EP0106760B1 - Dispositif de commande de recirculation des gaz d'échappement pour moteurs à combustion interne - Google Patents
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/52—Systems for actuating EGR valves
- F02M26/55—Systems for actuating EGR valves using vacuum actuators
- F02M26/56—Systems for actuating EGR valves using vacuum actuators having pressure modulation valves
- F02M26/57—Systems for actuating EGR valves using vacuum actuators having pressure modulation valves using electronic means, e.g. electromagnetic valves
Definitions
- the present invention relates to an exhaust gas recirculation control device for an internal combustion engine.
- a recirculation passage reintroduces the exhaust gases into the intake manifold of the engine air-fuel mixture in order to reduce the polluting emissions of nitrogen oxides.
- a recirculation control valve is generally provided in the recirculation passage to control the recirculation flow in response to the vacuum generated by the engine in the intake passage.
- Document US-A 4325 348 describes an exhaust gas recirculation control device which comprises two control valves connected to a control valve.
- the first control valve is arranged in the recirculation passage and the second in a conduit connecting the intake passage to the atmosphere.
- a solenoid valve can act on the second control valve to cancel the recirculation.
- Document US Pat. No. 4,106,464 describes a device for controlling an engine consuming a lean mixture, which comprises a pneumatic amplifier for controlling the recirculation of the exhaust gases, starting from the vacuum prevailing at an orifice located at idle speed, upstream of the upper wing of a gas butterfly.
- the object of the invention is to very simply and effectively regulate the rate of recirculation of exhaust gases as a function of the air flow rate and the engine load.
- an exhaust gas recirculation control device for an internal combustion engine of the type in which an air-fuel mixture intake duct and an exhaust duct communicate with each other by a circuit of recirculation comprising a main valve and connecting pipes, this valve being controlled by the vacuum prevailing in the intake pipe by means of a solenoid valve, as well as a general regulation device a vacuum signal for controlling the this valve, this regulating device is constituted by a pneumatic amplifier of the additive type which comprises two upper and lower chambers, separated by a membrane carrying a valve urged to close by a spring housed in this upper chamber, this lower chamber being connected directly to a venturi neck nozzle.
- the result of the control vacuum of the single valve is applied to the upper face of the diaphragm of this pneumatic amplifier, generated from the vacuum prevailing at an orifice located, at idle, upstream of the high wing of a throttle valve, through a calibration, and diluted by the depression prevailing at this nozzle, through this valve and another calibration.
- This feature characterizes a very simple recirculation control device associated with high efficiency, which is based on an additive amplification of a vacuum signal representative of the air flow admitted to the engine.
- an internal combustion engine 1 comprises an intake duct 2 of an air-fuel mixture and an exhaust duct 3.
- the main valve 4 comprises a control valve 7 actuated by a pneumatic cylinder 8 with membrane 8a against the action of a spring 9.
- This jack 8 has a lower chamber 10 sealed from the atmosphere and connected to an orifice 11 of the intake duct 2 located downstream of the lower wing of a gas butterfly 12 when the latter is in the idle position.
- the exhaust gas recirculation control device essentially comprises a regulation device 13 associated with a solenoid valve 14 controlled by a contactor 15.
- This regulation device 13 consists of a pneumatic amplifier of additive type 17 comprising two upper 17a and lower 17b chambers, separated by a membrane 17c which carries a valve 18 urged to close by a spring 19.
- the spring 19 is housed in the upper chamber 17a of the amplifier 17 and the lower chamber 17b of the latter is connected directly to the nozzle 16 at the venturi neck V of the intake duct 2.
- the result of the control depression the main recirculation valve 4 which is applied to the upper face of the membrane 17c of the pneumatic amplifier 17 is generated from the vacuum prevailing at an orifice 20 located at idle, upstream of the upper wing of the gas butterfly 12, through calibration 21; this result is diluted by the vacuum prevailing at the nozzle 16 through the valve 18 and a calibration 22.
