Brevet FR2883037A1 — publié le 20060915

La présente invention concerne un dispositif de recirculation des gaz d'échappement utilisable notamment pour réinjecter dans le circuit d'admission d'un moteur thermique une partie des gaz d'échappement. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Un dispositif de recirculation de gaz d'échappement comprend généralement une voie refroidie et une voie non refroidie raccordées par un organe de raccordement sélectif à un conduit qui est relié au circuit d'admission du moteur et qui est pourvu d'une vanne de régulation de débit. L'organe de raccordement sélectif comporte une chambre dans laquelle débouchent les voies refroidie et non refroidie, et un clapet mobile dans la chambre entre une position de raccordement de la voie non refroidie et d'obturation de la voie refroidie et une position de raccordement de la voie refroidie et d'obturation de la voie non refroidie. La vanne est montée entre deux tronçons du conduit et comprend un corps délimitant une chambre dans laquelle débouchent les tronçons de con- duit, un élément de régulation de débit percé d'un orifice de passage étant monté mobile dans la chambre pour définir une section de passage variable des gaz d'échappement. Ce dispositif de recirculation de gaz d'échappement présente une structure relativement complexe et encambrante. OBJET DE L'INVENTION Il serait donc intéressant de disposer d'un dispositif de recirculation des gaz d'échappement qui soit simple et compact. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un dispositif de recirculation de gaz d'échappement comprenant une voie refroidie et une voie non refroidie raccordées par un moyen de raccordement sélectif à un conduit pourvu d'une vanne comportant une chambre raccordée au conduit et recevant un élément de régulation de débit mobile et percé d'un orifice de passage pour définir une section de passage variable des gaz d'échappement, les voies refroidie et non refroidie ayant chacune une extré- mité débouchant sur une paroi de la chambre et l'élément de régulation étant monté en regard de cette paroi pour être mobile entre une première position extrême dans laquelle l'orifice de passage est en regard de la voie refroidie et une deuxième position extrême dans laquelle l'orifice de passage est en regard de la voie non refroidie, l'élément de régulation ayant une position intermédiaire dans laquelle l'élément de régulation obture les voies refroidie et non refroidie. Ainsi, le déplacement de l'élément de régulation de sa position intermédiaire vers sa première position extrême permet de réguler le débit des gaz d'échappement issus de la voie refroidie tandis que le déplacement de l'élément de régulation de sa position intermédiaire vers sa deuxième position extrême permet de réguler le débit des gaz d'échappement issus de la voie non refroidie. Il est ainsi assuré une régulation de débit dans le conduit. En outre, lorsque l'élément de régulation est dans l'une de ses positions extrêmes ou dans sa position intermédiaire, l'élément de régulation assure un raccordement sélectif des voies refroidie et non refroidie au conduit. La vanne assure de la sorte une double fonction de régulation de débit et de sélection de la voie raccordée au conduit. En outre, l'élément de régulation peut être dé- placé dans un plan perpendiculaire au flux des gaz d'échappement de sorte que les moyens de déplacement de l'élément de régulation ne supportent que de façon limitée les efforts exercés sur l'élément de régulation par les gaz d'échappement sous pression. Selon un mode de réalisation particulier, l'élé- ment de régulation est formé d'un disque monté dans la chambre pour pivoter entre ses deux positions extrêmes. Le déplacement du disque peut être obtenu de manière particulièrement simple au moyen d'un moteur électrique par exemple. Cette structure de la vanne est par- ticulièrement compacte. De préférence, les trois positions du disque sont à 120 les unes des autres. Cet agencement permet d'obtenir la plus forte section de passage pour un encombrement donné. Selon une caractéristique avantageuse, le disque et la paroi sont en contact par au moins une première collerette entourant l'orifice de passage et, de préférence, le disque et la paroi sont en contact également par au moins une deuxième collerette symétrique de la première collerette par rapport à un axe de rotation du disque. L'étanchéité est alors réalisée au niveau d'une surface relativement restreinte, à savoir le bord de la collerette, ce qui simplifie l'obtention d'une bonne étanchéité. En outre, la réalisation de plusieurs collerettes symétriques permet une répartition des efforts d'application du disque contre la paroi. Selon une autre caractéristique avantageuse, la vanne comprend un élément de rappel du disque en position intermédiaire et, de préférence, l'élément de rappel comprend deux ressorts de torsion reliés au disque et au corps pour exercer sur le disque des couples de rappel opposés. La vanne est alors dans son état d'obturation des deux voies en l'absence d'alimentation en énergie. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de mise en uvre particuliers non limita-tifs de l'invention. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un moteur thermique équipé d'un dispositif de recirculation des gaz d'échappement, - la figure 2 est une vue en coupe axiale d'une vanne conforme à l'invention pour la première position de l'élément de régulation, - la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 2 pour une deuxième position de l'élément de régulation, - la figure 4 est une vue de dessus de la paroi formant le siège de l'élément de régulation, - la figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 3 d'une vanne selon une variante de réalisation. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence à la figure 1, le dispositif de recirculation des gaz d'échappement, généralement désigné en 1, est destiné à équiper un moteur thermique 2 en étant raccordé d'une part, au conduit 3 d'échappement des gaz brûlés et, d'autre part, au conduit 4 d'admission d'air. Cet agencement est connu en lui-même. Le dispositif de recirculation 1 comprend une voie refroidie 5 et une voie non refroidie 6 qui sont connues en elles-mêmes et qui sont raccordées d'une part au conduit d'échappement 3 et, d'autre part, au conduit d'admission 4 par l'intermédiaire d'une vanne 7. En référence également aux figures 2 à 4, la vanne 7 comprend un corps 8 qui délimite une chambre 9 fermée par une bride 10 percée de conduits auxquels sont reliées des extrémités correspondantes des voies refroidie 5 et non refroidie 6. La bride 10 est fixée au corps 8 de manière amovible, par exemple au moyen de vis non visibles sur les figures, et forme une paroi de la cham- bre 9. La bride 10 comporte du côté de la chambre 9 une surface en saillie de laquelle s'étendent à 120 les unes des autres une première collerette 11 entourant le débouché de la voie refroidie 5, une collerette 12 entourant le débouché de la voie non refroidie 6 et une collerette 13 borgne. Les collerettes 11, 12 et 13 sont identiques. La chambre 9 est reliée au conduit d'admission 4 par un conduit de liaison 14 débouchant dans la chambre 9. La chambre 9 reçoit un élément de régulation de débit formé d'un disque 15 percé d'un orifice de passage 16 de section comparable à celle des voies refroidie 5 et non refroidie 6. Le disque 15 s'étend en regard des collerettes 11, 12, 13 et de la bride 10. Le disque 15 est solidaire d'une extrémité d'un arbre 17 dont une extrémi- té opposée est solidaire d'un secteur denté 18 entraîné en rotation par l'intermédiaire d'un moteur électrique 19 ici à courant continu. Le disque 15 peut ainsi être entraîné en rotation entre deux positions extrêmes, à savoir: - une première position extrême (représentée aux figures 2 et 3) dans laquelle l'orifice de passage 16 s'étend en regard de la collerette 11 et donc de la voie refroidie 5 (le disque 15 dégage alors la voie refroidie 5 et obture la voie non refroidie 6), et - une deuxième position extrême (non représentée) dans laquelle l'orifice de passage 16 se trouve en regard de la collerette 12 et donc de la voie non refroidie 6 (le disque 15 dégage alors la voie non refroidie 6 et obture la voie refroidie 5). Entre ces deux positions extrêmes, le disque 15 possède une position intermédiaire (non représentée) dans laquelle l'orifice de passage 16 se trouve en regard de la collerette 13, le disque 15 obturant les voies refroidie 5 et non refroidie 6. Les deux positions extrêmes et la position intermédiaire sont à 120 les unes des au- tres. Cet agencement à 120 permet pour un encombrement donné de disposer de la plus importante section de pas-sage. La vanne 7 comprend un élément de rappel du dis- que 15 en position intermédiaire. L'élément de rappel comprend deux ressorts de torsion 20, 21, hélicoïdaux et coaxiaux à l'arbre 17, ayant chacun une extrémité reliée au secteur denté 18 et une extrémité reliée au corps 8 pour exercer sur le secteur denté 18 et donc sur le dis- que 15 des couples de rappel opposés. L'arbre 17 est reçu dans le corps 8, non seule-ment à pivotement, mais également à coulissement de telle manière que le disque 15 soit mobile entre deux positions axiales, à savoir: - une première position (représentée à la figure 3) dans laquelle le disque 15 est appliqué contre les collerettes 11, 12, 13, les collerettes 11, 12, 13 formant le siège du disque 15, et - une deuxième position (représentée à la figure 2) dans laquelle le disque 15 est décollé des collerettes 11, 12, 13. La vanne 7 comprend des moyens de déplacement du disque 15 entre sa position appliquée et sa position dé-collée. Les moyens de déplacement comprennent une bobine 22 fixée sur le corps 8 de manière coaxiale à l'arbre 17 pour s'étendre en regard d'un plateau 23 en matériau magnétique solidaire en translation de l'arbre 17. La bobine 22 est reliée à des moyens d'alimentation en énergie électrique non représentés de telle manière que lorsque la bobine 22 est alimentée, elle attire le plateau 23 et déplace l'arbre 17 et le disque 15 vers la position appliquée du