FR2806448A1

FR2806448A1 - Control system for the gas debit in an exhaust gas recirculation system has the EGR valve and the air admission valve inside the same casing, controlled by a single control unit at a servomechanism

Info

Publication number: FR2806448A1
Application number: FR0003353A
Authority: FR
Inventors: Francis Plachta
Original assignee: MGI Coutier SA
Current assignee: Akwel SA
Priority date: 2000-03-16
Filing date: 2000-03-16
Publication date: 2001-09-21
Anticipated expiration: 2020-03-16
Also published as: FR2806448B1

Abstract

System (20) is placed between a exhaust gas recirculation line (3) and the air inlet pipe (5). The system includes the EGR valve and the air admission valve inside the same casing, controlled by a single control unit (11) at a servomechanism (12).

Description

DISPOSITIF D'OBTURATION ET DE REGULATION DEBIT DE GAZ D'ECHAPPEMENT DANS UNE LIGNE DE RECYCLAGE DE GAZ D'ECHAPPEMENT CONNECTES A UNE LIGNE D'ADMISSION D'AIR D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention concerne un dispositif d'obturation de régulation de débit de gaz d'échappement dans une ligne de recyclage de gaz d'échappement d'un système EGR, connectée entre une ligne de gaz d'échappement et une ligne d'admission d'air d'un moteur à combustion interne d'un véhicule, notamment d'un moteur Diesel pour un véhicule automobile. DEVICE FOR SHUTTING AND REGULATING FLOW OF GAS EXHAUST IN A LINE EXHAUST GAS RECYCLING SYSTEM CONNECTED TO AN AIR INTAKE LINE OF A ENGINE A The present invention relates to an exhaust gas flow control shut-off device in an exhaust gas recirculation line of an EGR system, connected between a gas line. exhaust system and an air intake line of an internal combustion engine of a vehicle, in particular a diesel engine for a motor vehicle.

Avec le resserrement des normes antipollution, les constructeurs cherchent à développer des moteurs à émission réduite de gaz polluants. II existe des systèmes qui permettent de recycler, dans certaines conditions prédéterminées de fonctionnement du moteur, une fraction des gaz d'échappement émis par le moteur et de les renvoyer dans la ligne d'admission d'air afin que ces gaz d'échappement se mélangent à l'air frais et soient réintroduits dans le moteur. Ces systèmes de recyclage connus, communément appelés Système EGR (Exhaust Gaz Recycling), permettent de réduire sensiblement les émissions de gaz polluants, en particulier pour les moteurs Diesel. La stratégie de recyclage, à savoir la fraction des gaz recyclés, est régie par des critères de fonctionnement moteur, tels que le régime moteur, la température moteur, le débit d'admission d'air et la charge du moteur, et est choisie par le constructeur pour obtenir un rapport performance/dépollution correct. With the tightening of anti-pollution standards, manufacturers are seeking to develop engines with reduced emissions of polluting gases. There are systems which make it possible to recycle, under certain predetermined operating conditions of the engine, a fraction of the exhaust gases emitted by the engine and to return them to the air intake line so that these exhaust gases can be exhausted. mix with fresh air and reintroduce into the engine. These known recycling systems, commonly known as EGR (Exhaust Gas Recycling) systems, can significantly reduce emissions of gaseous pollutants, especially for diesel engines. The recycling strategy, ie the fraction of recycled gases, is governed by engine operating criteria, such as engine speed, engine temperature, air intake flow and engine load, and is selected by the manufacturer to obtain a correct performance / pollution report.

