FR2732075A1

FR2732075A1 - Exhaust gas recycling flow control for IC engine

Info

Publication number: FR2732075A1
Application number: FR9503324A
Authority: FR
Inventors: Henri Arnaud
Original assignee: Renault SAS; Regie Nationale des Usines Renault
Current assignee: Renault SAS; Regie Nationale des Usines Renault
Priority date: 1995-03-22
Filing date: 1995-03-22
Publication date: 1996-09-27
Anticipated expiration: 2015-03-22
Also published as: FR2732075B1

Abstract

An upstream conduit (20) is connected to the engine exhaust (14), with a downstream conduit (22) connected to the engine intake manifold (10). A controllable valve (18) is located between the upstream and downstream conduits. A control regulates the difference in pressure between the valve inlet and outlet, to maintain it at a level below the pressure difference between the exhaust and intake manifolds of the engine. The pressure difference control operates by adjusting the pressure in an intermediate chamber (24) connected in series with the valve between the valve and the upstream conduit.

Description

L'invention concerne un dispositif de commande du débit de recirculation des gaz d'échappement pour un moteur à combustion interne. The invention relates to a device for controlling the exhaust gas recirculation flow rate for an internal combustion engine.

L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de commande du débit de recirculation des gaz d'échappement pour un moteur à combustion interne, du type agencé entre un conduit amont relié au circuit d'échappement et un conduit aval relié au circuit d'admission et du type comportant une vanne commandée de régulation du débit dont l'entrée est reliée au conduit amont et dont la sortie est reliée au conduit aval. The invention relates more particularly to a device for controlling the exhaust gas recirculation flow rate for an internal combustion engine, of the type arranged between an upstream duct connected to the exhaust circuit and a downstream duct connected to the intake circuit and of the type comprising a controlled valve for regulating the flow, the inlet of which is connected to the upstream duct and the outlet of which is connected to the downstream duct.

Les systèmes de recirculation des gaz d'échappement ont été mis au point pour améliorer la combustion du carburant afin notamment de réduire la température de combustion du mélange air-carburant, ce qui permet de limiter la quantité d'oxydes d'azote créés au cours de cette combustion. Exhaust gas recirculation systems have been developed to improve the combustion of fuel, in particular to reduce the combustion temperature of the air-fuel mixture, which limits the amount of nitrogen oxides created during of this combustion.

La nécessité d'un tel système apparaît de plus en plus clairement avec l'adoption de normes anti-pollution de plus en plus contraignantes. The need for such a system is becoming increasingly clear with the adoption of increasingly stringent anti-pollution standards.

Le taux de recirculation des gaz d'échappement peut varier, pour un même moteur, dans de grandes proportions. The exhaust gas recirculation rate can vary, for the same engine, in large proportions.

A pleine charge, il est envisagé de recirculer jusqu'à plus de 20 % des gaz d'échappement tandis qu'aux faibles charges, seul 5 % des gaz d'échappement doivent être recirculés. At full load, it is envisaged to recirculate up to more than 20% of the exhaust gases while at low loads, only 5% of the exhaust gases must be recirculated.

I1 s'en suit que pour obtenir un fonctionnement optimal du moteur, il devient nécessaire de contrôler très précisément le débit de gaz recirculés. It follows that to obtain optimal engine operation, it becomes necessary to very precisely control the flow of recirculated gases.

Cette tâche est d'autant plus délicate que le débit de gaz recirculés doit être maîtrisé alors que les conditions de fonctionnement du moteur diffèrent sensiblement entre les régimes de faible et de pleine charge. This task is all the more delicate since the flow of recirculated gases must be controlled while the engine operating conditions differ significantly between the low and full load regimes.

Ainsi, en condition de faible charge, il règne dans le collecteur d'admission du moteur une forte dépression tandis que règne dans le collecteur d'échappement une faible suppression. Au contraire, lors des fortes charges, il règne dans le collecteur d'admission une dépression beaucoup plus faible tandis que l'échappement se fait avec une forte suppression. Thus, under low load conditions, there is a high vacuum in the engine intake manifold while there is little suppression in the exhaust manifold. On the contrary, during heavy loads, there is a much lower vacuum in the intake manifold while the exhaust is done with a strong suppression.

L'invention a donc pour but de proposer un dispositif de commande du débit de recirculation des gaz d'échappement comportant des moyens d'assurer une grande précision dans le contrôle du débit malgré des variations importantes des conditions de pression régnant de part et d'autre du dispositif de commande et malgré de fortes variations du débit. The object of the invention is therefore to propose a device for controlling the exhaust gas recirculation flow rate, comprising means for ensuring high precision in controlling the flow rate despite significant variations in the pressure conditions prevailing on both sides. other of the control device and despite large variations in flow.

