Brevet FR2838500A1 — publié le 20031017

parmi les capteurs. VALVE DE BY-PASS POUR DISPOSITIF REFROIDISSEUR DE GAZ D'ECHAPPEMENT DUN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention concerne des perfection- nements apportés dans le domaine du refroidissement des gaz d'échappement des moteurs à combustion interne, notamment en vue d'une réinjection d'au moins une partie de ces gaz d'échappement, contenant du carburant incomplètement brûlé, dans le moteur. Plus spécifiquement, l' invention vise à perfectionner une valve de by-pass comprenant un corps définissant une chambre munie d'une entrée et de deux sorties et abritant un volet pivotant sous l' action de moyens de commande pour obturer sélectivement l'une ou l'autre des sorties, ladite valve de by-pass étant destinée à être associée à un dispositif de refroidissement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne qui présente deux voies de circulation des gaz, à savoir une voie directe non refroidie et une voie de refroidissement des gaz, qui sont raccordées respectivement aux deux susdites sorties de la valve de by-pass. L' invention a pour but de proposer une valve de by-pass de faible encombrement et, de préférence, susceptible d'être animée, d'une façon classique, par des moyens pneumatiques à dépression à membrane déformable dont l'amplitude de déplacement est relativement faible, cette valve de by-pass devant au surplus être robuste, fiable et être d'un coût minime. A ces fins, une valve de by-pass telle que mentionnée plus haut se caractérise, étant agencée conformément à l'invention, en ce que les deux sorties sont sensiblement coplanaires et adjacentes, en ce que le volet pivotant est supporté sur le corps par un axe de pivotement situé entre les deux sorties juxUaposées, et en ce que le volet pivotant comprend deux palettes à contours sensiblement plans disposoes en V de part et d'autre dudit axe de pivotement de manière telle que, dans les positions extrêmes du volet, les deux palettes occultent sélectivement respectivement les deux sorties situées de part et d'autre dudit axe de pivotement. Le fait d'avoir recours à un volet en V permet, malgré la position coplanaire des deux sorties adjacentes, d'éviter une rotation de 180 exigée par un volet monopalette qui, d'une part, nécessite un laps de temps important pour basculer d'une position extrême à l'autre et qui, d'autre part, est incompatible avec l'amplitude de mouvement limitée que peuvent communiquer des moyens pnenmatiques à dépression couramment utilisés dans ce domaine. Dans un mode de réalisation préféré en raison de sa simplicité de structure et de fabrication, les deux sorties sont agencées sous forme d'une ouverture unique en travers de laquelle s'étend l'axe de pivotement du volet et les susdites sorties sont formoes par les deux portions de l'ouverture unique qui s'étendent de part et d'autre dudit axe de pivotement. En particulier, lorsque la valve de by-pass est destinée à être associée à un dispositif de refroidissement dans lequel les deux voies de circulation des gaz possèdent des sections différentes, on peut prévoir que l'axe de pivotement du volet soit disposé en travers de l'ouverture unique de facon non médiane, et que les deux palettes constitutives du volet possèdent des formes et des surfaces différentes en rapport avec les formes et surfaces des deux portions de l'ouverture situées de part et d'autre de l'axe de pivotement. Pour améliorer le fonctionnement de la valve et réduire les turbulences des gaz en déplacement, on peut très avantageusement faire en sorte que les deux palettes du volet soient disposoes dans une position angulaire mutuelle telle que, lorsqu'une palette est en position d'obturation d'une sortie respective, l'autre palette située à l'intérieur de la chambre est positionnée, par rapport à l'entrée des gaz, de manière à former approximativement un déflecteur rabattant les gaz sensiblement en direction de la sortie non obLurée. Pour cette raison et celles exposées plus haut, de façon préférce les deux palettes forment entre elles un angle d' environ 45 à 80 , de préférence d' environ 70 . I1 en résulte que l'amplitude angulaire de pivotement du volet se situe respectivement entre 135 et 100 , de préférence de l'ordre de 110 , ce qui reste parfaitement compatible avec les caractéristiques des moyens de commande pneumatiques à dépression habituellement employés dans ce domaine. Avantageusement, les deux palettes sont constituées sous forme d'une pièce métallique monobloc de manière à former une pièce métallique rigide et indéformable/incassable et à assurer ainsi un fonctionnement fiable. Grâce à la mise en _uvre des dispositions exposées ci-dessus, non seulement il reste possible, comme indiqué précédemment, de faire appel de façon classique à des moyens de commande du volet qui soient des moyens pneumatiques à dépression comprenant une membrane déformable accouplée