Brevet FR2777946A1 — publié le 19991029

DISPOsrrwTIF RALENTISSEuR MONTÉE DANS LE CIRCUiT D'ÉCHAPPEMENT DES GAZ D'UN VEÉICULE ÉQUIPE D'UN MOTEUR A COMBUSTION La présente invention concerne un dispositif ralentisseur monté dans le circuit d'échappement des gaz d'un véhicule équipé d'un moteur à combustion et comportant au moins une vanne pourvue d'un boîtier et d'un obturateur mobile logé dans ledit boîtier, et des moyens de commande dudit obturateur. Ce type de ralentisseur est bien connu notamment dans le domaine des véhicules industriels équipés d'unm moteur à combustion. Compte tenu de leur importante inertie, ces véhicules nécessitent, en complément de leur système de freinage propre, un dispositif ralentisseur logé dans le circuit d'échappement des gaz, de préférence entre le moteur et le silencieux, et généralement monté à la sortie du turbocompresseur alimenté par le collecteur d'échappement. Il est habituellement commandé par une pédale actionnée par le pied gauche du conducteur pour éviter qu'il ne débraye en même temps. Ce dispositif ralentisseur permet de générer une contre-pression dans le circuit d'échappement. Cette contre- pression est plus ou moins élevée en fonction de la position de l'obturateur et de son degré d'ouverture. Elle a pour effet de ralentir le moteur et donc de compléter le freinage du véhicule. Plus la contre-pression est élevée et plus le ralentissement est efficace. Il faut cependant limiter cette contre- pression à la pression de consigne maximale admissible par le collecteur d'échappement. Cette contre-pression dépend bien entendu de la pression des gaz d'échappement exercée sur robturateur qui est une fonction asymptotique du régime du moteur. Par conséquent, à chaque régime du moteur correspond un niveau de contre-pression et donc un niveau de ralentissement. On cherche actuellement à rendre cette fonction constante et égale à la pression de consigne maximale admissible quel que soit le régime du moteur et dès les faibles régimes, dans le but d'optimiser le ralentissement. Une des techniques proposées est décrite dans la publication EP-A-536 284 dans laquelle un dispositif modulateur d'échappement comporte dans un volet d'obturation deux trous de fuite fermés par des lames souples ayant des rigidités différentes. Lorsqu'un premier niveau de contre-pression est atteint, une première lame souple ouvre un premier trou de fuite et libère une partie des gaz d'échappement. Lorsqu'un deuxième niveau de contre-pression est atteint, la deuxième lame souple ouvre un deuxième trou de fuite augmentant ainsi le débit des gaz d'échappement. Ce dispositif permet de limiter la contre-pression mais génère des paliers de ralentissement. Il n'est donc pas optimal Par ailleurs, les lames souples sont soumises aux contraintes de température et à ragression des gaz d'échappement. De ce fait, leur fonctionnement se dégrade dans le temps, affectant ainsi leur performance à louverture et à la fermeture. Le but de la présente invention est d'améliorer les dispositifs ralentisseurs actuels pour obtenir des performances de ralentissement constantes et maximales quel que soit le régime du moteur tout en garantissant une fiabilité et une stabilité de fonctionnement dans le temps sans risque de dégradation due à ragression des gaz d'échappement et à la haute température. Ce but est atteint par un dispositif ralentisseur tel que défini en préambule et caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'équilibrage de la contre-pression exercée par l'obturateur sur les gaz, ce dispositif d'équilibrage étant agencé pour entrer en action quand l'obturateur est en position fermée et à partir d'un seuil de contre- pression prédéterminé, ce dispositif d'équilibrage étant intégré dans le corps de la vanne et agencé pour ouvrir un conduit de fuite dès que la contre-pression atteint ledit seuil et pour le garder ouvert au-delà dudit seuil, quel que soit le régime du moteur, de manière à créer un débit de fuite approprié des gaz d'échappement. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le conduit de fuite est disposé sensiblement perpendiculairement à raxe de rotation dudit obturateur, prend naissance en amont de l'obturateur et débouche dans le canal en aval dudit obturateur de manière à créer un circuit de dérivation d'une partie du flux des gaz d'échappement. Le dispositif d'équilibrage cornporte, avantageusement, un clapet taré disposé dans ledit conduit de fuite et en communication avec le canal en amont de l'obturateur, ainsi quun ressort de compression disposé à l'arrière dudit clapet taré, ce ressort étant taré à ladite valeur de seuil. Dans la forme de réalisation préférée, le dispositif d'équilibrage comporte une douille de guidage traversée par l'axe et pourvue dun logement axial destiné à recevoir ledit clapet taré et son ressort. La douille de guidage comporte, avantageusement, au moins un orifice périphérique communiquant avec la partie en aval du conduit de fuite. De préférence, la douille de guidage comporte un siège annulaire agencé pour recevoir en butée ledit clapet taré, ce siège comportant une ouverture mettant en communication ledit clapet taré et le canal en amont de robturateur. L'obturateur peut comporter une cavité disposée en regard du clapet taré et communiquant avec le canal en amont de l'obturateur. La présente invention et ses avantages seront mieux compris dans la description suivante d'une forme de réalisation donnée à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 représente une vue d'ensemble en perspective d'un dispositif ralentisseur selon l'invention monté à la sortie d'un turbocompresseur, - les figures 2 à 4 sont des vues en coupe axiale montrant le dispositif ralentisseur respectivement au repos - robturateur ouvert, au travail - robturateur fermé et en équilibre - le conduit de fuite ouvert, - la figure 5 est une vue en perspective de l'obturateur, et - la figure 6 est une vue en perspective de la douille de guidage du dispositif d'équilibrage. En référence à la figure 1, le dispositif ralentisseur 1 selon rinvention est monté de manière classique dans le circuit d'échappement d'un véhicule généralement industriel et équipé d'un moteur à combustion, à la sortie d'un turbocompresseur TC alimenté par un collecteur d'échappement CE qui récupère les gaz dudit moteur (non représenté). En référence aux figures 2 à 4, le dispositif ralentisseur 1 comporte une vanne 2 pilotée par des moyens de commande appropriés (non représentés) tels qu'unm vérin, un moteur, etc. La vanne 2 comporte un corps 4 définissant un canal 5 pour le passage des gaz d'échappement dans le sens des flèches F et un siège 6 pour un obturateur mobile 7 monté dans ledit corps 4 transversalement audit canal 5 destiné à retenir les gaz en amont quand il est en position fermée. Le corps 4 comporte à ses extrémités deux brides de montage 4a, 4b destinées à recevoir, en amont, une bride correspondante du turbocompresseur TC et, en aval, une bride correspondante du conduit d'échappement (cú Fig. 1). L'obturateur mobile 7, qui est représenté, est un volet papillon rotatif rigidement solidaire d'un axe 8 guidé en rotation dans ledit corps 4 par deux douilles de guidage inférieure 9 et supérieure 10. Les douilles de guidage 9, 10 sont vissées dans le corps 4 dans des logements correspondants et sont réalisées en matériau à faible coefficient de frottement et résistant à des températures élevées et à oxydation des gaz L'une des extrémités de l'axe 8 traverse ledit corps 4 au travers de la douille de guidage supérieure 10 pour être couplée aux moyens de commande directement ou par un bras de levier 8'. Tout autre forme d'obturateur est envisageable tel qu'un boisseau, une bille ou un tiroir. Le dispositif ralentisseur 1 comporte en plus un dispositif d'équilibrage 20 intégré dans ledit corps 4 de la vanne 2 et agencé pour créer un débit de fuite des gaz d'échappement quand robturateur 7 est en position fermée pour équilibrer les pressions et obtenir une valeur de contre-pression maximale et constante indépendante du régime