Brevet FR2917802A1 — publié le 20081226

CFR0278 Vanne de recirculation de gaz d'échappement L'invention concerne une vanne de recirculation de gaz d'échappement. Elle concerne plus particulièrement une vanne couportant au moins une entrée et au moins une première et une deuxième sorties pour des gaz d'échappement recirculés et des moyens de répartition desdits gaz d'échappements vers lesdites sorties, lesdits moyens autorisant une régulation du débit de gaz d'échappement recirculés. Une telle vanne est utilisée dans un circuit de recirculation de gaz d'échappement qui permet de réinjecter une partie des gaz d'échappement dans le circuit d'air d'admission d'un moteur de véhicule automobile et notamment dans le cas d'un moteur de type diesel. En effet, il a été montré qu'un moteur chaud émet moins de particules polluantes. Ainsi, il est connu d'accélérer le processus de réchauffement du moteur en utilisant des gaz chauds et notamment des gaz d'échappement. Ces gaz d'échappement sont prélevés sur le circuit d'échappement du moteur puis réinjectés au niveau de l'admission du moteur. De même, lorsque le moteur est chaud, une partie des gaz d'échappement continue à être prélevée pour être réinjectée dans l'admission du moteur Ainsi, les gaz d'échappement circulent une deuxième fois dans le moteur ce qui a pour 1 effet de diminuer les particules polluantes émises par le véhicule automobile. Les gaz d'échappement ainsi prélevés sont appelés gaz 5 d'échappement recirculés ou encore EGR (Exhaust Gas Recirculated). Une vanne telle que décrite plus haut est connue du document FR 2 883 038. Dans ce document, la vanne est équipée d'un 10 élément de régulation de débit d'EGR comportant un disque percé d'orifices qui permet de diriger les EGR vers les différentes sorties de la vanne. L'élément de régulation comporte, en outre, un arbre entraînant le disque en rotation. 15 Un tel élément de régulation comporte de nombreuses pièces qu'il faut assembler entre elles. De plus, lors de l'assemblage de l'élément de régulation dans une vanne, il est nécessaire d'indexer le disque percé pour que les 20 orifices de ce dernier coïncident bien avec les sorties de la vanne. Une telle vanne n'est donc pas aisée à fabriquer. L'invention vise à améliorer la situation. 25 Elle propose à cet effet une vanne comportant au moins une entrée et au moins une première et une deuxième sorties pour des gaz d'échappement recirculés et des moyens de répartition desdits gaz d'échappements vers lesdites sorties, lesdits moyens autorisant une régulation du débit de gaz 30 d'échappement recirculés à travers au moins une desdites sorties. Selon l'invention, les moyens de répartition sont mobiles en translation entre une première position en laquelle la vanne est apte à autoriser le passage desdits gaz d'échappements recirculés dans la première sortie et une seconde position en laquelle la vanne est apte à autoriser le passage desdits gaz d'échappements recirculés dans la seconde sortie. Il pourra s'agir soit d'une translation simple, soit d'un mouvement combinant simultanément une translation et une rotation ou autrement dit un mouvement hélicoïdal. L'utilisation d'un moyen de régulation de débit mobile en translation permet de simplifier le montage de la vanne et ainsi de réduire son coût de fabrication. 15 D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description à titre illustratif et non limitatif d'exemples issus des figures sur les dessins annexés dans lesquels : 20 La figure 1 représente de manière schématique un circuit de recirculation des gaz d'échappement équipé d'une vanne selon l'invention. La figure 2 représente de manière schématique et en vue de 25 coupe une vanne selon l'invention. Les figures 3A et 3B représentent de manière schématique et en vue de coupe une vanne selon un autre mode de réalisation de l'invention et selon deux positions différentes. La figure 4 représente une vue de coté et en coupe d'une des sorties de la vanne. 