L'invention propose à cet effet un dispositif de commande du type vu précédemment, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de régulation de la différence de pression entre l'entrée et la sortie de la vanne pour réduire cette différence de pression à une valeur inférieure à celle de la différence de pression existant entre les circuits d'échappement et d'admission, au moins pour une plage de débits faibles de gaz recirculés traversant la vanne. The invention provides for this purpose a control device of the type seen above, characterized in that it comprises means for regulating the pressure difference between the inlet and the outlet of the valve to reduce this pressure difference to a value lower than that of the pressure difference existing between the exhaust and intake circuits, at least for a range of low flow rates of recirculated gases passing through the valve.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention
- les moyens de régulation font varier la pression dans une chambre intermédiaire agencée en série avec la vanne
- la chambre intermédiaire est disposée entre le conduit amont et l'entrée de la vanne
- un obturateur à section de passage variable est agencé à l'entrée de la chambre intermédiaire et la sortie de la chambre intermédiaire est reliée à l'entrée de la vanne
- la vanne est un obturateur commandé à section de passage variable agencé à la sortie de la chambre intermédiaire
- les deux obturateurs comportent un organe mobile commun susceptible de se déplacer axialement, entre une position de fermeture et au moins une position ouverte, au travers de deux orifices qui sont percés dans deux flasques transversaux amont et aval et qui délimitent l'entrée et la sortie de la chambre intermédiaire
- l'organe mobile est un pointeau comportant un corps cylindrique prolongé axialement par une pointe amont et par un talon aval élargi, et la chambre intermédiaire est agencée dans un tube dont les extrémités axiales sont constituées par les flasques transversaux amont et aval
- le corps cylindrique du pointeau est reçu avec jeu radial au travers des deux orifices, le talon aval élargi du pointeau coopère avec un siège formé sur le flasque aval pour fermer le dispositif de commande du débit, et la pointe amont s'étend au-delà du flasque amont
- pour déterminer un faible débit de gaz recirculés, le pointeau est déplacé axialement d'amont en aval dans une première position axiale dans laquelle la pointe s'étend en regard du flasque amont pour augmenter la section de passage de l'entrée de la chambre intermédiaire et provoquer l'augmentation de la pression des gaz dans la chambre intermédiaire, et dans laquelle le jeu radial constant entre le corps cylindrique du pointeau et l'orifice du flasque aval détermine le faible débit de gaz à la sortie de la chambre intermédiaire qui est fonction de la différence de pression entre la chambre intermédiaire et le conduit aval
- pour déterminer des débits importants, le pointeau est déplacé d'amont en aval dans une deuxième position axiale dans laquelle la pointe s'étend en regard de l'orifice du flasque aval, pour augmenter la section de passage de la sortie de la chambre intermédiaire à l'intérieur de laquelle la pression est celle régnant dans le conduit amont
- la chambre intermédiaire est disposée entre la sortie de la vanne et le conduit aval
- un régulateur automatique de pression, qui maintient une pression dans la chambre intermédiaire dont la différence de valeur avec une pression de référence est constante, au moins pour une plage de débits faibles de gaz recirculés, est agencé à la sortie de la chambre intermédiaire et l'entrée de la chambre intermédiaire est reliée à la sortie de la vanne
- le régulateur de pression comporte une soupape tarée qui est agencée entre la chambre intermédiaire et le conduit aval et qui s'ouvre lorsque la différence de pression entre la pression dans la chambre intermédiaire et la pression de référence est inférieure à une valeur déterminée par un ressort de tarage
- la soupape tarée comporte une tige de commande qui est reliée à une paroi mobile qui sépare une enceinte à la pression de référence d'une enceinte reliée à la chambre intermédiaire, et les déplacements de la paroi nobile dûs aux variations de pression dans la chambre intermédiaire commandent l'ouverture et la fermeture de la soupape
- le ressort de tarage agit sur la paroi mobile dans le même sens que la force exercée par la pression régnant dans la chambre intermédiaire ;
- la vanne est un obturateur commandé à section de passage variable agencé à l'entrée de la chambre intermédiaire
- l'obturateur est un pointeau sensiblement conique muni d'un talon et est susceptible de se déplacer axialement, entre une position de fermeture et au moins une position ouverte, au travers d'un orifice agencé dans un flasque qui délimite l'entrée de la chambre intermé diaire, laquelle chambre intermédiaire est un tube dont la sortie est délimitée par le régulateur de pression, et, en position de fermeture, le talon du pointeau coopère avec un siège formé sur le flasque pour fermer le dispositif de commande du débit
- pour délimiter un faible débit de gaz, le pointeau est déplacé axialement d'amont en aval pour faire varier la section de passage de l'entrée de la chambre intermédiaire
- la pression de référence est la pression atmosphérique
- la pression de référence est une pression prélevée dans le circuit d'échappement.According to other features of the invention
the regulating means vary the pressure in an intermediate chamber arranged in series with the valve
- the intermediate chamber is arranged between the upstream pipe and the inlet of the valve
- a shutter with variable passage section is arranged at the inlet of the intermediate chamber and the outlet of the intermediate chamber is connected to the inlet of the valve
- the valve is a controlled shutter with a variable passage section arranged at the outlet of the intermediate chamber
the two shutters comprise a common mobile member capable of moving axially, between a closed position and at least one open position, through two orifices which are drilled in two upstream and downstream transverse flanges and which delimit the inlet and the exit from the intermediate chamber
- The movable member is a needle comprising a cylindrical body extended axially by an upstream tip and by an enlarged downstream heel, and the intermediate chamber is arranged in a tube whose axial ends are formed by the upstream and downstream transverse flanges
the cylindrical body of the needle is received with radial clearance through the two orifices, the enlarged downstream heel of the needle cooperates with a seat formed on the downstream flange to close the flow control device, and the upstream point extends over the beyond the upstream flange
- to determine a low flow of recirculated gases, the needle is moved axially from upstream to downstream in a first axial position in which the point extends opposite the upstream flange to increase the passage section of the chamber entrance intermediate and cause the increase of the gas pressure in the intermediate chamber, and in which the constant radial clearance between the cylindrical body of the needle and the orifice of the downstream flange determines the low flow of gas at the outlet of the intermediate chamber which is a function of the pressure difference between the intermediate chamber and the downstream pipe
- to determine large flows, the needle is moved from upstream to downstream in a second axial position in which the tip extends opposite the orifice of the downstream flange, to increase the passage section of the outlet from the chamber intermediate inside which the pressure is that prevailing in the upstream duct
- the intermediate chamber is arranged between the valve outlet and the downstream conduit
- an automatic pressure regulator, which maintains a pressure in the intermediate chamber whose difference in value with a reference pressure is constant, at least for a range of low flow rates of recirculated gases, is arranged at the outlet of the intermediate chamber and the inlet of the intermediate chamber is connected to the outlet of the valve
- the pressure regulator comprises a calibrated valve which is arranged between the intermediate chamber and the downstream conduit and which opens when the pressure difference between the pressure in the intermediate chamber and the reference pressure is less than a value determined by a calibration spring
- the calibrated valve comprises a control rod which is connected to a movable wall which separates an enclosure at the reference pressure from an enclosure connected to the intermediate chamber, and the displacements of the movable wall due to variations in pressure in the chamber intermediate control the opening and closing of the valve
- The calibration spring acts on the movable wall in the same direction as the force exerted by the pressure prevailing in the intermediate chamber;
- the valve is a controlled shutter with variable passage section arranged at the inlet of the intermediate chamber
- the shutter is a substantially conical needle with a heel and is capable of moving axially, between a closed position and at least one open position, through an orifice arranged in a flange which delimits the entry of the intermediate chamber, which intermediate chamber is a tube, the outlet of which is delimited by the pressure regulator, and, in the closed position, the needle heel cooperates with a seat formed on the flange to close the flow control device
- to define a low gas flow, the needle is moved axially from upstream to downstream to vary the passage section of the inlet of the intermediate chamber
- the reference pressure is atmospheric pressure
- the reference pressure is a pressure taken from the exhaust system.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels
- La figure 1 est une vue schématique en coupe d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de commande du débit selon l'invention
- les figures 2A, 2B et 2C représentent une vue agrandie d'un détail de la figure 1, et illustrent le dispositif dans trois positions différentes de fonctionnement
- la figure 3 est une vue schématique en coupe d'un second mode de réalisation d'un dispositif de commande du débit selon l'invention.Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following detailed description for the understanding of which reference will be made to the accompanying drawings in which
- Figure 1 is a schematic sectional view of a first embodiment of a flow control device according to the invention
- Figures 2A, 2B and 2C show an enlarged view of a detail of Figure 1, and illustrate the device in three different operating positions
- Figure 3 is a schematic sectional view of a second embodiment of a flow control device according to the invention.