à une bielle de transmission de mouvement entraînant une biellette de renvoi solidaire de laxe du volet, mais il est également possible de prévoir que lesdits moyens de commande soient des moyens proportionnels propres à amener le volet dans toute position intermédiaire pour répartir le flux de gaz entre les deux sorties simultanément et que lesdits moyens de commande comprennent des moyens de contrôle (par exemple du type à effet Hall, du type potentiométrique,...) de la position du volet qui sont fonctionnellement associés à une pièce de l'équipage mobile. L' invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit de certains modes de réalisation préférés donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs. Dans cette description, on se réfère aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique de côté, avec arrachement partiel, d'un dispositif refroidisseur de gaz d'échappement auquel est fonctionnellement associée une valve de by-pass agencée conformément à l' invention; - les figures 2A et 2B sont des vues en perepective de la valve de by-pass conforme à l' invention montrée respectivement dans deux positions fonctionnelles différentes; - les figures 3A et 3B sont des vues de face de la valve de by-pass des figures 2A, 2B montrée respectivement dans les deux mêmes positions fonctionnelles différentes; et - les figures 4A et 4B sont des vues schématiques de dessus, en coupe selon les lignes IV-IV des figures 3A, 3B, de la valve by-pass des figures 2A, 2B et 3A, 3B montrée respectivement dans les deux mêmes positions fonctionnelles. A la figure 1 est illustré schématiquement un dispositif refroidisseur 1 propre à refroidir les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, par exemple aux fins de recT rculati on de c es ga z pour réduire le taux des imbrûlés rejetés finalement dans 1'aLmosphère (système EGR). Le dispositif 1 comprend deux voies possibles de circulation des gaz d'échappement: - une première voie est constituée par un corps de refroidissement 2, muni d'une entrée 3 (ou première entrée du dispositif 1), dans lequel les gaz d'échappement cTrculent au contact d'un fluide de refroidissement introduit en 4 et évacué en 5; on connaît divers modes de réalisation d'un tel corps de refroidissement; - une seconde voie est constituce par un simple conduit en dérivation 6 qui comporte une entrée distincte 7 (ou seconde entrée du dispositif 1) et qui, à l'autre extrémité, se raccorde à la sortie 8 du corps 2; le conduit 6 est simplement paraouru par les gaz d'échappement, sans effet de refroidissement autre que celui dû aux pertes ambiantes. Compte t enu des pert es de charge plus importantes dans le corps de refroidissement 2, l'entrée 3 de celui-ci possède, en général, une section plus grande que celle de l'entrée 7 du conduit en dérivation 6. Pour diriger les gaz vers l'une et/ou l'autre des deux voies précitées, on associe au dispositif refroidisseur 1 une valve de hy-pass (ou de direction/répartition) 3, qui, comme illustré à la figure 1, peut être disposée en tête du dispositif refroidisseur 1. Une telle valve de hypass comporte un corps 10 définissant une chambre interne 11 munie d'une entrée 12 pour les gaz en provenance du moteur et deux sorties 13, 14 destinées à être raccordées respectivement aux deux entrées 3, 7 du dispositif refroidisseur 1. Un organe d'obLuration est associé aux sorties 13, 14 afin de les obLurer sélectivement, ou éventuellement de façon proportionnelle. L' invention s' attache à perfectionner plus spécifiquement les valves de by-pass qui sont équipées, en tant qu'organe d'obLuration, d'un volet pivotant 15 tournant autour d'un axe 16. Comme illustré à la figure 1, les deux sorties 13, 14 de la valve de bypass 9 sont sensiblement coplanaires et adjacentes, ce qui implique que le dispositif refroidisseur 1 soit muni, de facon correspondante, de deux entrées 3, 7 sensiblement coplanaires et adjacentes. Le volet 15 est supporté sur le corps 10 de la valve de by-pass 9 par un axe de pivotement 16 qui s'étend entre les deux sorties 13, 14 adjacentes. Le volet 15 comprend (comme on le voit mieux aux figures 4A, 4B) deux palettes 15a, 15_ à contours sensiblement plans disposées en V de part et d'autre de liaxe 16. De la sorte, dans les deux positions extrêmes du volet 15, les deux palettes 15a, 15_ occultent, sélectivement, respectivement les deux sorties 13, 14: la palette 15a occulte la sortie 13 lorsque le volet est dans une de ses positions extrêmes et la palette 15b occulte la sortie 14 lorsque le volet est dans son autre position extrême comme cela apparaît clairement respectivement sur les figures 2A, 2B; 3A, 3B; 4A, 4B. Dans l'exemple concret de réalisation illustré aux figures 2A, 2B, 3A, 3B et 4A, 4B, le corps 10 est hémisphérique avec un diamètre intérieur en correspondance avec la longueur de la plus grande des palettes (15a dans lexemple illustré) et l'entrée 12 est