Brevet FR3007071A1 — publié le 20141219

MOTEUR THERMIQUE A ACTIONNEUR COMMUN POUR VANNE EGR ET VANNE D'AIR Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte au domaine des moteurs thermiques. L'invention concerne plus particulièrement un moteur thermique comprenant un actionneur commun à la vanne de gaz de recirculation et à la vanne d'air. Arrière-plan technologique Pour améliorer l'efficacité d'un moteur et en diminuer les émissions polluantes, il est connu de réintroduite, dans certaines conditions d'utilisation, des gaz d'échappement à l'admission d'un moteur à combustion. Le rôle de cette réintroduction de gaz d'échappement est de diminuer la quantité d'oxydes d'azote, NOx, rejetée par le moteur. Ces oxydes d'azote sont produits par la combinaison de l'azote et de l'oxygène présents dans l'air d'admission sous l'effet d'une très haute température. Le dispositif de réintroduction de gaz d'échappement encore désigné dispositif EGR (pour Exhaust Gas Recirculation en anglais) diminue lors de certaines phases de fonctionnement la quantité d'oxygène disponible dans le cylindre en introduisant dans la tubulure d'admission une certaine quantité de gaz d'échappement pauvre en oxygène remplaçant ainsi l'air frais comburant. Pour augmenter l'efficacité de ce dispositif, dans le cadre d'un moteur Diesel suralimenté, il est connu par exemple du document FR2949507, d'employer une ligne EGR dit basse pression, basse température, c'est-à-dire présentant un piquage des gaz d'échappement en aval du filtre à particules généralement disposé dans le circuit d'échappement des moteur de type Diesel, et un raccordement côté admission en amont du compresseur. Un refroidissement complémentaire (échangeur) des gaz EGR est prévu dans la branche basse pression. Néanmoins, cette ligne EGR dite basse pression constitue un ensemble supplémentaire pour le fonctionnement du moteur et qui se rajoute à l'ensemble déjà important d'éléments présents dans le compartiment moteur d'un véhicule. Par conséquent, le problème à la base de l'invention est de réduire le nombre d'éléments présents dus à l'ajout de la I ligne EGR dite basse pression, Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l'invention un moteur thermique comprenant -une ligne d'admission d'air comportant des moyens de dosage du débit d'air admis, - Une ligne d'échappement des gaz brûlés produits par le moteur thermique comprenant un organe (11) de dépollution, - une ligne de recirculation des gaz brûlés dite basse pression reliant un point de la ligne d'échappement en aval de l'organe de dépollution à un point de la ligne d'admission en aval des moyens de dosage du débit d'air admis et comportant des moyens de dosage du débit de gaz brûlés recirculés, Et comportant de plus un actionneur commun qui pilote simultanément les moyens de dosage du débit de gaz recirculés et les moyens de dosage du débit d'air admis. De préférence, l'actionneur commun est un actionneur de type électromagnétique. Dans une variante, l'actionneur commun comprend un moteur électrique pas à pas. De préférence, l'actionneur commun agit selon un axe de translation. De préférence encore, l'actionneur comprend un électroaimant coopérant avec un ressort de rappel. De préférence encore, les moyens de dosage du débit de gaz recirculés comprennent une soupape reliée directement à l'actionneur et les moyens de dosage du débit d'air comprennent un papillon reliés à l'actionneur au moyen d'un dispositif de conversion du mouvement de translation de l'actionneur en mouvement de rotation du papillon autour d'un axe central de rotation. De préférence, l'axe de translation de l'actionneur et l'axe de rotation du papillon sont sécants. Dans une variante, l'axe de translation de l'actionneur et l'axe de rotation du papillon sont perpendiculaires. Dans une autre variante, le dispositif comprend un bras de levier relié rigidement à l'actionneur coopérant avec un bras coudé relié rigidement au papillon, par une liaison pivot, la liaison pivot présentant une lumière de guidage du bras coudé dans sa rotation autour de l'axe de rotation quand le bras de levier est animé en translation. Dans une variante, les moyens de dosage du débit de gaz recirculés, les moyens de dosage du débit d'air admis et l'actionneur sont réunis dans un même module démontable du reste du moteur. Brève description des dessins D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'un mode particulier de réalisation, non limitatif de l'invention, faite en référence aux figures dans lesquelles : - La figure 1 est une représentation schématique d'un moteur thermique de l'invention. - La figure 2 est une vue schématique dite de face d'un mode de réalisation préféré d'un module dans lequel sont réunis les moyens de dosage du débit de gaz recirculés, les moyens de dosage du débit d'air admis et leur actionneur commun. - La figure 3 est vue schématique dite de dessus du mode de réalisation du module illustré du module présenté à la figure 2. - La figure 4 est un schéma de la cinématique adoptée dans le mode de réalisation du module illustré aux figures 2 et 