On a représenté sur la figure 1 un circuit d'admission 10 muni d'un papillon de gaz 12 et un circuit d'échappement 14 d'un moteur à combustion interne (non représenté) de véhicule automobile. FIG. 1 shows an intake circuit 10 provided with a throttle valve 12 and an exhaust circuit 14 of an internal combustion engine (not shown) of a motor vehicle.

Le circuit d'admission 10 est relié en amont au filtre à air du véhicule (non représenté) et en aval au collecteur d'admission (non représenté). The intake circuit 10 is connected upstream to the vehicle air filter (not shown) and downstream to the intake manifold (not shown).

De même, le circuit d'échappement 14 est relié en amont au collecteur d'échappement (non représenté) et en aval au dispositif de silencieux (non représenté). Likewise, the exhaust circuit 14 is connected upstream to the exhaust manifold (not shown) and downstream to the silencer device (not shown).

On a également représenté sur la figure I un circuit de recirculation des gaz d'échappement 16 branché sur le circuit d'échappement 14 et qui débouche dans le circuit d'admission 10, en aval du papillon des gaz 12. FIG. 1 also shows an exhaust gas recirculation circuit 16 connected to the exhaust circuit 14 and which opens into the intake circuit 10, downstream of the throttle valve 12.

De manière connue, le circuit de recirculation des gaz d'échappement 16 est muni d'un dispositif 18 de commande du débit de gaz recirculés. In known manner, the exhaust gas recirculation circuit 16 is provided with a device 18 for controlling the flow of recirculated gases.

Ce dispositif de commande 18 sépare une conduite amont 20 d'une conduite aval 22 du circuit de recirculation 16. This control device 18 separates an upstream pipe 20 from a downstream pipe 22 from the recirculation circuit 16.

I1 règne dans les conduits amont 20 et aval 22 une pression qui est sensiblement égale respectivement à celle régnant dans le circuit d'échappement 14 et dans le circuit d'admission 10. I1 prevails in the upstream 20 and downstream 22 conduits a pressure which is substantially equal respectively to that prevailing in the exhaust circuit 14 and in the intake circuit 10.

Il est connu d'utiliser comme dispositif de commande une vanne à pointeau qui permet de faire varier la section de passage des gaz au travers d'un orifice du circuit de recirculation. It is known to use as a control device a needle valve which makes it possible to vary the cross-section of the gas passage through an orifice of the recirculation circuit.

Toutefois, lorsque la différence de pression entre le conduit amont 20 et le conduit aval 22 est importante, compte cela est notamment le cas à faible charge, une très faible variation de la section de passage entraîne une forte variation du débit de recirculation. However, when the pressure difference between the upstream pipe 20 and the downstream pipe 22 is large, this is particularly the case at low load, a very small variation in the passage section causes a large variation in the recirculation flow.

Cela est notamment sensible lorsque l'on veut commander très précisément des faibles débits. This is particularly noticeable when one wants to control very precisely low flow rates.