30 Comme illustré à la figure 1 et selon un exemple d'utilisation d'une vanne 10 conforme à l'invention, un circuit de recirculation des gaz d'échappement permet un passage des gaz d'échappement recirculés (EGR) entre un conduit d'échappement 4 et un conduit d'admission d'air 2 d'un moteur 6 de véhicule automobile. Le circuit de recirculation comporte un conduit dit d'entrée 10 8 reliant le conduit d'échappement 4 à une entrée 12 de la vanne 10. La vanne 10 est équipée d'au moins deux sorties 14 et 16 appelés respectivement première et deuxième sorties. La première sortie 14 de la vanne 10 communique avec un conduit dit de court-circuit 18. La première sortie 14 est aussi appelée sortie court-circuit. 20 La deuxième sortie 16 de la vanne 10 est reliée avec un conduit dit d'échange 20 sur lequel est adjoint un échangeur de chaleur 22. La deuxième sortie 16 est aussi appelée sortie d'échange. 25 Le conduit de court-circuit 18 et le conduit d'échange 20 se rejoignent pour former un conduit dit de sortie 24. Ce conduit de sortie 24 relie le circuit de recirculation au conduit d'admission moteur 2. 30 Autrement dit, le circuit de recirculation est muni d'une conduite d'entrée sur laquelle est située la vanne 10. Suite à cette vanne, le circuit se dédouble en une première et une 15 seconde branches ou voies. Une première branche comporte un conduit et est aussi dite branche chaude. La deuxième branche comporte, quant à elle, au moins un conduit avec lequel est associé un échangeur de chaleur et est aussi dite branche froide. Les deux branches se rejoignent en une seule conduite de sortie. La figure 2 représente de manière schématique une vanne 10 selon l'invention. La vanne 10 est ici représentée dans une 10 position dite de fermeture totale. La vanne 10 est une vanne apte à répartir et à doser les EGR dans la branche chaude ou froide du circuit de recirculation tel qu'exposé précédemment. Pour cela, elle comporte un 15 corps de vanne muni d'une entrée 12, d'au moins deux sorties 14 et 16 et une chambre d'accueil 34. Les deux sorties 14 et 16 sont respectivement appelées première sortie ou sortie de court-circuit et deuxième 20 sortie ou sortie d'échange. La vanne 10 du mode de réalisation représenté à la figure 2 comporte, par exemple, un plan de symétrie A-A. 25 La chambre d'accueil 34 permet, par l'intermédiaire d'un canal, une mise en communication de l'entrée 12 avec les sorties 14 et 16. La chambre d'accueil 34 est pourvue de deux extrémités 36-1 et 36-2 opposées et situées respectivement à proximité des sorties 14 ou 16. 30 La vanne 10 comporte en outre des moyens de répartition des EGR vers les sorties 14 et 16, ces moyens autorisent une régulation du débit EGR à travers au moins une des sorties 14 et 16. Dans un mode de réalisation, ces moyens de répartition 5 autorisent une régulation du débit EGR à travers la première et la seconde sorties. Ces moyens de répartition sont logés dans la chambre d'accueil 34 et sont mobiles en translation entre une 10 première position en laquelle la vanne 10 est apte à autoriser le passage desdits gaz d'échappements recirculés dans la première sortie 14 et une seconde position en laquelle la vanne 10 est apte à autoriser le passage desdits gaz d'échappements recirculés dans la seconde sortie 16. 15 La vanne 10 permet ainsi non seulement de répartir les EGR dans la branche choisie (chaude ou froide) mais aussi de doser la quantité d'EGR qui est envoyée dans cette branche, et ceci au moins quand les EGR sont envoyés dans la branche 20 froide. Ce résultat est obtenue en gérant la position du moyen mobile entre l'une ou l'autre des première ou seconde sorties 14 et 16. 