3. Description détaillée Sur la figure 1 est représenté un moteur thermique, par exemple à allumage commandé, comprenant un bloc moteur 1 doté d'au moins un cylindre 2. Sur la figure 2 sont représentés trois cylindres 2, mais le moteur peut en comprendre un nombre différent. Le moteur thermique peut être à injection directe ou indirecte de carburant. Le moteur thermique comprend une ligne 3 d'admission d'air et une ligne 4 d'échappement des gaz brulés produits par le moteur thermique lors de son fonctionnement. Pris dans le sens de l'écoulement de l'air de l'atmosphère, ATM, vers les cylindres 2, la ligne 3 d'admission d'air présente, un filtre 5 à air, des moyens 6 de dosage du débit d'air admis dans les cylindres 2. Les moyens de dosage du débit d'air sont de préférence une vanne papillon. La ligne 3 d'admission d'air peut encore comprendre des moyens de suralimentation en air, tel qu'un compresseur 7 de turbocompresseur 10. La ligne 3 d'admission d'air peut encore comprendre un répartiteur d'air destiné à distribuer l'air dans les différents cylindres 2. Pris dans le sens de l'écoulement des gaz brûlés en provenance des cylindres 2 vers l'atmosphère, ATM, la ligne 4 d'échappement des gaz brulés peut comprendre un collecteur 8 d'échappement, une turbine 9 de turbocompresseur, pour l'entrainement du 5 compresseur 7. La ligne 4 d'échappement comprend encore au moins un organe 11 de dépollution comme un catalyseur ou filtre à particules. L'organe 11 de dépollution est de préférence un filtre à particules, ce qui permet une récupération en aval de gaz brûlés propres. 10 Le moteur thermique comprend encore une ligne 12 de recirculation des gaz brûlés dite basse pression reliant un point, A, de la ligne 4 d'échappement en aval, relativement au sens de circulation des gaz brûles, de l'organe 11 de dépollution à un point, B, de la ligne 3 d'admission, en aval, relativement au sens de circulation de l'air admis, des moyens 6 15 de dosage du débit d'air admis. La ligne 12 de recirculation des gaz brûlés permet de récupérer une partie des gaz d'échappement pour leur réadmission dans l'air d'admission. Cette partie des gaz d'échappement récupérée est encore désignée gaz recirculés. Elle est dite basse pression car la récupération est faite après le passage des gaz par différents dispositifs de dépollution. 20 La ligne 12 de recirculation des gaz brûlés dite basse pression peut comprendre un échangeur de chaleur pour le refroidissement des gaz recirculés. La ligne 12 de recirculation des gaz brûlés dite basse pression comprend des moyens 14 de dosage du débit des gaz recirculés. Pour des raisons d'étanchéité, les moyens 14 de dosage du 25 débit des gaz recirculés comprennent de préférence une soupape d'obturation. Conformément à l'invention, le moteur thermique comporte un actionneur 15 commun aux moyens 14 de dosage du débit des gaz recirculés et aux moyens 6 de dosage du débit d'air admis. L'actionneur 15 commun pilote simultanément les moyens 14 de dosage du 30 débit de gaz recirculés et les moyens 6 de dosage du débit d'air admis. Pour des raisons de compacité et de facilité d'assemblage, les moyens 14 de dosage du débit de gaz recirculés, les moyens 6 de dosage du débit d'air admis et l'actionneur 15 sont réunis dans un même module 16 démontable du reste du moteur. 35 Les figure 2 et 3 présentent respectivement une vue dite de face et une vue dite dessus d'un mode préféré de réalisation du module 16. Pour compléter, la figure 4 présente une vue en perspective de la cinématique adoptée dans le mode de réalisation illustré aux figures 2 et 3 pour le déplacement simultané des moyens 14 de dosage du débit de gaz recirculés et des moyens 6 de dosage du débit d'air admis. En référence aux figures 2, 3 et 4 : Le module 16 comprend un premier conduit 17 destiné au passage d'air d'admission une fois relié à la ligne 3 d'admission (figure 1) par ses deux ouvertures 18, 18'. Les moyens 6 de dosage du débit d'air, ici un papillon sont disposés dans ce premier conduit 17. Le module comprend encore un second conduit 19 destiné au passage de gaz recirculés une fois relié à la ligne 12 de recirculation des gaz brûlés dite basse pression par son ouverture 20. Le second conduit 19 communique avec le premier conduit 17 au niveau du point B. Les moyens 14 de dosage du débit de gaz brûlés, ici une soupape sont disposés dans le second conduit 19. La soupape 14 est reliée directement à l'actionneur 15 au moyen d'une tige 21 d'actionnement. Afin d'obtenir des temps de réponse rapides, il est prévu un actionneur de préférence de type électromagnétique. Sur les figures 2 et 3, l'actionneur 15 électromagnétique agit en translation et comprend de préférence un électroaimant 22 coopérant avec un ressort 23 de rappel. L'électroaimant comporte un noyau 24 relié à la tige 21 d'actionnement. L'électroaimant 22 et le ressort 23 de rappel sont disposés de sorte que lorsque l'électroaimant 22 n'est pas alimenté électriquement le ressort 23 de rappel maintient la soupape 14 en position fermée sur son siège 25. Lorsque l'électroaimant 22 est alimenté électriquement, la