Conformément aux enseignements de l'invention, le dispositif 18 de commande du débit de recirculation comporte une chambre intermédiaire 24 interposée entre le conduit amont 20 et le conduit aval 22 et dont l'entrée 26 et la sortie 28 sont commandées par un pointeau 30 monté à l'extrémité d'une tige de commande 32 qui assure son déplacement axial grâce à des moyens 34 de commande de ses déplacements qui peuvent être par exemple un électroaimant ou un moteur électrique pas à pas muni d'un système vis-écrou. In accordance with the teachings of the invention, the device 18 for controlling the recirculation flow comprises an intermediate chamber 24 interposed between the upstream duct 20 and the downstream duct 22 and the inlet 26 and outlet 28 of which are controlled by a needle 30 mounted at the end of a control rod 32 which ensures its axial movement thanks to means 34 for controlling its movements which can for example be an electromagnet or a stepping electric motor provided with a screw-nut system.

La chambre intermédiaire 24 est agencée sensiblement à l'intérieur d'un tube 36 dont les extrémités axiales sont constituées par des flasques transversaux amont 38 et aval 40 percés chacun d'un orifice 25, 27 qui constituent respectivement l'entrée 26 et la sortie 28 de la chambre intermédiaire 24. The intermediate chamber 24 is arranged substantially inside a tube 36 whose axial ends consist of upstream 38 and downstream 40 transverse flanges each pierced with an orifice 25, 27 which respectively constitute the inlet 26 and the outlet 28 of the intermediate chamber 24.

On a représenté sur les figures 2A, 2B et 2C trois positions de fonctionnement du pointeau 30. FIGS. 2A, 2B and 2C show three operating positions of the needle 30.

Le pointeau 30 comporte un corps cylindrique longitudinal 42 qui est prolongé axialement par une pointe amont 44 et par un talon aval élargi 46. The needle 30 comprises a longitudinal cylindrical body 42 which is extended axially by an upstream tip 44 and by an enlarged downstream heel 46.

Le pointeau 30 est susceptible d'être déplacé axialement entre une position de fermeture et une position d'ouverture sous l'effet des moyens de commande 34 et de la tige de commande 32. The needle 30 is capable of being moved axially between a closed position and an open position under the effect of the control means 34 and of the control rod 32.

Dans sa position de fermeture, le pointeau 30 est reçu au travers de l'entrée 26 et de la sortie 28 de la chambre intermédiaire 24. La pointe amont 44 s'étend au travers de l'entrée 26 de la chambre 24, au-delà du flasque amont 38. Le talon aval élargi 46 comporte une surface de portée 48 qui coopère avec un siège 50 du flasque aval 40 pour fermer le dispositif de commande du débit 18. In its closed position, the needle 30 is received through the inlet 26 and the outlet 28 of the intermediate chamber 24. The upstream tip 44 extends through the inlet 26 of the chamber 24, au- beyond the upstream flange 38. The enlarged downstream heel 46 has a bearing surface 48 which cooperates with a seat 50 of the downstream flange 40 to close the flow control device 18.

Le corps cylindrique 42 est disposé axialement en regard de l'orifice d'entrée 26 de la chambre intermédiaire 24 avec un léger jeu radial "je". The cylindrical body 42 is disposed axially opposite the inlet orifice 26 of the intermediate chamber 24 with a slight radial clearance "I".

On a représenté sur la figure 2B une position intermédiaire du pointeau 30 qui correspond à un faible débit de gaz recirculés et qui est notamment utilisée lorsque le moteur tourne à faible charge. FIG. 2B shows an intermediate position of the needle 30 which corresponds to a low flow rate of recirculated gases and which is used in particular when the engine is running at low load.

Dans cette position le pointeau 30 a été légèrement déplacé axialement d'amont en aval et la pointe amont 44 du pointeau 30 est maintenant reçue en regard de l'entrée 26 de la chambre intermédiaire 24. In this position the needle 30 has been slightly moved axially from upstream to downstream and the upstream tip 44 of the needle 30 is now received opposite the inlet 26 of the intermediate chamber 24.

Dans le même temps, la portée 48 du talon aval élargi 46 du pointeau 30 s'est décollée du siège 50 du flasque aval 40 de manière à provoquer l'ouverture du dispositif de commande du débit 18. At the same time, the surface 48 of the enlarged downstream heel 46 of the needle 30 has come off the seat 50 of the downstream flange 40 so as to cause the opening of the flow control device 18.

Le corps cylindrique 42 du pointeau 30 est reçu avec un jeu radial j2 au travers de la sortie 28 de la chambre intermédiaire 24. The cylindrical body 42 of the needle 30 is received with a radial clearance j2 through the outlet 28 of the intermediate chamber 24.

Dans ces conditions de fonctionnement, la différence de pression entre le conduit amont 20 et le conduit aval 22 peut être de près de 600 mbars. Under these operating conditions, the pressure difference between the upstream pipe 20 and the downstream pipe 22 can be close to 600 mbar.

Cette différence de pression induit donc un débit de gaz recirculés entre le conduit amont 20 et le conduit aval 22 au travers du dispositif de commande de débit 18, débit qui est fonction des sections de passage au travers de l'entrée 26 et de la sortie 28 de la chambre intermédiaire 24. This pressure difference therefore induces a flow of recirculated gases between the upstream pipe 20 and the downstream pipe 22 through the flow control device 18, a flow rate which is a function of the sections of passage through the inlet 26 and the outlet 28 of the intermediate chamber 24.

