EP3234335A1 - Vanne comportant des moyens d'actionnement entre deux conduits d'entrée - Google Patents

Vanne comportant des moyens d'actionnement entre deux conduits d'entrée

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EP3234335A1
EP3234335A1 EP15823653.9A EP15823653A EP3234335A1 EP 3234335 A1 EP3234335 A1 EP 3234335A1 EP 15823653 A EP15823653 A EP 15823653A EP 3234335 A1 EP3234335 A1 EP 3234335A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
duct
engine
fluid
air
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15823653.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Grégory HODEBOURG
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Valeo Electrification SAS
Original Assignee
Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
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Publication date
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    • F02M26/65—Constructional details of EGR valves
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    • F02M26/17—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system
    • F02M26/21—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system with EGR valves located at or near the connection to the intake system
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    • F02M26/64—Systems for actuating EGR valves the EGR valve being operated together with an intake air throttle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
    • F16K11/02—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
    • F16K11/04—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only lift valves
    • F16K11/052—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only lift valves with pivoted closure members, e.g. butterfly valves
    • F16K11/0525—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only lift valves with pivoted closure members, e.g. butterfly valves the closure members being pivoted around an essentially central axis
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    • F02M26/65—Constructional details of EGR valves
    • F02M26/71—Multi-way valves

Definitions

  • Valve having actuating means between two inlet ducts
  • the present invention relates to a valve for an internal combustion engine, and more particularly to a valve comprising two inlets and a fluid outlet.
  • bypass valve type valves bypass in English terminology
  • metering each having a function
  • Their purpose is to manage the flow of fluids circulating in the conduits supplying the engine, or at the output of the engine.
  • the exhaust gas recirculation and back-pressure functions are performed with two separate valves or with a valve with two flaps.
  • the valve or valves are disposed downstream of the combustion engine. It is thus possible to allow the recirculation of a certain amount of exhaust gas upstream of the engine.
  • a difficulty with this type of valves lies in the cost and bulk. In addition being out of the engine where the temperatures are very high requires the use of specific materials which further increases the cost and complexity of architectures using such valves. Indeed, it is also necessary to use a cooling circuit.
  • the present invention therefore aims to overcome one or more of the disadvantages of valves and architecture of the prior art by providing an improved valve.
  • the present invention proposes a valve comprising a body delimiting two fluid inlet ducts opening into an outlet duct of the fluid forming an intersection in which is mounted a throttle connected to a throttle actuating motor between a first position. extreme in which the throttle allows the entry of air and directs the air mainly to the outlet duct, towards the engine, and a second extreme position in which the butterfly allows air inlet and recirculation gas and directs the fluid mainly to the outlet duct.
  • Such a valve has several advantages. It makes it possible to regulate the rate of recirculated gases. It allows to be positioned upstream of the engine and thus to be exposed to lower temperatures than the prior art. It is thus possible to use less noble materials and avoids thermal stresses with respect to the valves arranged at the output of the motor as in the prior art. Such a valve avoids the use of a cooling circuit.
  • the butterfly in its first extreme position, has a portion for closing the inlet duct of the recirculation gas and a portion partially closing the fluid outlet duct.
  • the butterfly in its second extreme position, has a portion positioned to allow the recirculation gases to enter via the fluid inlet duct and a portion positioned to admit a certain amount of air via the fluid inlet duct.
  • the part has a free edge bearing against a wall common to the two inlet ducts.
  • the part has an edge bearing against a wall common to the inlet duct of the recirculation gas and the fluid outlet duct.
  • the invention also relates to an engine assembly comprising at least one intake duct, a combustion engine and a valve according to the invention, disposed on the intake duct upstream of the engine.
  • the engine assembly comprises an exhaust system at the output of the engine and an exhaust gas recirculation loop, the recirculation loop allowing a portion of the gases to be exhausted. exhaust circulating in the exhaust circuit to be reinjected upstream of the engine.
  • the recirculation loop comprises an outlet opening into a second fluid inlet duct of the valve.
  • a first inlet duct of the valve is connected to the part of the intake duct situated upstream of the valve and an outlet duct is connected to the part of the intake duct downstream of the valve. valve.