disque 15. Les moyens de déplacement comprennent également un organe de rappel du disque 15 en position décollée. L'organe de rappel comprend un ressort hélicoïdal de compression 24 qui est disposé coaxialement à l'arbre 17 entre le corps 8 et un plateau 25 fixe en translation et libre en rotation par rapport à l'arbre 17. En l'espèce, le plateau 25 est monté libre en rotation sur une douille 26 épaulée solidaire de l'arbre 17 et prend appui axiale-ment sur l'épaulement de la douille 26 et sur le plateau 23 par des patins de glissement ou des butées à aiguilles. Le ressort 24 repousse le plateau 25 contre une butée 27 solidaire du corps 8. La butée 27 définit la position décollée du disque 15. Le fonctionnement de la vanne va maintenant être décrit. Lorsque le moteur thermique 2 n'est pas en fonc- tionnement, le moteur électrique 19 et la bobine 22 ne sont pas alimentés. Le ressort 24 maintient le disque 15 en position décollée et les ressorts de torsion 20, 21 maintiennent le disque 15 en position intermédiaire. La gestion de la recirculation des gaz d'échappement est assurée de façon connue en elle-même par l'unité de contrôle moteur, ou une unité dédiée con-nue en elle-même, à laquelle est relié le moteur électrique 19 et au moins indirectement la bobine 22. Lorsque le moteur thermique 2 est dans une phase de recirculation des gaz d'échappement, le moteur électrique 19 est commandé de manière à amener le disque 15 vers l'une ou l'autre de ses deux positions extrêmes selon que la voie refroidie 5 ou la voie non refroidie 6 doit être raccordée au conduit d'admission 4 par le con- duit de liaison 14. On comprend que, lorsque le disque 15 est dans l'une de ses deux positions extrêmes, il assure un débit maximum puisque l'orifice de passage 16 se trouve complètement en regard de l'une des deux voies 5, 6. En revanche, lorsque le disque 15 se trouve entre sa position intermédiaire d'obturation et l'une de ses posi- tions extrêmes, l'orifice de passage 16 se trouve seule-ment partiellement en regard de l'une des deux voies de sorte que le disque 15 masque une partie de cette voie. Le disque 15 réduit ainsi la section de passage du flux de gaz d'échappement issu de la voie en question et per-met alors une régulation du débit. On notera que le disque 15 étant en position dé-collée lorsque le moteur thermique est en phase de recirculation, il subsiste une fuite au niveau du débouché de la voie en regard de laquelle le disque 15 s'étend pour l'obturer. Cette fuite a un débit négligeable. Lorsque le disque 15 pivote entre ses positions extrêmes, il n'est pas appliqué contre les collerettes 11, 12, 13. Ceci permet de limiter le frottement et donc l'usure des pièces en contact. La détection de la position angulaire du disque 15 est réalisée de manière classique. En dehors des phases de recirculation des gaz d'échappement, le moteur électrique 19 amène le disque 15 dans sa position intermédiaire la bobine 22 est alimentée et maintient le disque 15 en position appliquée. Pour déplacer le disque 15 entre ses différentes positions angulaires en cas de retour en phase de recirculation, l'alimentation de la bobine 22 est préalable- ment coupée de manière que le ressort 24 puisse amener le disque 15 en position décollée puis le moteur électrique 19 est alimenté pour déplacer le disque 15 dans la position recherchée. La présence des collerettes 11, 12, 13 permet de simplifier la réalisation d'une étanchéité entre le dis- que 15 et le siège de celui-ci et d'équilibrer les ef- forts qui s'exercent sur le disque 15 lorsque celui-ci est en position appliquée. La vanne 7 assure une double fonction de régula- tion de débit et de sélection de la voie 5, 6 raccordée au conduit 14. En outre, le disque 15 étant déplacé dans un plan perpendiculaire au flux des gaz d'échappement, les moyens de déplacement du disque 15 ne supportent que de façon limitée les efforts exercés sur le disque 15 par les gaz d'échappement sous pression. Lorsque le moteur thermique 2 est arrêté, l'alimentation de la bobine 22 est coupée de sorte que le ressort 24 repousse le disque 15 en position décollée. Il est ainsi évité que des particules ou agglomérats conte- nus dans les gaz d'échappement ne viennent coller le dis-que 15 sur la bride 10. Selon une variante représentée à la figure 5, l'organe de rappel du disque 15 en position décollée comprend un aimant permanent 27, de forme circulaire, fixé en périphérie du plateau 23 en regard d'une platine magnétique 28 fixe en translation et libre en rotation par rapport au corps 8. La platine magnétique 28 est coaxiale à l'arbre 17 et est fixée au corps 8 par un palier de guidage en rotation et des butées axiales à aiguilles. Le plateau 23 est en matériau magnétique. L'aimant permanent 27 a un diamètre supérieur à celui de la bobine 22. L'aimant permanent 27 est associé à une armature 29 de circulation du flux magnétique engendré par l'aimant permanent 27 de manière que l'aimant permanent 27 engendre une force d'attraction de la platine magnétique 28. L'armature 29 comprend, de façon connue en soi, une