Dans la position intermédiaire représentée sur la figure 2B, la pointe amont 44 détermine une section de passage au travers de l'entrée 26 de la chambre intermédiaire 24 qui reste assez faible. In the intermediate position shown in Figure 2B, the upstream tip 44 determines a passage section through the inlet 26 of the intermediate chamber 24 which remains fairly small.

Ainsi, il y a au niveau de cette entrée 26 une perte de charge importante qui détermine une pression à l'intérieur de la chambre intermédiaire 24 sensiblement plus faible que celle régnant dans le conduit amont 20. Thus, there is at this inlet 26 a significant pressure drop which determines a pressure inside the intermediate chamber 24 substantially lower than that prevailing in the upstream conduit 20.

La régulation de débit est donc essentiellement effectuée au travers de la sortie 28 de la chambre intermédiaire 24. La section de passage y reste sensiblement constante et est déterminée par le jeu radial j2 existant entre le corps cylindrique 42 et l'ouverture de sortie 28 de la chambre intermédiaire 24. The flow regulation is therefore essentially carried out through the outlet 28 of the intermediate chamber 24. The passage section there remains substantially constant and is determined by the radial clearance j2 existing between the cylindrical body 42 and the outlet opening 28 of the intermediate chamber 24.

La variation du débit est obtenue par la variation de la pression à l'intérieur de la chambre intermédiaire 24 par variation de la section de passage et donc de la perte de charge à l'entrée 26 de la chambre intermédiaire 24. The variation of the flow rate is obtained by the variation of the pressure inside the intermediate chamber 24 by variation of the passage section and therefore of the pressure drop at the inlet 26 of the intermediate chamber 24.

De manière avantageuse, on voit que plus le débit requis est faible, plus la pointe 42 est avancée au travers de l'entrée 26 et donc plus la pression à l'intérieur de la chambre 24 est réduite. Advantageously, it can be seen that the lower the required flow, the more the tip 42 is advanced through the inlet 26 and therefore the more the pressure inside the chamber 24 is reduced.

Ainsi il règne une faible différence de pression entre la chambre intermédiaire 24 et le conduit aval 22 et il est donc possible d'obtenir un réglage fin du débit de gaz recirculés. Thus there is a small pressure difference between the intermediate chamber 24 and the downstream conduit 22 and it is therefore possible to obtain a fine adjustment of the flow of recirculated gases.

On a représenté sur la figure 2C une troisième position du pointeau 30 qui correspond à un fonctionnement à forte charge du moteur à combustion. FIG. 2C shows a third position of the needle 30 which corresponds to a high load operation of the combustion engine.

Dans ces conditions, la quantité de gaz recirculés est nettement plus importante et la précision du débit est alors un paramètre moins primordial. Under these conditions, the quantity of recirculated gases is significantly greater and the accuracy of the flow rate is then a less essential parameter.

Dans cette troisième position, le pointeau est reculé axialement d'amont en aval de manière que la pointe amont 44 soit reçue en regard de l'orifice de sortie 28 de la chambre intermédiaire 24. In this third position, the needle is moved axially from upstream to downstream so that the upstream tip 44 is received opposite the outlet orifice 28 of the intermediate chamber 24.

L'entrée 26 de la chambre intermédiaire 24 est alors complètement ouverte et l'on peut donc considérer que la pression à l'intérieur de la chambre intermédiaire 24 est sensiblement la même que celle qui règne dans le conduit amont 20. The inlet 26 of the intermediate chamber 24 is then completely open and it can therefore be considered that the pressure inside the intermediate chamber 24 is substantially the same as that which prevails in the upstream duct 20.

La régulation du débit de gaz recirculés traversant le dispositif de commande de débit 18 n'est donc plus commandée par la variation de la différence de pression au niveau de sortie 28 mais au contraire par la variation de la section de passage au travers de la sortie 28 de chambre 24, variation qui est obtenue par déplacement axial de la pointe 44 par rapport à l'ouverture 28. The regulation of the flow rate of recirculated gases passing through the flow control device 18 is therefore no longer controlled by the variation of the pressure difference at the outlet level 28 but on the contrary by the variation of the passage section through the outlet 28 of chamber 24, variation which is obtained by axial displacement of the tip 44 relative to the opening 28.

Le dispositif selon la présente invention présente l'avantage d'être simple à réaliser et peu onéreux car il n'implique pas de pièce supplémentaire par rapport à une conception classique d'une vanne à pointeau de commande du débit. The device according to the present invention has the advantage of being simple to produce and inexpensive because it does not involve any additional part compared with a conventional design of a needle valve for controlling the flow rate.

On a représenté sur la figure 3 un second mode de réalisation d'un dispositif de commande du débit de gaz recirculé selon l'invention. FIG. 3 shows a second embodiment of a device for controlling the flow of recirculated gas according to the invention.

Des éléments semblables ou similaires à ceux représentés dans les figures précédentes reprennent les même chiffres de désignation. Elements similar or similar to those shown in the previous figures use the same designation numbers.

Le second mode de réalisation du dispositif de commande du débit comporte une chambre intermédiaire 52 dont l'entrée 26 est commandée par une vanne 18 à pointeau 54 et dont la sortie est commandée par une soupape 56 d'un régulateur de pression 58. The second embodiment of the flow control device comprises an intermediate chamber 52 whose inlet 26 is controlled by a needle valve 18 and whose outlet is controlled by a valve 56 of a pressure regulator 58.

Ce dispositif de commande du débit propose de réguler automatiquement la pression régnant dans la chambre intermédiaire 52. This flow control device proposes to automatically regulate the pressure prevailing in the intermediate chamber 52.