  • the invention also relates to a motor vehicle equipped with an engine assembly according to the invention.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an engine assembly incorporating a valve according to the invention
  • FIG. 1 is a sectional view of the valve according to the invention.
  • valve 1 is here intended to be arranged upstream of the combustion engine 9.
  • the invention thus relates to a valve 1 and a motor assembly 100 comprising a valve according to the invention.
  • the valve 1 used in the context of the invention comprises a body 2 delimiting two fluid inlet ducts 3, 4 opening into a fluid outlet duct 5 forming an intersection 6.
  • the body 2 is made in one or more parts.
  • the valve is made of aluminum.
  • the valve is made of stainless steel.
  • a first fluid inlet duct 4 is configured to receive air from the air intake duct 101, represented by the arrow El.
  • a second fluid inlet duct 3 is configured to receive the gases exhaust from the engine 9, represented by the arrow E2. This second inlet conduit 3 allows, in combination with a recirculating gas circulation duct, the recirculation of the exhaust gas.
  • the fluid outlet duct 5 opens upstream of the engine 9.
  • This fluid outlet duct 5 is configured to allow air or a mixture of air and recirculation gas to be introduced into the engine 9. represented by the arrow E3.
  • these three ducts 3, 4, 5 each comprise fixing means on the air intake duct 101 of the engine 9.
  • a throttle valve 10 At the intersection 6 is mounted a throttle valve 10.
  • this throttle is actuated by an actuating motor 7 arranged in a housing 8.
  • the engine 7 is a DC electric motor .
  • the butterfly 10 is rotated about an axis 11.
  • the shaft 11 is connected to the output shaft of the actuating motor 7 by transmission means of conventional type, and for example gears or at least one cam , mounted on the housing 8.
  • the throttle valve 10 is arranged and configured to be movable between a first end position in which the throttle valve 10 only allows the entry of air and directs the air mainly to the outlet pipe 5, towards the engine 9, and a second extreme position in which the throttle valve 10 allows an air inlet and recirculation gas and directs the recirculation air / gas mixture mainly to the outlet duct 5.
  • the butterfly 10 In its first extreme position, the butterfly 10 has a portion 10.1 for closing the inlet duct 3 of the recirculation gas and a portion 10.2 for the passage of air via the fluid inlet duct 4.
  • Part 10.2 has a free edge resting against a wall 14 common to the two ducts 3, 4.
  • Part 10.1 has an edge bearing against a wall 12 common to the inlet duct 3 of the recirculation gases and to the outlet duct 5 air or mixture.
  • the butterfly 10 In its second extreme position, the butterfly 10 has its portion 10.1 positioned so as to let the recirculation gases via the fluid inlet duct 3 and its part 10.2 positioned to allow a certain amount of air to enter via the fluid inlet duct 4.
  • valve 1 makes it possible to circulate the air admitted to the engine, mixed or not with recirculated exhaust gas.
  • the valve 1 comprises an element
  • this element 13 for recovering oil vapors from an engine crankcase.
  • this element 13 is a recovery conduit 13 opening into the fluid outlet duct 5. More precisely, this recovery duct 13 opens upstream of the outlet 51 of the outlet duct 5.
  • the motor assembly 100 concerned by the present invention comprises at least one intake duct 101, 10, a motor vehicle internal combustion heat engine 9 and a valve 1 according to the invention. .
  • This engine 9 comprises a combustion chamber 39 comprising a plurality of cylinders, not illustrated, for example four in number, intended to receive a mixture of oxidant and fuel, and for example gasoline or diesel fuel and fuel. clean air or a recirculating air / gas mixture as an oxidizer.
  • the combustion in the cylinders generates the work of the engine 9.
  • the operation of the engine 9 is conventional: the gases are admitted into the combustion chamber, are compressed, burned and expelled in the form of exhaust gas.
  • This engine 9 has an inlet 91 connected to the intake duct 101 and an outlet 92 connected to a gas exhaust circuit 102.
  • intake duct 101 is meant the inlet duct for the intake gases, the flow of which is represented by the arrow Fl, this duct being situated upstream of the engine 9.
  • the output of the engine 2 is formed by a manifold 93 of the exhaust gas.
  • the latter is connected to the gas exhaust circuit 102 whose flow is shown schematically by the arrow F2.
  • the assembly 1 comprises, according to one embodiment, a recirculation loop 103 of the exhaust gas, allowing part of the exhaust gas flowing in the exhaust circuit 102 to be reinjected upstream of the engine 9.
  • the recirculation loop 103 comprises an outlet opening into the valve according to the invention. More specifically, the recirculation loop 103 opens into the second conduit 3 of fluid inlet.
  • the valve 1 is thus arranged upstream of the engine 9.
  • the first inlet duct 4 is connected to the portion of the intake duct 101 upstream of the valve 1 and the outlet duct is connected to the portion of the duct 101 ' inlet valve downstream of the valve 1.
  • Such a valve position makes it possible to use less noble materials and avoids thermal stresses with respect to the valves arranged at the output of the engine.

