Brevet FR2904055A1 — publié le 20080125

La présente invention concerne une soupape de recirculation de gaz vers une ligne d'admission d'air d'un moteur à combustion interne. Une telle soupape est par exemple employée pour le recyclage des gaz de carter, tel que décrit dans le brevet US 6 158 423, c'est-à-dire dans le cadre d'un système de ventilation forcée grâce auquel les vapeurs produites dans le carter (dits gaz de "blow by") sont introduites dans la tubulure d'admission du moteur, se mélangent au carburant et à l'air et passent dans les chambres de combustion, d'où elles sont évacuées par le système d'échappement. Le recyclage des gaz de carter permet d'éviter l'échappement des gaz de carter dans l'atmosphère. Cette soupape comprend un corps de soupape séparé, par une membrane élastique, en une chambre extérieure à la pression atmosphérique, et une chambre intérieure comprenant un conduit d'arrivée de gaz provenant du carter du moteur et un conduit de recirculation des gaz vers la ligne d'admission d'air du moteur. La membrane est munie d'une tête de soupape venant en appui contre un siège de soupape solidaire du conduit de recirculation, à l'encontre de l'action de rappel d'un ressort de compression interposé entre la tête de soupape et son siège, dans une position de fermeture du conduit de recirculation correspondant à une déformation de la membrane dans le sens d'une contraction volumique de la chambre intérieure. La soupape permet de maintenir le carter en dépression (généralement entre 0 et de -20 à -30 mb) par rapport au milieu extérieur quels que soit les points de fonctionnement du moteur. Sous certaines conditions climatiques ou de fonctionnement, en cas par exemple de gel, il se peut que le conduit de recirculation des gaz de carter vers la ligne d'admission du moteur vienne à se boucher en partie ou totalement, empêchant alors la ventilation du moteur et le recyclage des gaz de carter. Cette obstruction fait augmenter la pression dans le carter et peut provoquer une destruction du moteur pouvant nuire à la sécurité. Par mesure de sécurité, il est couramment prévu un dispositif additionnel sous la forme d'une soupape de sécurité ouvrant ou fermant un conduit d'évacuation des gaz vers l'atmosphère en cas de surpression dans le carter. II faut donc prévoir l'assemblage de deux dispositifs distincts dans le compartiment du moteur, l'un consacré à la recirculation des gaz et l'autre à la sécurité. 2904055 2 La présente invention vise à éviter cet inconvénient en proposant une soupape de recirculation de gaz vers une ligne d'admission d'air d'un moteur à combustion interne, qui puisse limiter la pression dans sa chambre intérieure en cas de mauvaise recirculation ou d'absence de recirculation, tout 5 en conservant une structure simple et compacte. A cet effet, l'invention a pour objet une soupape de recirculation de gaz telle que présentée ci-dessus, et dans laquelle la chambre intérieure du corps de soupape comprend un conduit d'évacuation de gaz vers l'atmosphère dont un obturateur est susceptible d'être retiré, à l'encontre de l'action de 10 rappel d'un ressort de compression interposé entre l'obturateur et un support de guidage de ressort, par au moins un bras de liaison sélective à la membrane lors d'une déformation de la membrane dans le sens d'une expansion volumique de la chambre intérieure. Ainsi, une éventuelle obstruction du conduit de recirculation 15 provoque, dans un mode de fonctionnement supplémentaire "dégradé" de la soupape, une surpression et donc une déformation de la membrane dans le sens d'une expansion du volume de la chambre intérieure. Ceci s'accompagne d'un mouvement de translation du ou des bras de liaison qui retire l'obturateur du conduit d'évacuation des gaz à l'atmosphère. 20 Dans une forme de réalisation, le siège de soupape est ménagé sur ledit support de guidage de ressort, lequel assure également un guidage du ressort de rappel de la tête de soupape. Selon une possibilité, chaque bras de liaison sélective est solidaire, respectivement, de la membrane ou de l'obturateur, et comporte une extrémité 25 formant crochet destinée à s'engager dans une lumière correspondante, respectivement, de l'obturateur ou d'une paroi solidaire de la membrane, de forme allongée selon l'axe de déplacement de l'obturateur et se terminant par une rampe de préhension par le crochet du bras. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la 30 description qui suit, en référence au dessin schématique annexé qui représente un exemple de réalisation de cette soupape de recirculation de gaz. La figure 1 est une vue en coupe d'une soupape de recirculation selon l'invention dans une première position de fonctionnement normal, ouverte. 35 La figure 2 est une vue analogue à la figure 1 dans une seconde position de fonctionnement normal, fermée. 2904055 3 La figure 3 est une vue analogue aux figures 1 et 2 dans une position de fonctionnement dégradé. La figure 4 représente schématiquement la soupape précédente disposée en sortie d'un déshuileur. 5 La soupape représentée sur les figures 1 à 4 comporte un couvercle 1 venant fermer un corps de soupape 7 de forme cylindrique d'axe général A réalisé par injection en une matière thermoplastique. Le corps de soupape 7 est séparé, par une membrane 2 réalisée en une matière élastomère, en une chambre extérieure (du côté du couvercle 10 1) à la pression atmosphérique, et une chambre intérieure comprenant un conduit d'arrivée de gaz 15 et un conduit de recirculation de gaz 6. La membrane 2 est munie d'une tête de soupape 13 qui vient en appui contre un siège de soupape 14 solidaire du conduit de recirculation 6, à l'encontre de l'action de rappel d'un ressort de compression 5 interposé entre la 15 tête de soupape 13 et son siège 14, dans une position de fermeture du conduit de recirculation 6 correspondant à une déformation de la membrane 2 dans le sens d'une contraction volumique de la chambre intérieure (voir figure 2). Un mode de fonctionnement normal de cette soupape de recirculation est détaillé ci-dessous. 20 Lorsque la dépression interne entre les conduits d'arrivée 15 et de recirculation 6 est supérieure à un seuil prédéterminé (voir figure 2), la membrane 2 se déforme dans une position de fonctionnement avancée, basse (sur la figure) par rapport à l'axe A du corps de soupape 7. La tête de soupape 13 vient en contact avec son siège 14 de 25 manière à obturer momentanément le conduit de recirculation 6. Ceci évite d'aspirer trop fort des gaz qui pourraient alors ne plus être propres du fait d'une trop grande vitesse d'aspiration. Quand la dépression interne est inférieure audit seuil, la membrane 2 revient en position d'équilibre non déformée (voir figure 1), et la soupape de 30 recirculation est ouverte. L'oscillation de la membrane 2 entre ces positions d'équilibre et avancée est très rapide (à fréquence élevée), de sorte que la dépression interne est régulée en permanence et de manière lissée. Par ailleurs, la chambre intérieure du corps de soupape 7 35 comprend un conduit d'évacuation de gaz vers l'atmosphère 11 dont un obturateur 3 peut être retiré, à l'encontre de l'action de rappel d'un ressort de 2904055 4 compression 4 interposé entre l'obturateur 3 et un support de guidage de ressort 12, par deux bras de liaison sélective 9 solidaires de la membrane 2 lors d'une déformation de la membrane 2 dans le sens d'une expansion volumique de la chambre intérieure (voir figure 3). 5 Les bras de liaison 9 sont surmoulés lors de la fabrication de la membrane 2 ou soudés ou clippés à cette dernière. Un joint d'étanchéité 8 est surmoulé sur l'obturateur 3 pour, en mode de fonctionnement normal (voir figures 1 et 2), assurer une obturation hermétique à l'embouchure du conduit d'évacuation 11. 10 Le siège de soupape 14 est ménagé sur le support de guidage de ressort 12, lequel assure également un guidage du ressort 5 de rappel de la tête de soupape 13. Ainsi, le support de guidage 12 assure à la fois le guidage du ressort 4 de rappel de l'obturateur 3 et celui du ressort 5 de rappel de la tête de 15 soupape 13, afin d'éviter un désaxage de ces ressorts 4 et 5 lors du fonctionnement ou lors de vibrations. Chaque bras 9 de la membrane 2 comporte une extrémité formant crochet 10 destinée à s'engager dans une lumière latérale correspondante de l'obturateur 3, de forme allongée selon l'axe A et se terminant par une rampe 20 de préhension par le crochet du bras 10. La longueur des lumières latérales de l'obturateur 3 est adaptée pour permettre aux crochets 10 de coulisser dans celles-ci de manière à autoriser l'avancée de la membrane 2 dans la chambre intérieure pour la fermeture du conduit de recirculation 6 en mode de fonctionnement normal 25 (voir figure 2). Ces dispositions permettent à la soupape de fonctionner dans un mode de sécurité, dit de fonctionnement "dégradé", illustré sur la figure 3, autorisant une évacuation des gaz à l'atmosphère lorsque le conduit de recirculation 6 est partiellement ou totalement bouché. 