25 Autrement dit, une vanne selon l'invention permet de regrouper dans un seul et unique composant la fonction de répartition des EGR dans les différentes branches du circuit de recirculation des EGR et la fonction de régulation de 30 débit des EGR dans ces mêmes branches et ceci au moins quand la branche sélectionnée est la branche froide. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 2, les moyens de répartition sont réalisés sous la forme d'un piston 26. Le piston 26 comporte un corps sensiblement cylindrique 28 muni de bras 30. Le piston 26 est monté coulissant dans le corps de vanne et plus précisément dans la chambre d'accueil 34. 1l est 10 déplacé par des moyens d'actionnement non représenté. Les moyens d'actionnement peuvent être constitués, par exemple, par des vis sans fin entraînées en rotation par des actionneurs extérieurs à la vanne 10. Le piston 26 est apte à obturer l'entrée 12 de la vanne 10 dans la position de fermeture totale. Dans ce mode de réalisation, la fermeture de l'entrée 12 est obtenue grâce à une paroi latérale 32 du corps 28. 20 Dans un tel cas, deux segments d'étanchéité 40, dont la forme spécifique sera décrite plus loin, sont en contact avec la paroi latérale 32 du corps 28 du piston. Ils permettent de renforcer l'étanchéité entre l'entrée 12 de la 25 vanne 10 et les sorties 14 et 16. Les segments d'étanchéité 40 pourront aussi être appelés segments de compression. Le corps 28 comporte en outre au moins deux autres parois longitudinales 38-1 et 38-2 prévues de part et d'autre de la 30 paroi latérale 32. 15 Dans l'exemple représenté, les deux parois 38-1 et 38-2 sont diamétralement opposées par rapport au plan de symétrie A-A de la vanne 10. Les bras 30 du piston 26 font saillie du corps 28 et s'étendent vers les extrémités 36-1 et 36-2 de la chambre d'accueil 34, c'est-à-dire en direction des sorties 12 et 14. Les bras 30 sont parallèles entre eux. Dans le mode de réalisation représenté, les bras 30 sont au nombre de huit. Ils sont répartis en deux sous-groupes de quatre bras. Chaque sous-groupe se situe de part et d'autre du plan de symétrie A-A de la vanne 10, c'est-à-dire de part et d'autre de l'entrée 12, quand la vanne 10 est en position 15 de fermeture totale. Autrement dit, les bras 30 de chaque sous-groupe se déploient, dans des directions opposées, depuis les parois longitudinales 38-1 et 38-2 du corps 28 vers les extrémités 20 36-1 ou 36-2 de la chambre d'accueil 34, c'est-à-dire en prolongeant le corps 28. Le corps 28 est défini au moins en partie par une portion de cylindre. Les bras 30 sont portés par des génératrices dudit 25 cylindre. Autrement dit, les bras 30 se situent sur la bordure ou la périphérie du corps 28. Les segments d'étanchéité 40 sont reçus dans deux gorges 30 annulaires situées de part et d'autre de l'entrée 12 et qui sont ménagées dans le corps de vanne autour de la chambre d'accueil 34. Dans le mode de réalisation représenté, la vanne est équipée de deux segments d'étanchéité 40. Les segments d'étanchéité 40 sont situés respectivement de chaque coté du plan de symétrie A-A de la vanne 10 en direction des sortie 14 et 16. Les bras 30 sont prévus aptes à coopérer avec les segments d'étanchéité 40 et lesdits bras 30 ont pour fonction d'exercer une force radiale sur lesdits segments d'étanchéité 40. Les bras 30 permettent de la sorte le maintien en position fixe des segments d'étanchéité 40 lors du déplacement du piston. Ici, la position fixe est située dans la gorge annulaire c'est-à-dire de manière interne au corps de vanne. Ainsi, lorsque l'une des deux sorties est ouverte, les bras 30 s'étendant vers ladite sortie ouverte maintiennent le segment d'étanchéité situé du coté de ladite sortie ouverte. La paroi latérale du corps du piston sera, quant à lui, en contact avec le segment d'étanchéité situé du coté de l'autre sortie, c'est-à-dire