section saturante restreignant le flux engendré par l'aimant permanent 27 de manière à limiter l'accroisse- ment de la force d'attraction produite par l'aimant per- manent 27 à mesure que l'aimant permanent se rapproche de la platine 28. Ceci facilite le déplacement du disque 15 par la bobine 22 lorsque celle-ci est alimentée pour dé- placer le disque 15 en position appliquée contre les col- lerettes 11, 12, 13. Ainsi, lorsque la bobine 22 est alimentée, elle attire le plateau 23 et amène le disque 15 en position appliquée. Lorsque l'alimentation de la bobine 22 est coupée, l'aimant permanent 27 attire la platine 28 et entraîne le disque 15 en position décollée. La différence de diamètre entre l'aimant permanent 27 et la bobine 22 est telle que l'aimant permanent 27 et la bobine 22 sont écartés l'un de l'autre de ma- nière que l'aimant permanent 27 ne soit que peu, ou pas, soumis au champ magnétique engendré par la bobine 22. Dans cette variante, le secteur denté entraîné par le moteur électrique 19 est solidaire du plateau 23. Les ressorts de torsion 20, 21, hélicoïdaux et coaxiaux à l'arbre 17, ont chacun une extrémité reliée à une partie solidaire en rotation de l'arbre 17 et une extrémité reliée au corps 8 pour exercer sur l'arbre 17 et donc sur le disque 15 des couples de rappel opposés. Dans cette variante également, la surface de la bride 10 s'étendant du côté de la chambre 9 est lisse et le disque 15 possède trois collerettes en saillie (seules deux collerettes sont visibles sur la figure 5) , une collerette entourant l'orifice de passage 16 et deux collerettes borgnes. Le fonctionnement de la vanne conforme à cette variante est identique à celui précédemment décrit. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des va-riantes de réalisation sans sortir du cadre de l'inven- tion tel que défini par les revendications. En particulier, l'élément de régulation pourrait avoir une structure différente de celle décrite et être par exemple constituée d'une plaque coulissante. En outre, les voies 5 et 6 peuvent être raccor- dées directement à la chambre 9 par des embouts de con- nexion agencés extérieurement sur le corps 8. Les collerettes 11, 12, 13 sont facultatives. La vanne 7 peut être montée en amont des voies refroidie et non refroidie et non en aval comme représen- té sur la figure 1. En phase de recirculation, on peut prévoir d'amener le disque 15 en position appliquée une fois celui-ci dans la position angulaire recherchée raccordant une des voies au conduit 14 si l'on ne souhaite pas qu'existe une fuite sur l'autre voie. En cas de modification de la position angulaire, le disque 15 est préalablement décollé puis, après pivotement, ramené en position appliquée. REVENDICATIONS 1. Dispositif de recirculation de gaz d'échappement comprenant une voie refroidie (5) et une voie non refroidie (6) raccordées par un moyen de raccordement sélectif (7) à un conduit (14) pourvu d'une vanne (7) comportant une chambre (9) raccordée au conduit et recevant un élément de régulation de débit (15) mobile et percé d'un orifice de passage (16) pour définir une section de passage variable des gaz d'échappement, caractérisé en ce que les voies refroidie et non refroidie ont chacune une extrémité débouchant sur une paroi (10) de la chambre et en ce que l'élément de régulation est monté en regard de cette paroi pour être mobile entre une première position extrême dans laquelle l'orifice de passage est en regard de la voie refroidie et une deuxième position extrême dans laquelle l'orifice de passage est en regard de la voie non refroidie, l'élément de régulation ayant une position intermédiaire dans laquelle l'élément de régula- tion obture les voies refroidie et non refroidie. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de régulation est formé d'un disque (15) monté dans la chambre (9) pour pivoter entre ses deux positions extrêmes. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les trois positions du disque (15) sont à 120 les unes des autres. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le disque (15) et la paroi (10) sont en contact par au moins une première collerette (11) entourant l'orifice de passage (16). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le disque (15) et la paroi (10) sont en contact également par au moins une deuxième collerette (12, 13) symétrique de la première collerette (11) par rapport à un axe de rotation du disque. 6. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la vanne (7) comprend un élément (20, 21) de rappel du disque (15) en position intermédiaire. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément de rappel comprend deux ressorts de torsion (20, 21) reliés au disque (15) et au corps (8) pour exercer sur le disque des couples de rappel opposés. 8. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le disque (15) est mobile axialement entre une position appliquée contre la paroi (10) et une position décollée de la paroi et en ce que la vanne (7) comprend des moyens de déplacement (24; 27) du disque entre ses deux positions axiales.