30 En effet, la surpression dans la chambre intérieure du corps 7 résultant d'une obstruction du conduit de recirculation 6 entraîne une déformation de la membrane 2 dans une position haute (sur le dessin) en butée contre le couvercle 1, et par conséquent une translation, dans le même sens, des bras 9, lesquels agrippent l'obturateur 3 au moyen des crochets 10 35 et soulèvent ce dernier de manière à supprimer l'étanchéité entre le joint 8 et le conduit d'évacuation 11. 2904055 5 En plus d'être compacte, la soupape de recirculation de gaz selon l'invention est constituée d'un nombre réduit de composants qui sont de fabrication et d'assemblage simple, et elle est donc peu coûteuse à produire. II est en outre facile d'ajuster, par le seul choix des ressorts de 5 rappel 4 et 5, les seuils de pression dans la chambre intérieure à partir desquels les conduits de recirculation 6 et d'évacuation 11 s'ouvrent. Cette soupape peut être disposée en sortie d'un déshuileur D de moteur à combustion interne, pour le recyclage des gaz de carter (voir figure 4). Le corps de soupape 7 et le couvercle 1 sont par exemple réalisés en une 10 matière polyamide ayant des tenues mécaniques entre -30 C et +150 C. La soupape est disposée après des séparateurs d'huile S, de sorte que, en mode de fonctionnement dégradé, ne soient évacués au travers du conduit 11 vers l'atmosphère extérieur que des gaz propres. Comme il va de soi, et comme il ressort de ce qui précède, 15 l'invention ne se limite pas au seul exemple de réalisation décrit ci-dessus; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. D'autres moyens de solidarisation sélective entre les bras de liaison 9 et l'obturateur 3 sont notamment envisageables comme des glissières ou 20 autre moyen d'accrochage mécanique. Cette soupape peut aussi être disposée en sortie d'un filtre à air. REVENDICATIONS 1. Soupape de recirculation de gaz vers une ligne d'admission d'air d'un moteur à combustion interne, dont un corps de soupape (7) est séparé, par une membrane élastique (2), en une chambre extérieure à la pression atmosphérique, et une chambre intérieure comprenant un conduit d'arrivée de gaz (15) et un conduit de recirculation de gaz (6), ladite membrane (2) étant munie d'une tête de soupape (13) apte à venir en appui contre un siège de soupape (14) solidaire du conduit de recirculation (6), à l'encontre de l'action de rappel d'un ressort de compression (5) interposé entre la tête de soupape (13) et son siège (14), dans une position de fermeture du conduit de recirculation (6) correspondant à une déformation de la membrane (2) dans le sens d'une contraction volumique de la chambre intérieure, caractérisée en ce que la chambre intérieure du corps de soupape (7) comprend un conduit d'évacuation de gaz vers l'atmosphère (11) dont un obturateur (3) est susceptible d'être retiré, à l'encontre de l'action de rappel d'un ressort de compression (4) interposé entre l'obturateur (3) et un support de guidage de ressort (12), par au moins un bras (9) de liaison sélective à la membrane (2) lors d'une déformation de la membrane (2) dans le sens d'une expansion volumique de la chambre intérieure. 2. Soupape de recirculation de gaz selon la revendication 1, caractérisée en ce que le siège de soupape (14) est ménagé sur ledit support de guidage de ressort (12), lequel assure également un guidage du ressort (5) de rappel de la tête de soupape (13). 3. Soupape de recirculation de gaz selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que chaque bras de liaison sélective (9) est solidaire, respectivement, de la membrane (2) ou de l'obturateur (3), et comporte une extrémité formant crochet (10) destinée à s'engager dans une lumière correspondante, respectivement, de l'obturateur (3) ou d'une paroi solidaire de la membrane (2), de forme allongée selon l'axe (A) de déplacement de l'obturateur (3) et se terminant par une rampe de préhension par le crochet du bras (10). 4. Soupape de recirculation de gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, disposée en sortie d'un déshuileur (D) de moteur à 35 combustion interne, pour le recyclage des gaz de carter.