force générée par l'électroaimant 22 prend le pas sur celle du ressort 23 et le noyau 25 effectue une translation selon un axe de translation Z1 et déplace la soupape 14 selon la même direction. Le papillon 6 est relié à l'actionneur au moyen d'un dispositif 26 de conversion du mouvement de translation de l'actionneur 15 en mouvement de rotation du papillon 6. Le dispositif 26 comprend une tige 27 disposé selon l'axe de translation Z1 et comprenant un bras de levier 29, par exemple une portion de tige formant un angle, par exemple de 90 ° avec la tige 27. Le dispositif 26 comprend encore un bras 28 coudé. Le bras 28 coudé est relié par une de ses extrémités au bras de levier 29 par une liaison pivot 30. Le bras 28 coudé est relié rigidement par l'autre de ses extrémités à un axe de rotation central Z2 du papillon 6. Le papillon 6 est maintenu libre en rotation autour de l'axe de rotation central Z2 mais bloqué en translation par deux liaisons pivots 31, 31'. La liaison pivot 30 présente une lumière 32 de guidage, par exemple un trou ou une rainure oblong de sorte que lorsque le bras de levier est animé en translation selon l'axe Z1, le bras 28 coudé, qui alors se rapproche de l'axe Z1, puisse accompagner le papillon 6 dans sa rotation autour de l'axe de rotation Z2. Ainsi Lorsque la soupape 14 est en position fermée, le papillon 6 est en position totalement ouvert. Lorsque l'actionneur 15 génère un mouvement de translation T suivant l'axe Z1 sous l'action d'une alimentation électrique de l'électroaimant 22 déterminée, le bras levier 29 tire ou pousse le bras 28 coudé et crée un couple qui entraine à son tour le papillon 6 en rotation R. A une position de la soupape 14 donc à un dosage du débit de gaz brûlés recirculés correspond une position du papillon 6, donc un dosage du débit d'air. Afin d'obtenir un ensemble compact, il est prévu que l'axe de translation Z1 de l'actionneur 15 et l'axe de rotation central Z2 du papillon 6 soient sécants et de préférence perpendiculaires. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation précédemment décrits. Dans une variante, l'actionneur 15 peut être remplacé par un moteur électrique pas à pas à déplacement par translation, ce qui permet un contrôle fin de la position des deux moyens de dosage. REVENDICATIONS1. Moteur thermique comprenant -une ligne (3) d'admission d'air comportant des moyens (6) de dosage du débit d'air admis, - Une ligne (4) d'échappement des gaz brûlés produits par le moteur thermique comprenant un organe (11) de dépollution, - une ligne (12) de recirculation des gaz brûlés dite basse pression reliant un point (A) de la ligne ( 4) d'échappement en aval de l'organe (11) de dépollution à un point (B) de la ligne (3) d'admission en aval des moyens (6) de dosage du débit d'air admis et comportant des moyens (14) de dosage du débit de gaz brûlés recirculés, caractérisé en ce qu'il comporte un actionneur (15) commun qui pilote simultanément les moyens (14) de dosage du débit de gaz recirculés et les moyens (6) de dosage du débit d'air admis. 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'actionneur (15) commun est un actionneur de type électromagnétique. 3. Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'actionneur (15) commun comprend un moteur électrique pas à pas. 4. Moteur selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que l'actionneur (15) commun agit selon un axe de translation (Z1). 5. Moteur selon la revendication 4, la revendication 2 s'appliquant, caractérisé en ce que l'actionneur (15) comprend un électroaimant (22) coopérant avec un ressort (23) de rappel. 6. Moteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens (14) de dosage du débit de gaz recirculés comprennent une soupape (14) reliée directement à l'actionneur (15) et en ce que les moyens (6) de dosage du débit d'air comprennent un papillon (6) reliés à l'actionneur (15) au moyen d'un dispositif (26) de conversion du mouvement de translation de l'actionneur (15) en mouvement de rotation du papillon (6) autour d'un axe central de rotation (Z2) . 7. Moteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'axe de translation (Z1) de l'actionneur (15) et l'axe de rotation (Z2) du papillon (6) sont sécants. 8. Moteur selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisé en ce que l'axe de translation (Z1) de l'actionneur (15) et l'axe de rotation (Z2) du papillon (6) sont perpendiculaires. 9. Moteur selon l'une quelconque des revendication 6 à 8, caractérisé en ce que le dispositif (26) comprend un bras de levier (29) relié rigidement à l'actionneur (15) coopérant avec un bras coudé (28) relié rigidement au papillon (6), par une liaison pivot (30), la liaison pivot présentant une lumière (32) de guidage du bras coudé dans sa rotation autour de l'axe de rotation (Z2) quand le bras de levier (29) est animé en translation. 10. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (14) de dosage du débit de gaz recirculés, les moyens (6) de dosage du débit d'air admis et l'actionneur (15) sont réunis dans un même module (16) démontable du reste du moteur.15