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Abstract

La présente invention concerne une vanne (1) comportant un corps (2) délimitant deux conduits d'entrée (3, 4) de fluide débouchant dans un conduit de sortie (5) du fluide en formant une intersection (6) dans laquelle est monté un papillon (10) relié à un moteur (9) d'actionnement du papillon entre une première position extrême dans laquelle le papillon (10) permet l'entrée d'air et dirige l'air principalement vers le conduit de sortie (5), en direction du moteur (9), et une deuxième position extrême dans laquelle le papillon (10) permet une entrée d'air et de gaz de recirculation et dirige le fluide principalement vers le conduit de sortie (5).

Description

Vanne comportant des moyens d'actionnement entre deux conduits d'entrée
La présente invention concerne une vanne pour moteur à combustion interne, et plus particulièrement une vanne comportant deux entrées et une sortie de fluide.
Actuellement, afin de gérer les gaz des moteurs de véhicule automobile, de nombreuses vannes de type vanne de contournement (by-pass selon la terminologie anglaise), doseur ayant chacune une fonction sont utilisées. Leur but est de gérer le débit des fluides circulant dans les conduits alimentant le moteur, ou en sortie du moteur.
Par exemple les fonctions de recirculation de gaz d'échappement et de contre-pression sont réalisées avec deux vannes séparées ou par une vanne avec deux volets. Dans ce cas là, la ou les vannes sont disposées en aval du moteur à combustion. Il est ainsi possible de permettre la recirculation d'une certaine quantité de gaz de d'échappement en amont du moteur. Une difficulté avec ce type de vannes réside dans le cout et l'encombrement. De plus le fait d'être en sortie du moteur où les températures sont très élevées nécessite l'utilisation de matériaux spécifiques ce qui augmente encore le cout et la complexité des architectures utilisant de telles vannes. En effet, il est également alors nécessaire d'utiliser un circuit de refroidissement.
La présente invention a donc pour objet de pallier un ou plusieurs des inconvénients des vannes et architecture de l'art antérieur en proposant un vanne améliorée.
Pour cela la présente invention propose une vanne comportant un corps délimitant deux conduits d'entrée de fluide débouchant dans un conduit de sortie du fluide en formant une intersection dans laquelle est monté un papillon relié à un moteur d'actionnement du papillon entre une première position extrême dans laquelle le papillon permet l'entrée d'air et dirige l'air principalement vers le conduit de sortie, en direction du moteur, et une deuxième position extrême dans laquelle le papillon permet une entrée d'air et de gaz de recirculation et dirige le fluide principalement vers le conduit de sortie.
Une telle vanne présente plusieurs avantages. Elle permet de réguler le taux de gaz récirculés. Elle permet d'être positionnée en amont du moteur et ainsi d'être exposée à des températures moins élevées que l'art antérieur. Il est ainsi possible d'utiliser des matériaux moins nobles et évite les contraintes thermiques par rapport aux vannes disposées en sortie du moteur comme dans l'art antérieur. Une telle vanne évite l'utilisation d'un circuit de refroidissement.
Selon un mode de réalisation, dans sa première position extrême, le papillon a une partie permettant d'obturer le conduit d'entrée des gaz de recirculation et une partie obturant partiellement le conduit de sortie du fluide.
Selon un mode de réalisation, dans sa deuxième position extrême, le papillon a une partie positionnée de façon à laisser entrer les gaz de recirculation via la conduit d'entrée de fluide et une partie positionnée de façon à laisser entrer une certaine quantité d'air via le conduit d'entrée de fluide.
Selon un mode de réalisation, la partie a un bord libre en appui contre une paroi commune aux deux conduits d'entrée.