- An additional device consisting of calibrations 23, 24, a solenoid valve 25 and a contactor 26 can be connected to the upper chamber 17a of the pneumatic amplifier 17 to modify the balance of the membrane 17c of the latter.
- the variant represented in FIG. 2 differs from the embodiment previously described according to FIG. 1 by the device for correcting the regulation, which however remains based on the same principle; the solenoid valve 25 and the contactor 26 of FIG. 1 are replaced by a pressure valve 29 comprising a valve 30 actuated in the direction of opening by the vacuum prevailing at the nozzle 16 against the action of the spring 31.
- FIG. 3 differs from the embodiment described above according to Figure 2 by the control vacuum correction device which exerts its action at the recirculation valve by reducing the control signal in the area low loads, while the device corresponding to FIG. 3 acted by increasing the control signal in the area of high loads; to do this, the pressure valve 29 and the calibrations 23, 24 of FIG. 2 are replaced by a pressure valve 32, comprising a valve 33 actuated in the direction of opening by the vacuum prevailing in the intake manifold, against the action of a spring 34, and by calibrations 35 and 36.
- control depression is therefore equal to the depression at the nozzle 16 increased by a constant value corresponding to the reaction of the spring 19 relative to the effective surface of the membrane 17c of the pneumatic amplifier 17.
- the complementary device constituted by the calibrations 23, 24 and the solenoid valve makes it possible to modify the balance of the membrane 17c by a leak in the upper chamber 17a of the pneumatic amplifier 17, as a function of a complementary parameter intervening by the contactor 26; this contactor acts in the direction of an increase in the control vacuum of the main valve 4, for example at the start of the transient acceleration phases.
- the present invention therefore presents a simple and effective device for controlling the main recirculation valve 4 which is based on an additive amplification of a vacuum signal representative of the air flow admitted to the engine.
- the arrangement relating to the pneumatic cylinder 8 of the main valve 4 and consisting of a lower chamber 10 made airtight with respect to the atmosphere makes it possible to eliminate leaks by guiding the valve support axis 7 and to ensure a better sealing at the level of the valve 7 by strengthening the action of the spring 9; moreover, in the case of supercharged engines, this arrangement makes it possible to compensate for the supercharging pressure by authorizing the opening of the recirculation valve 4 even during the supercharging phase.
- the auxiliary device constituted by the low capacity decanter 27 and the calibration 28 makes it possible to avoid fuel accumulation in the amplifier 17 due to the existence of a circulation from the orifice to the nozzle 16 towards the orifice 20 (FIG. 1).
- the manometric valve 29 regulates the intervention of a leak to the atmosphere towards the chamber 17a of the amplifier 17, through the calibration 24, when the vacuum at the nozzle exceeds a predetermined level, resulting in an increase in the opening signal of the recirculation valve 4.
- the manometric valve 32 regulates the intervention of a leak to the atmosphere in the control circuit of the recirculation valve 4 through the calibration 36 when the vacuum at the manifold intake exceeds a predetermined level, which has the effect of reducing the opening signal in the low load zone, without appreciably affecting the regulation stage protected by calibration 35.
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Description
- La présente invention se rapporte à un dispositif de commande de recirculation des gaz d'échappement pour un moteur à combustion interne.
- Il est bien connu d'utiliser des dispositifs de recirculation de gaz d'échappement dans les moteurs à combustion interne pour réduire la pollution atmosphérique. Un passage de recirculation réintroduit les gaz d'échappement dans la tubulure d'admission du mélange air-carburant du moteur afin de réduire les émissions polluantes d'oxydes d'azote.
- Une soupape de régulation de la recirculation est généralement disposée dans le passage de recirculation pour commander le débit de recirculation en réponse à la dépression engendrée par le moteur dans le passage d'admission.
- Le document US-A 4325 348 décrit un dispositif de commande de recircuiation des gaz d'échappement qui comprend deux vannes de commande reliées à une vanne de régulation. La première vanne de commande est disposée dans le passage de recirculation et la seconde dans un conduit reliant le passage d'admission à l'atmosphère. Une électrovanne est susceptible d'agir sur la seconde vanne de commande pour annuler la recirculation.
