions sur la tige de manoeuvre 6 pour forcer le corps de clapet 5 contre l'un ou l'autre des sièges 21,31. Les moyens de rappel sont constitués par un ressort hélicoïdal 7 de forte raideur. Le ressort 7 est fixé d'une part à l'extrémité 48 de la tige de manoeuvre 6 et d'autre part à l'opposé de cette extrémité par rapport à l'articulation de la tige 6, sur la tubulure d'échappement 1, en un point 75 situé sensiblement dans le plan médian 23. L'action du ressort 7 sur la tige 6 a pour effet de définir pour cette dernière : une position d'équilibre instable située dans le plan médian 23 et deux positions d'équilibre stable situées au contact des sièges formant butée 31 et 21. Les moyens de commande de la tige de manoeuvre 6 comprennent par ailleurs une fourchette de commande 8 montée coulissante. La fourchette 8 est formée par une tige sensiblement perpendiculaire au plan médian 23, comprenant deux bras en saillie aptes à entraîner l'extrémité 48 de la tige 6, en rotation dans un sens ou dans l'autre. Le déplacement de la fourchette 8 étant opéré par un vérin électro-mécanique piloté 9, la commande du vérin 9 pouvant par exemple être opéré par le système de contrôle moteur suivant les conditions de fonctionnement du moteur. Conformément à la description qui précède le fonctionnement du dispositif obturateur est le suivant. Le clapet est initialement en appui contre le siège 21 (resp. 31) obturant ainsi le conduit 2 (resp. 3) et dirigeant les gaz d'échappement vers le conduit 3 (resp. 2), lorsque les conditions de fonctionnement imposent la circulation des gaz dans le conduit 2 (resp. 3). Le vérin 9 est alors actionné pour déplacer la fourchette 8 et opérer la rotation de la tige 6 contre la force de rappel du ressort 7 vers le siège 31 (resp. 21). Sitôt le plan médian 23 atteint, le ressort 7 ne s'oppose plus u déplacement de la tige 6 mais accompagne au contraire le mouvement. L'action du ressort devient même prépondérante, par rapport à la fourchette 8, sur le déplacement de la tige 6. La force de rappel du ressort provoque alors un choc relativement violent du clapet 5 lors de l'accostage de ce dernier sur le siège 31 (resp. 21), avant de s'immobiliser en butée. Pour ne pas entraver l'action de fermeture du ressort 7 sur la tige 6, les bras de la fourchette 8 venant au contact avec l'extrémité 48 sont espacés d'une distance correspondant au moins à la course de cette extrémité 48 entre d'une part la position situez dans le plan médian 23 et d'autre part la position en appui contre l'un des sièges. Le choc du clapet contre les sièges 21 ou 31 répété à chaque manoeuvre, permet un décrassage mécanique des différentes surfaces de contact en évitant toute accumulation de suie ou de calamine. Ainsi, le dispositif obturateur selon l'invention assure naturellement son entretien, ce qui lui permet de fonctionner longtemps sans aucune revision. Bien entendu, 11 invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui nota été donné qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. REVENDICATIONS tl] Dispositif obturateur pour circuit d'échappement des gaz brIllés d'un moteur à combustion interne comportant une tubulure d'échappement (1) se prolongeant dans le sens de l'écoulement des gaz en un premier conduit (2) et un second conduit (3), du type comprenant une soupape à trois voies (4) commandant le trajet des gaz en direction de l'un ou l'autre desdits conduits (2,3), caractérisé en ce que ladite soupape (4) est formée par un corps de clapet (5) mobile entre un premier siège (21) entourant ltentree dudit premier conduit (2) et un second siège (31) entourant l'entrée dudit second conduit (3), ledit corps de clapet (5) étant disposé à l'extrémité (45) d'une tige de manoeuvre (6) articulée à pivot, l'autre extrémité (48) de ladite tige (6) coopérant avec des moyens de commande (7,8,9) pour sélectivement diriger les gaz d'échappement vers ledit premier conduit (2) ou ledit second conduit (3). Dispositif obturateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande comprennent des moyens élastiques de rappel (7) exerçant leurs actions sur la tige de manoeuvre (6) pour forcer le corps de clapet (5) contre l'un ou l'autre desdits sièges (21,31). [3] Dispositif obturateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de rappel sont constitués par un ressort hélicoïdal (7), ledit ressort (7) étant fixé d'une part à l'extrémité (48) de la tige de manoeuvre (6) coopérant les moyens de commande (8,9)) et d'autre part à la tubulure d'échappement (1). [43 Dispositif X obturateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'axe de rotation de la tige de manoeuvre (6) et le point de fixation du ressort (7) sur la tubulure d'échappement (1) sont sensiblement disposés dans le plan médian (23) desdits sièges (21,31). [53 Dispositif obturateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent une fourchette de commande (8) montée coulissante, apte à entraîner la tige de manoeuvre (6), ladite fourchette étant actionnée par un vérin piloté (9).