Le but est de maîtriser le débit essentiellement en faisant varier la section de passage de l'entrée 28 de la chambre intermédiaire 52, la différence de pression de part et d'autre de la vanne 18 étant maîtrisée grâce au régulateur de pression 58. The aim is to control the flow essentially by varying the passage section of the inlet 28 of the intermediate chamber 52, the pressure difference on either side of the valve 18 being controlled thanks to the pressure regulator 58.

La vanne 18 est disposée à l'entrée 26 de la chambre intermédiaire 52 qui est agencée dans un tube 57 reliant la vanne 18 au régulateur de pression 58. The valve 18 is arranged at the inlet 26 of the intermediate chamber 52 which is arranged in a tube 57 connecting the valve 18 to the pressure regulator 58.

Le pointeau 54 comporte un talon élargi 55 qui coopère avec un flasque transversal 59 percé, au travers duquel le pointeau 54 est reçu. The needle 54 has an enlarged heel 55 which cooperates with a transverse flange 59 pierced, through which the needle 54 is received.

Le pointeau 54 a un profil qui permet d'obtenir la progressivité désirée du débit de gaz en fonction de la position axiale du pointeau 54. The needle 54 has a profile which makes it possible to obtain the desired progressiveness of the gas flow as a function of the axial position of the needle 54.

A titre d'exemple, on peut estimer que lorsque le moteur tourne dans des conditions de faible recirculation, aux régimes de faible charge, il règne dans le circuit d'admission une pression absolue d'environ 500 mbars et dans le circuit d'échappement une pression de l'ordre de 1100 mbars soit une pression très légèrement supérieure à la pression atmosphérique de 1013 mbars. For example, it can be estimated that when the engine is running in conditions of low recirculation, at low load speeds, there is an absolute pressure of about 500 mbar in the intake circuit and in the exhaust circuit a pressure of the order of 1100 mbar, that is to say a pressure very slightly higher than the atmospheric pressure of 1013 mbar.

Le but du dispositif selon l'invention étant de réduire la différence de pression au niveau de la vanne 18 qui commande le débit, on se propose de réguler la pression à l'intérieur de la chambre intermédiaire 52 à une pression de l'ordre de 800 mbars. The purpose of the device according to the invention being to reduce the pressure difference at the level of the valve 18 which controls the flow rate, it is proposed to regulate the pressure inside the intermediate chamber 52 at a pressure of the order of 800 mbar.

A cet effet, la soupape 56 qui commande l'ouverture et la fermeture de la sortie 28 de la chambre intermédiaire 52 est reliée par une tige de commande 60 à une paroi mobile 62 du régulateur de pression 58. To this end, the valve 56 which controls the opening and closing of the outlet 28 of the intermediate chamber 52 is connected by a control rod 60 to a movable wall 62 of the pressure regulator 58.

La paroi mobile 62 sépare deux enceintes 64, 66 du régulateur de pression 58 qui sont respectivement reliées à la chambre intermédiaire 52 par un orifice de communication 70 et à l'atmosphère par une ouverture 72. The movable wall 62 separates two chambers 64, 66 of the pressure regulator 58 which are respectively connected to the intermediate chamber 52 by a communication orifice 70 and to the atmosphere by an opening 72.

Cette paroi mobile 62 est par ailleurs soumise à l'action d'un ressort 68 qui agit dans le même sens que la pression régnant dans l'enceinte 64 qui est reliée à la chambre intermédiaire 52. This movable wall 62 is also subjected to the action of a spring 68 which acts in the same direction as the pressure prevailing in the enclosure 64 which is connected to the intermediate chamber 52.

La paroi mobile 62 est donc soumise aux forces exercées d'un côté par la pression atmosphérique et de l'autre côté par la pression de la chambre intermédiaire 52 et par le ressort 68. The movable wall 62 is therefore subjected to the forces exerted on one side by atmospheric pressure and on the other side by the pressure of the intermediate chamber 52 and by the spring 68.

Compte tenu des dimensions géométriques des différents éléments du régulateur de pression 58, on peut considérer que les forces de pression agissant sur la soupape 56 sont négligeables. Given the geometric dimensions of the various elements of the pressure regulator 58, it can be considered that the pressure forces acting on the valve 56 are negligible.

La soupape 56 étant en position fermée, on ouvre la vanne 18 grâce à un dispositif de commande 32 et à une tige de commande 34. With the valve 56 in the closed position, the valve 18 is opened by means of a control device 32 and a control rod 34.

Il s'établit donc un débit au niveau de l'entrée 26 de la chambre intermédiaire 52 qui provoque une augmentation de la pression à l'intérieur de la chambre intermédiaire 52. La pression de la chambre intermédiaire 52 est communiquée à l'intérieur de l'enceinte 64 du régulateur de pression 58 grâce à l'orifice de communication 70 agencé entre les deux. A flow is therefore established at the inlet 26 of the intermediate chamber 52 which causes an increase in the pressure inside the intermediate chamber 52. The pressure of the intermediate chamber 52 is communicated inside the enclosure 64 of the pressure regulator 58 thanks to the communication orifice 70 arranged between the two.

La force exercée par la pression régnant dans l'enceinte 64 combinée à la force du ressort 68 devient, avec l'augmentation de la pression de la chambre intermédiaire, supérieure à la force exercée par la pression atmosphérique régnant dans l'enceinte 66 du régulateur de pression. The force exerted by the pressure prevailing in the enclosure 64 combined with the force of the spring 68 becomes, with the increase in the pressure of the intermediate chamber, greater than the force exerted by the atmospheric pressure prevailing in the enclosure 66 of the regulator pressure.