du coté de la sortie obturée. Grâce auxdits bras, le contact entre le piston 26 et les segments 40 permet d'avoir un frottement constant entre ces différentes pièces, tout le long de la course du piston. Les segments d'étanchéité 40 sont réalisés dans une matière rigide et résistante à la température des EGR et qui pourra être réalisée, par exemple, dans les mêmes matières que celles utilisées pour les segments prévus sur les pistons présents dans les chambres de combustion d'un moteur. Les figures 3A et 3B représentent de manière schématique une 5 vanne 10 selon un autre mode de réalisation de l'invention. La figure 3A représente une vanne selon l'invention en position de fermeture totale. 10 Dans ce mode de réalisation, la chambre d'accueil 34 de la vanne 10' comporte un évidement 42 situé en vis-à-vis de l'entrée 12 pour les EGR et ménagé sur le pourtour du corps de vanne. Cet évidement permet de créer un espace entre le piston 36 et la chambre d'accueil 34. 15 Ainsi, la pression des EGR à l'intérieur de la vanne 10 est mieux répartie tout autour du piston 36. Cela permet une meilleure répartition des efforts et une diminution des frottements lors du déplacement du piston. Dans cet exemple de réalisation, les bras 30 de la vanne 10' sont dans une position angulaire différente par rapport au monde de réalisation de la figure 2. Leur fonction reste la meme. Les autres éléments composant la vanne 10' sont identiques et comportent les mêmes références. Sur la figure 3B, la vanne 10' est représentée dans une 30 position dite d'ouverture de la voie froide ou voie d'échange. 20 25 Dans une telle position, les EGR, après être entrés dans la vanne 10', sont dirigés vers la sortie d'échange 16 de la vanne 10'. Pour ce faire, le piston 26 est déplacé de manière à obturer la sortie de court-circuit 14 et à laisser passer les EGR, selon un débit donné, dans la sortie d'échange 16. Les bras 30-2 du piston 26 situés du coté de la deuxième sortie 16 sont en contact avec le segment d'étanchéité 40-2 ce qui permet à ce dernier de rester en place dans sa gorge annulaire. Le segment d'étanchéité 40-1 situé du coté de la sortie de dérivation 14 est, quant à lui, en contact avec la paroi latérale 32 du corps 28 du piston. On renforce ainsi l'étanchéité entre l'entrée 12 de la vanne 10 et la sortie 14. La figure 4 représente l'une des sorties 14 ou 16 de la vanne 10 ou 10' vue de coté. Comme déjà indiqué précédemment, le segment d'étanchéité 40 est assujetti dans une rainure du corps de la vanne 10. Ici, le segment d'étanchéité 40 est réalisé sous la forme d'une rondelle ouverte ou fendue. Par effet ressort, lors du déplacement du piston, le segment 40 aura ainsi toujours tendance à rester serrer ce qui permet au segment de rester en contact avec la paroi 32 du corps 28 et/ou les bras 30 du piston 26. Comme indiqué plus haut, la première sortie 14 de la vanne 10 communique avec le conduit de court-circuit 18 et la deuxième sortie 16 de la vanne 10 communique avec le conduit d'échange 20 sur lequel est greffé l'échangeur de chaleur 22. En fonction du régime moteur, toute ou partie des EGR peuvent emprunter le circuit de recirculation. Ainsi, dans un mode de fonctionnement dit mode de fonctionnement en charge partiel, les EGR empruntent la conduite d'entrée 8 du circuit de recirculation et pénètrent dans la vanne 10 par son entrée 12. Ils sont ensuite dirigés vers la conduite d'échange 20 du circuit de recirculation en empruntant la sortie d'échange 16 de la vanne 10. Une fois arrivés dans cette conduite 20, les EGR traversent l'échangeur de chaleur dans lequel ils sont refroidis avant d'être réinjectés par l'intermédiaire de la conduite de sortie 24 dans le circuit d'admission 2. Dans un tel mode de fonctionnement, le piston 26 est déplacé de manière à obturer la sortie de court-circuit 14 et à laisser passer les EGR, selon un débit donné, dans la sortie d'échange 16. Dans ce mode de fonctionnement qui est illustré à la figure 3B, la vanne 10 interdit tout passage des EGR dans le conduit de court-circuit 18. 