- Le document US-A 4106 464 décrit un dispositif de commande d'un moteur consommant un mélange pauvre, qui comporte un amplificateur pneumatique pour commander la recirculation des gaz d'échappement, à partir de la dépression régnant à un orifice situé, au ralenti, en amont de l'aile haute d'un papillon de gaz.
- Pour obtenir un taux de recirculation élevé dans un domaine de fonctionnement étendu, il s'avère indispensable d'adapter ce taux à la capacité d'assimilation du moteur sans dégrader le fonctionnement du moteur vers les basses charges et sans accroître par conséquent les émissions d'hydrocarbures.
- L'invention a pour but de réaliser très simplement et efficacement une régulation du taux de recirculation de gaz d'échappement en fonction du débit d'air et de la charge du moteur.
- A cet effet, elle propose un dispositif de commande de recirculation de gaz d'échappement pour un moteur à combustion interne du type dans lequel un conduit d'admission de mélange air-carburant et un conduit d'échappement communiquent entre eux par un circuit de recirculation comportant une vanne principale et des conduits de liaison, cette vanne étant commandée par la dépression régnant dans le conduit d'admission par l'intermédiaire d'une électrovanne, ainsi qu'un dispositif de régulation général un signal de dépression pour la commande de cette vanne, ce dispositif de régulation est constitué par un amplificateur pneumatique de type additif qui comporte deux chambres supérieur et inférieure, séparées par une membrane portant un clapet sollicité à la fermeture par un ressort logé dans cette chambre supérieure, cette chambre inférieure étant reliée directement à une buse d'un col de venturi.
- Suivant l'invention, la résultante de la dépression de commande de la vanne unique est appliquée sur la face supérieure de la membrane de cet amplificateur pneumatique, engendrée à partir de la dépression régnant à un orifice situé, au ralenti, en amont de l'aile haute d'un papillon de gaz, à travers un calibrage, et diluée par la dépression régnant à cette buse, à travers ce clapet et un autre calibrage.
- Cette particularité caractérise un dispositif de commande de recirculation d'une grande simplicité associée à une efficacité élevée, qui est basé sur une amplification additive d'un signal de dépression représentatif du débit d'air admis au moteur.
- D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés dans lesquels:
- la fig. 1 est un schéma d'un mode de réalisation préféré conforme à l'invention, et
- les fig. 2 et 3 représentent schématiquement deux variantes.
- Comme cela est représenté à la figure 1, un moteur à combustion interne 1 comporte un conduit d'admission 2 d'un mélange air-carburant et un conduit d'échappement 3.
- Ces conduits communiquent entre eux par un circuit de recirculation de gaz d'échappement comprenant une vanne principale 4 et des conduits de liaison 5 et 6. La vanne principale 4 comprend une soupape de commande 7 actionnée par un vérin pneumatique 8 à membrane 8a contre l'action d'un ressort 9. Ce vérin 8 présente une chambre inférieure 10 étanche par rapport à l'atmosphère et reliée à un orifice 11 du conduit d'admission 2 situé en aval de l'aile basse d'un papillon de gaz 12 lorsque ce dernier se trouve en position de ralenti.
- Le dispositif de commande de recirculation de gaz d'échappement selon l'invention comprend essentiellement un dispositif de régulation 13 associé à une électrovanne 14 commandée par un contacteur 15. Ce dispositif de régulation 13 est constitué par un amplificateur pneumatique de type additif 17 comportant deux chambres supérieure 17a et inférieure 17b, séparées par une membrane 17c qui porte un clapet 18 sollicité à la fermeture par un ressort 19.