située à la partie inférieure du corps 10. Dans un mode de réalisation préféré qui est dune fabrication et d'un montage simples, les deux sorties 13, 14 sont agencées sous forme dune ouverture unique 17 en travers de laquelle s'étend l'axe de pivotement 16 du volet 15: dans ces conditions les deux susdites sorties 13, 14 sont, simplement, formées par les deux portions de l'ouverture unique 17 qui s'étendent de part et d'autre de l'axe de pivotement 16. Comme on l'a expliqué plus haut, les deux entrées 3, 7 du dispositif refroidisseur 1 peuvent de façon classique posséder des sections différentes. De façon correspondante, les deux sorties 13, 14 présentent alors elles aussi des sections différentes, et l'axe de pivotement 16 est alors décalé et est disposé en travers de l'ouverture unique 17 de façon non médiane. Dans ce cas, les deux palettes constitutives du volet 15 possèdent des formes et des surfaces différentes en rapport avec les formes et surfaces respectives des deux portions de l'ouverture unique 17 situées de part et d'autre de laxe 16. Ainsi, dans le cas illustré o l'ouverture unique 17 est circulaire, les deux palettes 15a, 15_ sont en forme approximative de secteurs semi-circulaires, la palette 15b (associée à la sortie 14 de petite section) ayant un rayon plus faible que celui de la palette 15a associce à la sortie 13 de grande section. Pour que le volet 15 soit indéformable et incassable en présence des gaz chauds et agressifs, il est avantageux qu'il se présente sous forme dune pièce métallique monobloc, les deux palettes pouvant avantageusement être planes de manière que la pièce unique puisse par exemple être obtenue par découpe et pliage d'une plaque métallique en acier ou en aluminTum. Comme visible notamment aux figures 4A, 4B, les deux palettes forment entre elles un angle compris entre environ 45 et 80 , de préférence de l'ordre de 70 . De la sorte le pivotement du volet 15 d'une position extrême à l'autre s'effectue sur une plage angulaire comprise respectivement entre 135 et 100 , de préférence de l'ordre de 110 . Ainsi, le pivotement complet du volet s'effectue plus rapidement que dans le cas d'un volet monopalette pivotant de 180 . En outre, la palette non fonctionnelle qui sétend à l'intérieur de la chambre 11 (palette 15a à la figure 4A; palette 15_ à la figure 4B) est disposée, par rapport à l'entrée 12, de manière à jouer le rôle de déflecteur pour les gaz arrivant (flèche 18a à la figure 4A; flèche 18_ à la figure 4B) qui sont alors déviés en direction de la-sortie opérationnelle (sortie 13 ouverte à la figure 4A; sortie 14 ouverte à la figure 4B). On réduit ainsi les turbulences, et donc les pertes de charge, des gaz à la traversoe de la valve de by-pass 9. Au surplus, on notera que le pivotement d'amplitude restreinte du volet 15 autorise sa commande à l'aide de classiques moyens pneumatiques à dépression tels que ceux illustrés en 20 aux figures 2A, 2B. Ces moyens peuvent comporter une capeule étanche 21 renfermant une membrane déformable sous l' action d'une dépression appliquée (orifice 22) sur une de ses faces. Par son autre face, la membrane est solidaire dun équipage mobile l'accouplant à l'axe 16 du volet; par exemple la membrane est solidaire de l'extrémité d'une bielle 23 dont l'autre extrémité est articulée à rotation en 24 à une biellette , elle-même solidaire en rotation de l'axe de pivotement 16. On notera que l'agencement de valve de by-pass conforme à l' invention n'est pas exclusif d'un fonctionnement commutatif, et qu'il est possible d'envisager une commande proportionnelle permettant damener le volet dans n'importe quelle position angulaire en correspondance avec une répartition souhaitée des flux de gaz simultanés dans les deux voies du dispositif refroidisseur 1 afin d'obtenir, en sortie de celui-ci, un flux de gaz ayant toute température abaissée souhaitée. A cette fin, il est possible de prévoir que les moyens de commande du vol et 1 5 comprennent des moyens de contrôle de la position du volet qui sont fonctionnellement associés à une pièce de l'équipage mobile (notamment le volet lui même et/ou l'axe du volet et/ou la membrane déformable et/ou la bielle ou la biellette de transition), lesdits moyens de contrôle pouvant faire appel notamment à un capteur à effet Hall, une cellule potentiométrique, On soulignera également que, dans le mode de réalisation visible aux figures 2A, 2B et 4A, 4B, chaque palette 15a, 15b s'emboîte, en position de fermeture, dans la portion correspondante de l'ouverture 17, de telle sorte que le contour de la face externe de la palette affleure la face correspondante du corps 10 (en l' occurrence, chaque palette 15a, 15_ est plane). Un jeu subsiste entre le bord de chaque palette et le bord en regard de l'ouverture 17. L'étanchéité est obtenue par appui frontal de la palette contre un rebord situé en arrière (dans le sens de la fermeture). On pourrait certes