La paroi mobile 62 se déplace alors dans la direction qui provoque le soulèvement de la soupape 56 par la tige de commande 60. The movable wall 62 then moves in the direction which causes the valve 56 to be raised by the control rod 60.

Les gaz présents dans la chambre 52 sont alors aspirés au travers de la sortie 28 de la chambre intermédiaire 52 dans le conduit aval 22 et dans le circuit d'admission 10. The gases present in the chamber 52 are then sucked through the outlet 28 of the intermediate chamber 52 in the downstream conduit 22 and in the intake circuit 10.

I1 en résulte une baisse de pression dans la chambre intermédiaire 52 qui provoque un déplacement dans le sens inverse de la paroi mobile 62, tendant ainsi à provoquer la fermeture de la soupape 56. This results in a drop in pressure in the intermediate chamber 52 which causes the movable wall 62 to move in the opposite direction, thus tending to cause the valve 56 to close.

Ainsi, la pression régnant dans la chambre 52 reste sensiblement équilibrée à une valeur constante par rapport à la pression atmosphérique. Thus, the pressure prevailing in the chamber 52 remains substantially balanced at a constant value relative to the atmospheric pressure.

Il faut toutefois noter que les pressions ainsi décrites sont celles qui règnent dans le dispositif lorsque le moteur tourne à faible charge. It should however be noted that the pressures thus described are those which prevail in the device when the engine is running at low load.

Dans ces conditions, une valeur intéressante du tarage du ressort 68 est celle qui permet d'obtenir du ressort 68 une action équivalente à 200 mbars de pression, ce qui permet d'obtenir dans la chambre intermédiaire 52 une pression régulée d'environ 800 mbars et donc de n'avoir, au ralenti, qu'une différence de pression de l'ordre de 250 à 300 mbars au niveau de la vanne 18. Under these conditions, an interesting value of the setting of the spring 68 is that which makes it possible to obtain from the spring 68 an action equivalent to 200 mbar of pressure, which makes it possible to obtain in the intermediate chamber 52 a regulated pressure of approximately 800 mbar. and therefore to have, at idle, only a pressure difference of the order of 250 to 300 mbar at the valve 18.

Lorsque le moteur fonctionne à pleine charge, la pression absolue dans le circuit d'admission 10 peut remonter à des valeurs de l'ordre de 900 mbars. When the engine is running at full load, the absolute pressure in the intake circuit 10 can rise to values of the order of 900 mbar.

Dans le même temps, la pression dans le circuit d'échappement 14 peut atteindre 1300 mbars. At the same time, the pressure in the exhaust circuit 14 can reach 1300 mbar.

Dans ce cas, avec un tarage du ressort 68 correspondant à une pression de régulation dans la chambre intermédiaire 52 de 800 mbars, lorsque la pression dans la chambre intermédiaire 52 est supérieure à cette valeur de seuil, nous avons vu que la soupape 56 était ouverte. In this case, with a calibration of the spring 68 corresponding to a regulating pressure in the intermediate chamber 52 of 800 mbar, when the pressure in the intermediate chamber 52 is greater than this threshold value, we have seen that the valve 56 was open .

La pression dans la chambre intermédiaire n'est alors plus régulée et elle est sensiblement égale à la pression régnant dans le circuit d'admission 10. The pressure in the intermediate chamber is then no longer regulated and it is substantially equal to the pressure prevailing in the intake circuit 10.

Toutefois, cette caractéristique n'est pas gênante pour le fonctionnement du dispositif de commande 18 puisqu'il reste tout à fait possible de faire varier le débit de gaz recirculés grâce à la vanne 18. However, this characteristic is not a problem for the operation of the control device 18 since it remains entirely possible to vary the flow rate of recirculated gases thanks to the valve 18.

A forte charge, la soupape 56 est donc grande ouverte ce qui permet de laisser passer les forts débits de gaz recirculés requis pour un traitement optimal des oxydes d'azote. At high load, the valve 56 is therefore wide open, which allows the high flow rates of recirculated gases required for optimal treatment of nitrogen oxides to pass.

De manière avantageuse, on pourra prévoir d'asservir la régulation de la pression dans la chambre intermédiaire 52 non pas à la pression atmosphérique mais à la pression régnant dans le circuit d'échappement 14. Advantageously, provision may be made to control the pressure regulation in the intermediate chamber 52 not at atmospheric pressure but at the pressure prevailing in the exhaust circuit 14.

I1 suffit pour cela de relier l'ouverture 72 de l'enceinte 66 du régulateur de pression 58 au circuit d'échappement 14 ou au conduit amont 20. For this, it suffices to connect the opening 72 of the enclosure 66 of the pressure regulator 58 to the exhaust circuit 14 or to the upstream duct 20.

On obtient ainsi une régulation asservie à la pression d'échappement et donc une différence de pression entre l'amont et l'aval de la vanne 18 qui reste constante ce qui permet un contrôle précis du débit de gaz recirculés, et ce quelle que soit la pression régnant dans le circuit d'admission 10. We thus obtain a regulation controlled by the exhaust pressure and therefore a pressure difference between the upstream and downstream of the valve 18 which remains constant which allows precise control of the flow of recirculated gases, whatever the pressure prevailing in the intake circuit 10.