- Le ressort 19 est logé dans la chambre supérieure 17a de l'amplificateur 17 et la chambre inférieure 17b de ce dernier est reliée directement à la buse 16 au col de venturi V du conduit d'admission 2. La résultante de la dépression de commande de la vanne principale 4 de recirculation qui est appliquée sur la face supérieure de la membrane 17c de l'amplificateur pneumatique 17 est engendrée à partir de la dépression régnant à un orifice 20 situé au ralenti, en amont de l'aile haute du papillon de gaz 12, à travers un calibrage 21; cette résultante est diluée par la dépression régnant à la buse 16 à travers le clapet 18 et un calibrage 22. Un dispositif complémentaire constitué par des calibrages 23, 24, une électrovanne 25 et un contacteur 26 peut être relié à la chambre supérieure 17a de l'amplificateur pneumatique 17 pour modifier l'équilibre de la membrane 17c de ce dernier.
- Dans le cas où ce dispositif de commande de recirculation de gaz d'échappement s'applique à un moteur équipé d'un carburateur, un dispositif auxiliaire formé par un décanteur de faible capacité 27 et un calibrage 28 peut être également rajouté à l'amplificateur pneumatique 17 entre la buse 16 et la chambre inférieure 17b de l'amplificateur 17.
- La variante représentée à la figure 2 diffère du mode de réalisation précédemment décrit suivant la figure 1 par le dispositif de correction de la régulation qui reste cependant fondé sur le même principe; l'électrovanne 25 et le contacteur 26 de la figure 1 sont remplacés par une valve manométrique 29 comportant un clapet 30 actionné dans le sens de l'ouverture par la dépression régnant à la buse 16 contre l'action du ressort 31.
- La variante représentée à la figure 3 diffère du mode de réalisation décrit ci-dessus suivant la figure 2 par le dispositif de correction de la dépression de commande qui exerce son action au niveau de la vanne de recirculation par diminution du signal de commande dans la zone des faibles charges, alors que le dispositif correspondant à la figure 3 agissait par augmentation du signal de commande dans la zone des fortes charges; pour ce faire, la valve manométrique 29 et les calibrages 23, 24 de la figure 2 sont remplacés par une valve manométrique 32, comportant un clapet 33 actionné dans le sens de l'ouverture par la dépression régnant dans le collecteur d'admission, contre l'action d'un ressort 34, et par les calibrages 35 et 36.
- Le dispositif de commande de recirculation de gaz d'échappement précédemment décrit et illustré à la figure 1 fonctionne de la manière suivante:
- La vanne principale de recirculation 4 est actionnée dans le sens de l'ouverture par un signal de dépression délivré par le dispositif de régulation 13 à travers une électrovanne 14 commandée par un contacteur 15 en fonction par exemple de la température du liquide de refroidissement et/ ou d'un rapport de transmission. La dépression de commande est engendrée à partir de la dépression qui règne à l'orifice 20 à travers un calibrage 21; cette dépression est diluée par la dépression qui règne à la buse 16 à travers le clapet 18 et le calibrage 22. La résultante de cette dépression de commande s'applique sur la face supérieure de la membrane 17c et s'oppose à la résultante de la dépression régnant à la buse 16, représentative du débit d'air admis au moteur et appliquée sur la face inférieure de la membrane 17c, à laquelle s'ajoute la réaction du ressort 19.
- La dépression de commande est donc égale à la dépression à la buse 16 augmentée d'une valeur constante correspondant à la réaction du ressort 19 rapportée à la surface efficace de la membrane 17c de l'amplificateur pneumatique 17.
- Le dispositif complémentaire constitué par les calibrages 23, 24 et l'électrovanne permet de modifier l'équilibre de la membrane 17c par une fuite dans la chambre supérieure 17a de l'amplificateur pneumatique 17, en fonction d'un paramètre complémentaire intervenant par le contacteur 26; ce contacteur agit dans le sens d'une augmentation de la dépression de commande de la vanne principale 4, par exemple en début des phases transitoires d'accélération.
- La présente invention présente donc un dispositif simple et efficace de commande de la vanne principale de recirculation 4 qui est fondé sur une amplification additive d'un signal de dépression représentatif du débit d'air admis au moteur.