moteur, à partir d'un certain de seuil de pression et ce, dès les bas régimes. Ce dispositif d'équilibrage 20 comporte un conduit de fuite 21 ménagé dans le corps 4 court-circuitant robturateur 7. Ce conduit de fuiite 21 est disposé sensiblement perpendiculairement à raxe 8, de part et d'autre de la douille de guidage supérieure 10. Il débute en amont de l'obturateur 7 et débouche dans le canal 5 en aval dudit obturateur 7. Ce dispositif d'équilibrage 20 comporte également un clapet taré 22 agencé pour ouvrir ou fermer ledit conduit de fuite 21 à partir d'un seuil de pression détermine. Ce clapet taré 22 est annulaire, monté coulissant autour de l'axe 8 et complété par un joint torique 22'. Ce clapet taré 22 est monté dans un logement axial 23 prévu dans la douille de guidage supérieure 10 et au travers duquel passe l'axe 8. La douille de guidage supérieure 10 comporte des orifices périphériques 24 communiquant avec ledit conduit de fuite 21. Elle comporte également à son extrémité située à proximité de l'obturateur 7 un siège annulaire 25 agencé pour recevoir ledit clapet taré 22 et pour laisser une ouverture 26 autour de l'axe 8 permettant aux gaz de pousser directement sur le clapet taré 22. Quand le clapet taré 22 est décollé de son siège annulaire 25, cette ouverture 26 met en communication le canal 5 et les orifices périphériques 24. Un ressort de compression 27 est prévu à l'arrière du clapet taré 22. Il est monté en butée contre une bague 28 munie d'un joint torique 28' et adossée contre le fond dudit logement axial 23. Ce ressort de compression 27 est taré à une valeur telle qu'il se comprime à partir d'une force correspondante au seuil de contre-pression déterminé, cette pression étant exercée directement par les gaz. Par ailleurs, robturateur 7 comporte en regard de la douille de guidage supérieure 10 une cavité 29 ménagée autour de raxe 8 et en communication avec l'ouverture 26 prévue dans le siège annulaire 25. Cette cavité 29 présente une forme en arc de cercle et communiquant uniquement avec le canal 5 en amont de l'obturateur 7. La commande du dispositif ralentisseur 1 s'effectue par le conducteur du véhicule industriel au moyen d'une pédale de commande. En fonctionnement normal du véhicule, le dispositif ralentisseur 1 est au repos, donc robturateur 7 est ouvert (cf Fig. 2) laissant les gaz s'échapper librement. Lors du freinage, les moyens de commande actionnés par l'utilisateur entraînent la fermeture de robturateur 7 (cf Fig. 3) retenant ainsi les gaz et générant une contre-pression qui provoque le ralentissement du moteur et donc une diminution de la vitesse du véhicule. Il faut préciser que même en position fermée, il existe un jeu entre le siège 6 et robturateur 7 pour laisser échapper un débit de gaz réduit évitant ainsi tout risque de blocage et de surpression dangereuse pour les équipements situés en amont. A partir d'un certain seuil de pression, le dispositif d'équilibrage 20 (cú Fig. 4) s'actionne pour équilibrer les pressions et réguler la contre-pression à une valeur constante quel que soit le régime du moteur. La figure 2 représente le dispositif ralentisseur 1 dans sa position de repos. L'obturateur 7 est en position ouverte c'est-à-dire orienté parallèlement au flux des gaz d'échappement. La pression des gaz devant le clapet taré 22 est sensiblement nulle. De ce fait, le dispositif d'équilibrage 20 n'est pas en action. La figure 3 représente le dispositif ralentisseur 1 dans sa position de travail L'obturateur 7 est en position fermée c'est-à-dire orienté perpendiculairement au flux des gaz d'échappement et génère une contrepression. Comme expliqué plus haut, lobturateur 7 et le siège 6 de cet obturateur sont agencés pour laisser s'échapper une fuite de gaz très réduite. Dans cette figure, la pression devant le clapet taré 22 augmente mais est encore inférieure au seuil de contre-pression défini par le ressort de compression 27. La figure 4 représente le dispositif ralentisseur 1 dans sa position d'équilibre. La pression des gaz en amont