Selon un mode de réalisation, la partie a un bord en appui contre une paroi commune au conduit d'entrée des gaz de recirculation et au conduit de sortie du fluide.
L'invention concerne également, un ensemble moteur comportant au moins un conduit d'admission, un moteur à combustion et une vanne selon l'invention, disposée sur le conduit d'admission en amont du moteur.
Un tel ensemble présente les mêmes avantages que ceux décrit pour la vanne.
Selon un mode de réalisation, l'ensemble moteur comporte un circuit d'échappement en sortie du moteur et une boucle de recirculation des gaz d'échappement, la boucle de recirculation permettant à une partie des gaz d'échappement circulant dans le circuit d'échappement d'être réinjectés en amont du moteur.
Selon un mode de réalisation, la boucle de recirculation comprend une sortie débouchant dans un deuxième conduit d'entrée de fluide de la vanne.
Selon un mode de réalisation, un premier conduit d'entrée de la vanne est relié à la partie du conduit d'admission située en amont de la vanne et un conduit de sortie est relié à la partie du conduit d'admission en aval de la vanne.
L'invention concerne également, un véhicule automobile équipé d'un ensemble moteur selon l'invention.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris et apparaîtront plus clairement à la lecture de la description faite, ci-après, en se référant aux figures annexées, données à titre d'exemple et dans lesquelles:
- la figure 1 est une représentation schématique d'un ensemble moteur intégrant une vanne selon l'invention,
- la figure 2 est une vue en coupe de la vanne selon l'invention.
En référence aux figures 1 et 2, la vanne 1 est ici destinée à être disposée en amont du moteur à combustion 9.
L'invention concerne ainsi une vanne 1 et un ensemble 100 moteur comportant une vanne selon l'invention.
La vanne 1 utilisée dans le cadre de l'invention comprend un corps 2 délimitant deux conduits d'entrées 3, 4 de fluide débouchant dans un conduit de sortie 5 de fluide en formant une intersection 6. Selon un mode de réalisation de l'invention, le corps 2 est réalisé en une ou plusieurs parties.
Selon un mode de réalisation la vanne est en aluminium.
Selon un mode de réalisation al vanne est en inox.
Un premier conduit 4 d'entrée de fluide est configuré pour recevoir l'air provenant du conduit 101 d'amission d'air, représenté par la flèche El.
Un deuxième conduit 3 d'entrée de fluide est configuré pour recevoir les gaz d'échappement issus du moteur 9, représenté par la flèche E2. Ce deuxième conduit 3 d'entrée permet, en association avec un conduit de circulation des gaz de recirculation, la recirculation des gaz d'échappement.
Le conduit de sortie 5 de fluide débouche en amont du moteur 9. Ce conduit de sortie 5 de fluide est configuré pour permettre à de l'air ou un mélange d'air et de gaz de recirculation d'être introduit dans le moteur 9, représenté par la flèche E3.
Selon un mode de réalisation de l'invention, ces trois conduits 3, 4, 5 comportent chacun des moyens de fixation sur le conduit d'admission 101 d'air du moteur 9.
Au niveau de l'intersection 6 est monté un papillon 10. Selon un mode de réalisation de l'invention, ce papillon est actionné par un moteur 7 d'actionnement disposé dans un logement 8. Le moteur 7 est un moteur électrique à courant continu. Le papillon 10 est en rotation autour d'un axe 11. L'axe 11 est relié à l'arbre de sortie du moteur 7 d'actionnement par des moyens de transmission de type classique, et par exemple des engrenages ou au moins une came, montés sur le logement 8. Le papillon 10 est disposé et configuré de façon a être déplaçable entre une première position extrême dans laquelle le papillon 10 permet uniquement l'entrée d'air et dirige l'air principalement vers le conduit de sortie 5, en direction du moteur 9, et une deuxième position extrême dans laquelle le papillon 10 permet une entrée d'air et de gaz de recirculation et dirige le mélange air/gaz de recirculation principalement vers le conduit de sortie 5.