- La disposition relative au vérin pneumatique 8 de la vanne principale 4 et consistant en une chambre inférieure 10 rendue étanche par rapport à l'atmosphère permet d'éliminer les fuites par le guidage de l'axe-support de soupape 7 et d'assurer une meilleure étanchéité au niveau de la soupape 7 par renforcement de l'action du ressort 9; de plus, dans le cas des moteurs suralimentés, cette disposition permet de compenser la pression de suralimentation en autorisant l'ouverture de la vanne de recirculation 4 même en phase de suralimentation.
- Dans le cas où le dispositif de commande objet de l'invention s'applique à des moteurs équipés de carburateurs, le dispositif auxiliaire constitué par le décanteur de faible capacité 27 et le calibrage 28 permet d'éviter une accumulation de carburant dans l'amplificateur 17 du fait de l'existence d'une circulation de l'orifice à la buse 16 vers l'orifice 20 (figure 1).
- Suivant le mode de réalisation représenté à la figure 2, la valve manométrique 29 règle l'intervention d'une fuite à l'atmosphère vers la chambre 17a de l'amplificateur 17, à travers le calibrage 24, lorsque la dépression à la buse excède un niveau prédéterminé, ayant pour conséquence une augmentation du signal d'ouverture de la vanne de recirculation 4.
- Suivant le mode de réalisation représenté à la figure 3, la valve manométrique 32 règle l'intervention d'une fuite à l'atmosphère dans le circuit de commande de la vanne de recirculation 4 à travers le calibrage 36 lorsque la dépression au collecteur d'admission excède un niveau prédéterminé, ayant pour conséquence de diminuer le signal d'ouverture dans la zone des faibles charges, sans affecter sensiblement l'étage de régulation protégé par le calibrage 35.
Claims (4)
1. Dispositif de commande de recirculation de gaz d'échappement pour un moteur à combustion interne (1) dans lequel un conduit d'admission (2) de méiange air-carburant et un conduit d'échappement (3) communiquent entre eux par un circuit de recirculation comportant une vanne principale,(4) et des conduits de liaison (5 et 6), cette vanne étant commandée par la dépression régnant dans le conduit d'admission (2) par l'intermédiaire d'une électrovanne (14), ainsi qu;un duspositif de régulation (13) générant un signal de dépression pour la commande de cette vanne, ce dispositif de régulation (13) étant Constitué par un ampliffcateur pneumatique de type additif (17) qui comporte deux chambres supe- rieure (17a) et inferieure, (17b) separées par une membrane (17c) portaht un clapet (18) sollicité à Ia fermeture par un ressort (19) logé dans cette chambre supérieure (17a), cette chamber inférieure (17b) étant RELIée directement à une buse (16) d'un col de venturi (V), caractérisé en ce que la résultante de la dépression de commande de la vanne principale (4) est appliquée sur la face supérieure de la membrane (17c) de l'amplificateur (17), qu'elle est engendrée à partir de la dépression regnant à un orifice (20) situé, au ralenti, en amont de l'aile d'un papillon de gaz (12), à travers un calibrage (21) et qu'elle est diluée par la dé- pressíon régnant à cette buse (16) à travers ce clapet (18) et un calibrage (22)
2. Dispo9sitif de commande de recirculation de gaz d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un dispositif complémentaire constitué par des calibrages (23,24) et d'une électrovanne (25) est relié à Ia chambre supérieure (17a) dudit amplificateur (17) pour modifier l'équilibre de la membrane (17c) par une fuite dans ladite4 chambre supérieure, en fonction d'un paramète intervenant par un contacteur (26).
3. Dispositif de commande de recirculation de gaz d'échappement selon la revendication 1, caractérisé. en ce qu'un dispositif auxiliaire constitué par un décanteur de faible capacité (27) et un calibrage (28) est disposé entre la buse (16) et la chambre inférieure (17b) dudit amplificateur (17) pour éviter une accumulation de carburant dans ledit amplificateur.
4, Dispositif de commande de recirculation de gaz d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un dispositif complémentaire constitué par des calibrages (23,24) et d'une valve manométrique (29) est relié à la chambre supérieure (17a) dudit amplificateur (17) pour modifier l'équilibre de la membrane (17c) par une fuite dans ladite chambré supérieure, en fonction de la dépression à la buse (16).
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