concevoir le bord de l'ouverture 14 avec un décrochement formant le rebord dappui requis. Toutefois, pour éviter cette complication de conception et de fabrication, une solL10n articul1bremet s11e consisLe en ce que 1apu1 de la palette est forms par le bond pr1hbrique de 1'entrde corresodante du dispos1L1f refroidisseur s1Lud en aval (considers salon le seas d,dcoulement des gag) de la valve de y-ass at solidaris celle-ci. REVENDICATIONS 1. Valve de by-pass (9) comprenant un corps (10) définissant une chambre (11) munie d'une entrée (12) et de deux sorties (13, 14) et abritant un volet pivotant (15) sous laction de moyens de commande (20) pour obLurer sélectivement l'une ou l'autre des sorties, ladite valve de by-pass étant destinée à être associce à un dispositif (1) de refroidissement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne qui présente deux voies de circulation des gaz, à savoir une voie directe (6) non refroidie et une voie (2) de refroidissement des gaz, qui sont raccordées respectivement aux deux susdites sorties de la valve de by-pass, caractérisée en ce que les deux sorties (13, 14) sont sensiblement coplanaires et adjacentes, en ce que le volet pivotant (15) est supporté sur le corps (10) par un axe de pivotement (16) situé entre les deux sorties adjacentes, et en ce que le volet pivotant (15) comprend deux palettes (15a, 15_) à contours sensiblement plans disposoes en V de part et d'autre dudit axe de pivotement de manière telle que, dans les positions extrêmes du volet, les deux palettes occultent sélectivement respectivement les deux sorties situées de part et d'autre dudit axe de pivotement. 2. Valve de by-pass selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux sorties sont agencées sous forme d'une ouverture unique (17) en travers de laquelle s'étend l'axe (16) de pivotement du volet (15) et en ce que les susdites sorties (13, 14) sont formées par les deux portions de 1'ouverture unique (17) qui s'étendent de part et d'autre dudit axe de pivotement (16). 3. Valve de by-pass selon la revendication 2, destince à étre associée à un dispositif de refroidissement (1) dans lequel les deux voies (2, 6) de cTrculation des gaz possèdent des sections différentes, caractérisoe en ce que l'axe (16) de pivotement du volet (15) est disposé en travers de l'ouverture unique (17) de façon non médiane, et en ce que les deux palettes (15a, _) constitutives du volet possèdent des formes et des surfaces différentes en rapport avec les formes et surfaces des deux portions de l'ouverture situées de part et d'autre de l'axe de pivotement. 4. Valve de by-pass selon l'une quelcouque des revendications 1 à 3, caractérisoe en ce que les deux palettes (15a, 15b) du volet sont disposées dans une position angulaire mutuelle telle que, lorsqu'une palette est en position d'obLuration d'une sortie respective, l'autre palette située à l'intérieur de la chambre (11) est positionnée, par rapport à l'entrce (12) des gaz, de manière à former approximativement un déflecteur rabattant les gaz sensiblement en direction de la sortie non obturée. 5. Valve de by-pass selon la revendication 4, caractérisée en ce que les deux palettes forment entre elles un angle dienviron 45 à 80 , de préférence d' environ 70 . 6. Valve de by-pass selon l'une queleouque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les deux palettes sont sensiblement planes. 7. Valve de by-pass selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les deux palettes sont constituées sous forme d'une pièce métallique monobloc. 8. Valve de by-pass selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisoe en ce que l'ouverture unique (17) est sensiblement circulaire et en ce que les deux palettes sont conformées approximativement en secteurs semi-cTrculaires. 9. Valve de by-pass selon l'une quelcouque des revendications 2 à 8, caractérisée en ce que chaque palette s'emboîte, en position de fermeture, dans la portion correspondante de l'ouverture (17), l'étanchéité étant obtenue, en fonctionnement, par appui de ladite palette contre le pourtour de l' orifice de la voie correspondante du dispositif refroidisseur. 10. Valve de by-pass selon l'une quelcouque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que les moyens (20) de commande du volet pivotant sont des moyens pnenmatiques à dépression comprenant une membrane déformable accouplée à une bielle (23) de transmission de mouvement entraînant une biellette (25) de renvoi solidaire de l'axe (16) du volet (15). 11. Valve de by-pass selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que les moyens de commande du volet pivotant sont des moyens proportionnels propres à amener le volet dans toute position intermédiaire pour répartir le flux de gaz entre les deux sorties simultanément et en ce que lesdits moyens de commande comprennent des moyens de contrôle de la position du volet qui sont fonctionnellement associés à