Dans sa première position extrême, le papillon 10 a une partie 10.1 permettant d'obturer le conduit d'entrée 3 des gaz de recirculation et une partie 10.2 permettant le passage d'air via le conduit d'entrée 4 de fluide. La partie 10.2 a un bord libre en appui contre une paroi 14 commune aux deux conduits 3, 4. La partie 10.1 a un bord en appui contre une paroi 12 commune au conduit d'entrée 3 des gaz de recirculation et au conduit de sortie 5 d'air ou mélange. Dans sa deuxième position extrême, le papillon 10 a sa partie 10.1 positionnée de façon à laisser entrer les gaz de recirculation via la conduit d'entrée 3 de fluide et sa partie 10.2 positionnée de façon à laisser entrer une certaine quantité d'air via le conduit d'entrée 4 de fluide.
Ainsi la vanne 1 selon l'invention permet de faire circuler l'air admis vers le moteur, en mélange ou pas avec des gaz d'échappement recirculés.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la vanne 1 comporte un élément
13 de récupération des vapeurs d'huile provenant d'un carter moteur. Selon un mode de réalisation de l'invention, cet élément 13 est un conduit de récupération 13 débouchant dans le conduit de sortie 5 de fluide. Plus précisément ce conduit de récupération 13 débouche en amont de la sortie 51 du conduit de sortie 5.
L'ensemble moteur 100 concerné par la présente invention, dont un mode de réalisation est illustré figure 1 comporte au moins un conduit d'admission 101, 10 , un moteur 9 thermique à combustion interne de véhicule automobile et une vanne 1 selon l'invention.
Ce moteur 9 comporte une chambre de combustion 39 comportant une pluralité de cylindres non illustrés, par exemple au nombre de quatre, destinée à recevoir un mélange de comburant et de carburant, et par exemple l'essence ou le diesel comme carburant et de l'air pur ou un mélange air/gaz de recirculation comme comburant.
La combustion dans les cylindres génère le travail du moteur 9. Le fonctionnement du moteur 9 est classique : les gaz sont admis dans la chambre de combustion, y sont comprimés, brûlés puis expulsés sous forme de gaz d'échappement.
Ce moteur 9 a une entrée 91 reliée au conduit d'admission 101 et une sortie 92 reliée à un circuit d'échappement de gaz 102.
On entend par conduit d'admission 101, 10 la canalisation d'admission pour les gaz d'admission, dont le flux est représenté par la flèche Fl, cette canalisation étant située en amont du moteur 9. La sortie du moteur 2 est formée par un collecteur 93 des gaz d'échappement. Ce dernier est relié au circuit d'échappement de gaz 102 dont le flux est schématisé par la flèche F2.
L'ensemble 1 comprend, selon un mode de réalisation, une boucle de recirculation 103 des gaz d'échappement, permettant à une partie des gaz d'échappement circulant dans le circuit d'échappement 102 d'être réinjectés en amont du moteur 9. La boucle de recirculation 103 comprend une sortie débouchant dans la vanne selon l'invention. Plus précisément, la boucle de recirculation 103 débouche dans le deuxième conduit 3 d'entrée de fluide. La vanne 1 est ainsi disposée en amont du moteur 9. Le premier conduit d'entrée 4 est relié à la partie du conduit d'admission 101 en amont de la vanne 1 et le conduit de sortie est relié à la partie du conduit 101' d'admission en aval de la vanne 1.
Une telle position de vanne permet d'utiliser des matériaux moins nobles et évite les contraintes thermiques par rapport aux vannes disposées en sortie du moteur.
La portée de la présente invention ne se limite pas aux détails donnés ci- dessus et permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans s'éloigner du domaine d'application de l'invention. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, et peuvent être modifiés sans toutefois sortir de la portée définie par les revendications.