Claims

1. Device for controlling the exhaust gas recirculation flow rate for an internal combustion engine, of the type arranged between an upstream duct (20) connected to the exhaust circuit (14) and a downstream duct (22) connected to the circuit inlet (10), and of the type comprising a valve (18) controlled for regulating the flow, the inlet of which is connected to the upstream duct (20) and the outlet of which is connected to the downstream duct (22), characterized in that 'It includes means for regulating the pressure difference between the inlet and the outlet of the valve to reduce this pressure difference to a value lower than that of the pressure difference existing between the exhaust circuits (14) and inlet (10), at least for a range of low flow rates of recirculated gases passing through the valve (18).

2. A flow control device according to claim 1, characterized in that the regulating means vary the pressure in an intermediate chamber (24, 52) arranged in series with the valve (18).

3. A flow control device according to claim 2, characterized in that the intermediate chamber (24) is disposed between the upstream conduit (20) and the inlet of the valve (18).

4. A flow control device according to claim 3, characterized in that a shutter (30) with variable passage section is arranged at the inlet (26) of the intermediate chamber (24), and in that the outlet (28) of the intermediate chamber (24) is connected to the inlet of the valve (18).

5. A flow control device according to claim 4, characterized in that the valve (18) is a shutter (30) controlled with a variable passage section arranged at the outlet (28) of the intermediate chamber (24).

6. flow control device according to claim 5, characterized in that the two shutters comprise a common movable member (30) capable of moving axially, between a closed position and at least one open position, through two orifices (25, 27) which are drilled in two upstream (38) and downstream (40) transverse flanges and which delimit the inlet (26) and the outlet (28) of the intermediate chamber.

7. A flow control device according to claim 6, characterized in that the movable member is a needle (30) comprising a cylindrical body (42) extended axially by an upstream tip (44) and by an enlarged downstream heel (46 ), and in that the intermediate chamber (24) is arranged in a tube (36) whose axial ends are constituted by the upstream (38) and downstream (40) transverse flanges.

8. A flow control device according to claim 7, characterized in that, in the closed position, the cylindrical body (42) of the needle (30) is received with radial clearance (jl) through the two orifices (25, 27 ), the enlarged downstream heel (46) of the needle (30) cooperates with a seat (50) formed on the downstream flange (40) to close the flow control device (18), and the upstream tip (44) extends beyond the upstream flange (38).

9. Flow control device according to claim 8, characterized in that to determine a low flow of recirculated gases, the needle (30) is moved axially from upstream to downstream in a first axial position in which the tip extends opposite the upstream flange (40) to increase the passage section of the inlet (26) of the intermediate chamber (24) and cause the pressure of the gases in the intermediate chamber (24) to increase, and in which the constant radial clearance (j2) between the cylindrical body (42) of the needle (30) and the orifice (27) of the downstream flange (40) determines the low gas flow rate at the outlet (28) of the intermediate chamber (24) which is a function of the pressure difference between the intermediate chamber (24) and the downstream conduit (22).

10. A flow control device according to claim 9, characterized in that to determine large flow rates, the needle (30) is moved from upstream to downstream in a second axial position in which the tip (42) extends in look of the orifice (27) of the downstream flange (40), to increase the passage section of the outlet (28) of the intermediate chamber (24) inside which the pressure is that prevailing in the upstream duct ( 20).

11. A flow control device according to claim 2, characterized in that the intermediate chamber (52) is disposed between the outlet of the valve (18) and the downstream conduit (22).

12. Flow control device according to claim II, characterized in that an automatic pressure regulator (58), which maintains a pressure in the intermediate chamber (52), the difference in value with a reference pressure is constant, at least for a range of low flows of recirculated gases, is arranged at the outlet (28) of the intermediate chamber (52) and in that the inlet (26) of the intermediate chamber (52) is connected to the outlet of the valve (18).

13. Flow control device according to claim 12, characterized in that the pressure regulator (58) comprises a calibrated valve (56) which is arranged between the intermediate chamber (52) and the downstream conduit (22) and which s 'opens when the pressure difference between the pressure in the intermediate chamber (52) and the reference pressure is less than a value determined by a calibration spring (68).

14. Flow control device according to claim 13, characterized in that the calibrated valve (56) comprises a control rod (60) which is connected to a movable wall (62) which separates an enclosure (66) under pressure reference of an enclosure (64) connected to the intermediate chamber (52), and in that the displacements of the movable wall (62) due to pressure variations in the intermediate chamber (52) control the opening and closing of the valve (56).

15. A flow control device according to claim 14, characterized in that the calibration spring (68) acts on the movable wall (62) in the same direction as the force exerted by the pressure prevailing in the intermediate chamber (52) .

16. A flow control device according to claim 15, characterized in that the valve (18) is a shutter (54) controlled with a variable passage section arranged at the inlet (26) of the intermediate chamber (52).

17. A flow control device according to claim 16, characterized in that the shutter is a needle (54) substantially conical provided with a heel (55) and is capable of moving axially, between a closed position and at at least one open position, through an orifice arranged in a flange which delimits the inlet (26) of the intermediate chamber (52), which intermediate chamber (52) is a tube whose outlet (28) is delimited by the pressure regulator (58), and in that in the closed position the needle heel (54) cooperates with a seat formed on the flange to close the flow control device.

18. Flow control device according to claim 17, characterized in that to define a low gas flow, the needle (54) is moved axially from upstream to downstream to vary the passage section of the inlet (26 ) of the intermediate chamber (52).

19. A flow control device according to claim 18, characterized in that the reference pressure is atmospheric pressure.

20. A flow control device according to claim 19, characterized in that the reference pressure is a pressure taken from the exhaust circuit (14).