de lobturateur 7 s'est accrue au-delà du seuil de contre- pression déterminé par le ressort 27 du clapet taré 22. Sous l'effet de cette pression, le clapet taré 22 se soulève de son siège 25 en comprimant le ressort 27. L'ouverture 26 met alors en communication le canal 5 en amont de robturateur 7 par l'intermédiaire de sa cavité 29 avec le conduit de fuite 21 par rintermédiaire des orifices périphériques 24 ménagés dans la douille de guidage supérieure 10. Ainsi, une partie des gaz d'échappement est déviée dans le conduit de fuite 21 qui l'évacue en aval de l'obturateur 7 créant un débit de fuite constant. Dans cette configuration du dispositif ralentisseur 1, le clapet taré 22 reste ouvert dans une position d'équilibre ayant pour effet de régulariser la contre-pression en amont de robturateur 7. Aisi, on obtient un ralentissement constant et maximal correspondant par exemple à la pression de consigne maximale admissible par le collecteur d'échappement CE quel que soit le régime du moteur. il ressort clairement de cette description que l'invention permet d'améliorer les dispositifs ralentisseurs actuels en proposant un dispositif d'équilibrage 20 simple et efficace, incorporé à la vanne 2. La présente invention n'est pas limitée à rexemple de réalisation décrit mais s'étend à toute modification et variante évidente pour un homme du métier. Revendications 1. Dispositif ralentisseur (1) monté dans le circuit d'échappement des gaz d'un véhicule équipé d'un moteur à combustion, comportant au moins une vanne (2) pourvue d'un corps (4) définissant un canal (5) et d'un obturateur mobile (7) disposé transversalement dans ledit canal (5) et guidé en rotation par un axe (8) et des moyens de commande de cet obturateur, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'équilibrage (20) de la contre-pression exercée par robturateur sur les gaz, ce dispositif d'équilibrage étant agencé pour entrer en action quand l'obturateur (7) est en position fermée et à partir d'un seuil de contre-pression prédéterminé, ce dispositif d'équilibrage (20) étant intégré dans le corps (4) de la vanne (2) et agencé pour ouvrir un conduit de fuite (21) dès que la contre-pression atteint ledit seuil et pour le garder ouvert au-delà dudit seuil, quel que soit le régime du moteur, de manière à créer un débit de fuite approprié des gaz d'échappement. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit de fuite (21) est disposé sensiblement perpendiculairement à l'axe de rotation dudit obturateur (7), prend naissance en amont de l'obturateur (7) et débouche dans le canal (5) en aval dudit obturateur de manière à créer un circuit de dérivation d'une partie du flux des gaz d'échappement. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif d'équilibrage (20) comporte un clapet taré (22) disposé dans ledit conduit de fuite (21) et en communication avec le canal (5) en amont de l'obturateur (7). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif d'équilibrage (20) comporte un ressort de compression (27) disposé à l'arrière dudit clapet taré (22), ce ressort étant taré à ladite valeur de seuil. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif d'équifibrage (20) comporte une douille de guidage (10) traversée par l'axe (8) et pourvue d'un logement axial (23) destiné à recevoir ledit clapet taré (22) et son ressort (27). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la douille de guidage (10) comporte au moins un orifice périphérique (24) communiquant avec la partie en aval du conduit de fuite (21). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la douille de guidage (10) comporte un siège annulaire (25) agencé pour recevoir en butée ledit clapet taré (22), ce siège comportant une ouverture (26) mettant en communication ledit clapet taré (22) et le canal (5) en amont de l'obturateur (7). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que robturateur (7) comporte une cavité (29) disposée en regard du clapet taré (22) et communiquant avec le canal (5) en amont de l'obturateur (7).