Claims

REVENDICATIONS
1. . Vanne (1) comportant un corps (2) délimitant deux conduits d'entrée (3, 4) de fluide débouchant dans un conduit de sortie (5) du fluide en formant une intersection (6) dans laquelle est monté un papillon (10) relié à un moteur (9) d'actionnement du papillon entre une première position extrême dans laquelle le papillon (10) permet l'entrée d'air et dirige l'air principalement vers le conduit de sortie (5), en direction du moteur (9), et une deuxième position extrême dans laquelle le papillon (10) permet une entrée d'air et de gaz de recirculation et dirige le fluide principalement vers le conduit de sortie (5).
2. Vanne (1) selon la revendication 1, dans laquelle dans sa première position extrême, le papillon (10) a une partie (10.1) permettant d'obturer le conduit d'entrée (3) des gaz de recirculation et une partie (10.2) permettant le passage d'air via le conduit d'entrée 4 de fluide.
3. Vanne (1) selon la revendication 1, dans laquelle dans sa deuxième position extrême, le papillon (10) a une partie (10.1) positionnée de façon à laisser entrer les gaz de recirculation via la conduit d'entrée (3) de fluide et une partie (10.2) positionnée de façon à laisser entrer une certaine quantité d'air via le conduit d'entrée (4) de fluide.
4. Vanne (1) selon la revendication 2 ou 3, dans laquelle la partie (10.2) a un bord libre en appui contre une paroi (14) commune aux deux conduits (3, 4) d'entrée.
5. Vanne (1) selon une des revendication 2 à 4, dans laquelle la partie (10.1) a un bord en appui contre une paroi (12) commune au conduit d'entrée (3) des gaz de recirculation et au conduit de sortie (5) du fluide.
6. Ensemble moteur (100) comportant au moins un conduit d'admission (101), un moteur (9) à combustion et une vanne (1) selon une des revendications 1 à 5, disposée sur le conduit d'admission (101) en amont du moteur (9).
7. Ensemble moteur (100) selon la revendication 6, comportant un circuit d'échappement en sortie du moteur (9) et une boucle de recirculation (103) des gaz d'échappement, la boucle de recirculation (103) permettant à une partie des gaz d'échappement circulant dans le circuit d'échappement (102) d'être réinjectés en amont du moteur (9).
8. Ensemble moteur (100) selon la revendication 7, dans lequel la boucle de recirculation (103) comprend une sortie débouchant dans un deuxième conduit (3) d'entrée de fluide de la vanne (1).
9. Ensemble moteur (100) selon une des revendications 7 à 8, dans lequel un premier conduit d'entrée (4) de la vanne est relié à la partie du conduit d'admission (101) située en amont de la vanne (1) et un conduit de sortie (5) est relié à la partie du conduit (10 ) d'admission en aval de la vanne (1).
10. Véhicule automobile équipé d'un ensemble moteur selon une des revendications 6 à 9.
EP15823653.9A 2014-12-17 2015-12-14 Vanne comportant des moyens d'actionnement entre deux conduits d'entrée Withdrawn EP3234335A1 (fr)

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