30 En cas de faible charge du moteur, de phase de démarrage du moteur (autrement appelée phase de warm-up ), les EGR empruntent la conduite d'entrée 8 du circuit de25 recirculation et pénètrent dans la vanne 10 par son entrée 12. Ils sont ensuite dirigés vers la conduite de court-circuit 18 du circuit de recirculation en empruntant la sortie de court-circuit 14 de la vanne 10. Les EGR sont ensuite injectés par l'intermédiaire de la conduite de sortie 24 dans le circuit d'admission 2. Dans un tel mode de fonctionnement, le piston 26 est déplacé de manière à obturer la sortie d'échange 16 et à laisser passer les EGR, selon un débit donné, dans la sortie de court-circuit 14. Dans ce mode de fonctionnement, la vanne 10 interdit tout passage des EGR dans le conduit d'échange 20. Dans un mode de fonctionnement dit mode de fonctionnement en pleine charge, et qui est représenté aux figures 2 et 3A, le piston 26 est placé de manière à obturer l'entrée 12 de la vanne 10 empêchant ainsi toute circulation des EGR dans le circuit de recirculation. Ce mode de fonctionnement dit de fermeture totale est défini par un calculateur du moteur. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits ci avant, seulement à titre d'exemples, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après. Les variantes décrites précédemment peuvent être prises séparément ou en combinaison les unes avec les autres. Revendications 1. Vanne comportant au moins une entrée (12) et au moins une première (14) et une deuxième (16) sorties pour des gaz d'échappement recirculés et des moyens de répartition (26) desdits gaz d'échappements vers lesdites sorties (14 ; 16), lesdits moyens de répartition (26) autorisant une régulation du débit de gaz d'échappement recirculés à travers au moins une desdites sorties (14 ; 16) caractérisée en ce que les moyens de répartition (26) sont mobiles en translation entre une première position en laquelle la vanne (10) est apte à autoriser le passage desdits gaz d'échappements recirculés dans la première sortie (14) et une seconde position en laquelle la vanne (10) est apte à autoriser le passage desdits gaz d'échappements recirculés dans la seconde sortie (16). 2. Vanne selon la revendication 1, dans laquelle lesdits moyens de répartition (26) autorisent une régulation du débit de gaz d'échappement recirculés à travers la première (14) et la seconde (16) sorties. 3. Vanne selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle ladite vanne comporte une chambre d'accueil (34) logeant lesdits moyens de répartition (26), ladite chambre d'accueil (34) comportant au moins deux extrémités (36-1 ; 36-2) opposées. 4. Vanne selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle lesdits moyens de répartition (26) comprennent un piston. 14 5 10 . Vanne selon la revendication précédente, dans laquelle le piston (26) comporte des moyens d'actionnement et un corps (28) muni de bras (30). 6. Vanne selon la revendication précédente, dans laquelle les bras (30) du piston (26) font saillie du corps 28 et s'étendent vers une des extrémités (36-1 ; 36-2) de la chambre d'accueil (34). 7. Vanne selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre des segments d'étanchéité (40) reçus dans une gorge annulaire ménagée autour de la chambre d'accueil (34). 15 20 8. Vanne selon la revendication 7 prise dans son rattachement à la revendication 6, dans laquelle les bras (30) coopèrent avec les segments d'étanchéité (40). 9. Vanne selon la revendication précédente, dans laquelle lesdits segments (40) d'étanchéité sont réalisés sous la forme d'une rondelle ouverte. 25