Typiquement, un système EGR comprend une ligne recyclage de gaz d'échappement connectée entre la ligne de gaz d'échappement, à la sortie du moteur, et la ligne d'admission d'air, à l'entrée du moteur. Cette ligne de recyclage permet de dévier et de conduire une fraction des d'échappement vers l'admission d'air du moteur. Elle est généralement montée en dérivation sur le circuit de refroidissement du moteur, pour transférer une partie des calories de la fraction des gaz d'échappement prélevée vers le liquide de refroidissement et réintroduire ces gaz refroidis dans la ligne d'admission d'air. Le système EGR comprend une vanne montée sur la ligne de recyclage de gaz d'échappement ainsi qu'un régulateur de débit d'air monté sur la ligne d'admission d'air, en amont de la jonction avec la ligne de recyclage de gaz généralement réalisée au moyen d'un raccord en T. La vanne EGR est agencée pour obturer la ligne de recyclage de manière à autoriser un débit plus ou moins important des gaz recyclés vers la ligne d'admission d'air. Elle permet ainsi de réguler la fraction des gaz recyclés. Le régulateur de débit d'air est adapté pour générer une perte de charge variable déterminée dans la ligne d'admission d'air, ceci afin de réguler le taux de recyclage, défini ici comme le rapport du débit de gaz d'échappement recyclés sur le débit d'air admis. La vanne et le régulateur sont commandés par deux ensembles de pilotage séparés, tels que par exemple deux actionneurs ou un circuit pneumatique à deux électrovannes. Le système comprend aussi un mécanisme d'asservissement central intégrant un calculateur et des moyens de détection agencés pour générer des signaux de commande aux deux ensembles de pilotage de la vanne et du régulateur. Typically, an EGR system includes an exhaust gas recirculation line connected between the exhaust line at the engine outlet and the air intake line at the engine inlet. This recycling line allows you to divert and drive a fraction of the exhaust to the engine air intake. It is generally connected bypass on the engine cooling circuit, to transfer a portion of the calories of the fraction of the exhaust gas taken to the coolant and reintroduce these cooled gases into the air intake line. The EGR system includes a valve mounted on the exhaust gas recirculation line and an airflow regulator mounted on the air intake line upstream of the junction with the gas recirculation line. The EGR valve is designed to close the recycling line so as to allow a greater or less flow rate of the recycled gases to the air intake line. It thus makes it possible to regulate the fraction of recycled gases. The air flow regulator is adapted to generate a variable pressure drop determined in the air intake line, in order to regulate the recycling rate, defined here as the ratio of the flow of exhaust gas recycled to the air flow admitted. The valve and the regulator are controlled by two separate control assemblies, such as for example two actuators or a pneumatic circuit with two solenoid valves. The system also comprises a central servo mechanism incorporating a computer and detection means arranged to generate control signals to the two control assemblies of the valve and the regulator.

Ce système EGR présente divers inconvénients. La vanne et le régulateur constituent deux éléments distincts qui doivent être montés séparément sur la ligne de recyclage et sur la ligne d'admission et qui nécessitent deux ensembles de pilotage distincts. Le nombre de pièces du système EGR est donc élevé, ce qui entraîne un assemblage et une fabrication longs et coûteux. Par ailleurs, le système d'asservissement est relativement complexe pour pouvoir commander précisément de manière corrélée la vanne et le régulateur séparés. Le taux de recyclage obtenu peut alors différer sensiblement du taux de recyclage désiré et affecter le rapport performance/dépollution du moteur. système n'est donc pas optimal ni fiable. This EGR system has various disadvantages. The valve and regulator are two separate components that must be mounted separately on the recycle line and on the intake line and require two separate control assemblies. The number of parts of the EGR system is high, resulting in a long and expensive assembly and manufacture. Moreover, the servo system is relatively complex to be able to precisely correlate the separate valve and regulator. The recycling rate obtained can then differ significantly from the desired recycling rate and affect the performance / pollution ratio of the engine. system is not optimal or reliable.

Le but de la présente invention est pallier ces divers inconvénients en fournissant un dispositif original d'obturation et de régulation de débit de gaz d'échappement dans une ligne recyclage de gaz d'échappement connectée à une ligne d'admission d'air d'un moteur à combustion interne d'un véhicule, notamment d'un moteur Diesel pour un véhicule automobile, qui a un nombre de pièces réduit, simple, compact, peu coûteux à assembler et à fabriquer, qui est fiable optimal. The object of the present invention is to overcome these various disadvantages by providing an original device for closing and regulating the flow of exhaust gas in an exhaust gas recirculation line connected to an air intake line. an internal combustion engine of a vehicle, in particular a diesel engine for a motor vehicle, which has a reduced number of parts, simple, compact, inexpensive to assemble and to manufacture, which is reliable optimal.

Ce but est atteint par un dispositif d'obturation et de régulation du type tel que défini en préambule et caractérisé en qu'il comprend un corps comportant un conduit principal traversant et un conduit secondaire débouchant dans le conduit principal par un orifice, en ce ledit conduit principal est raccordé à ses extrémités à la ligne d'admission d'air, en ce que ledit conduit secondaire est raccordé à la ligne de recyclage de gaz d'échappement, et en ce qu'il comprend un organe d'obturation et de régulation du débit des gaz d'échappement recyclés disposé à l'intersection des deux conduits, cet organe étant agencé pour réguler le taux de recyclage de gaz d'échappement, défini comme le rapport du débit de gaz d'échappement recyclés sur le débit d'air admis. This object is achieved by a shutter and regulation device of the type as defined in the preamble and characterized in that it comprises a body comprising a main duct through and a secondary duct opening into the main duct through an orifice, in that said main duct is connected at its ends to the air intake line, in that said secondary duct is connected to the exhaust gas recirculation line, and in that it comprises a closure member and flow control of the recycled exhaust gas disposed at the intersection of the two ducts, this member being arranged to regulate the exhaust gas recirculation rate, defined as the ratio of the exhaust gas flow recycled to the exhaust gas flow rate; air admitted.

Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, l'organe d'obturation et de régulation comprend un clapet d'obturation de l'orifice et de régulation du débit de gaz d'échappement dans le conduit secondaire, ainsi qu'un volet de régulation de débit d'air dans le conduit principal. D'une manière avantageuse, le clapet est solidaire d'un axe d'actionnement placé dans le conduit principal, et le volet comporte un élément de couplage à l'axe d'actionnement de sorte que le volet est commandé en déplacement par l'axe d'actionnement du clapet. In a preferred embodiment of the invention, the shutter and regulator member comprises a valve for closing the orifice and for regulating the flow of exhaust gas in the secondary duct, as well as a flap regulating air flow in the main duct. Advantageously, the valve is secured to an actuation pin placed in the main duct, and the flap comprises a coupling element to the actuating axis so that the flap is controlled in displacement by the operating axis of the valve.

L'axe d'actionnement peut être monté coulissant à travers un alésage ménagé, opposé à l'orifice, dans la paroi du conduit principal, cet alésage guidant l'axe d'actionnement en déplacement linéaire, et le volet peut être monté rotatif autour d'un axe de rotation fixe du corps, confondu avec l'axe d'actionnement, ledit axe d'actionnement du clapet étant agencé pour entraîner en rotation, de façon prédéterminée, le volet par l'intermédiaire dudit élément de couplage lorsqu'il est déplacé linéairement. The actuating pin can be slidably mounted through a bore, opposite the orifice, in the wall of the main duct, this bore guiding the actuating axis in linear displacement, and the flap can be rotatably mounted around a fixed axis of rotation of the body, coincides with the axis of actuation, said axis of actuation of the valve being arranged to drive in rotation, in a predetermined manner, the flap via said coupling element when is moved linearly.

Dans ce cas, le volet peut présenter un flasque latéral de régulation de débit d'air placé à l'intérieur d'un logement, ménagé transversalement sur le pourtour de la paroi du conduit principal, en regard de l'orifice du conduit secondaire. Ce flasque latéral peut avoir une forme de U semi-cylindrique pseudo-sphérique, centré sur l'axe du conduit principal, le logement ayant alors une forme complémentaire au flasque pour permettre son pivotement. Dans la forme de réalisation préférée de l'invention, l'axe d'actionnement agencé pour déplacer linéairement le clapet entre une position fermée, dans laquelle il obture complètement l'orifice du conduit secondaire, et une position intermédiaire, dans laquelle il est écarté de l'orifice et ouvre le conduit secondaire, sans agir sur l'élément de couplage du volet, le flasque lateral étant dans une position d'ouverture maximale, et l'axe d'actionnement également agencé pour déplacer linéairement le clapet entre ladite position intermédiaire et une position ouverte, dans laquelle le clapet est plus éloigne de l'orifice et ouvre davantage le conduit secondaire, en agissant l'élément de couplage du volet de sorte que le flasque latéral pivote entre ladite position d'ouverture maximale et une position d'ouverture minimale, dans laquelle il obstrue partiellement le conduit de manière à autoriser le passage de l'air tout en générant une perte de charge déterminée dans conduit principal. In this case, the flap may have a lateral airflow control flange placed inside a housing, formed transversely around the perimeter of the wall of the main duct, facing the orifice of the secondary duct. This lateral flange may have a pseudo-spherical semi-cylindrical U shape, centered on the axis of the main duct, the housing then having a shape complementary to the flange to allow its pivoting. In the preferred embodiment of the invention, the actuating axis arranged to linearly move the valve between a closed position, in which it completely closes the orifice of the secondary conduit, and an intermediate position, in which it is discarded of the orifice and opens the secondary duct, without acting on the coupling element of the flap, the side flange being in a position of maximum opening, and the actuating axis also arranged to linearly move the flap between said position intermediate and an open position, in which the valve is further away from the orifice and further opens the secondary conduit, by acting the coupling element of the flap so that the side flange pivots between said maximum open position and a position minimum opening, in which it partially obstructs the duct so as to allow the passage of air while generating a pressure drop of determined in main conduit.

L'élément de couplage du volet comprend, avantageusement, un manchon central traversé par l'axe d'actionnement du clapet qui comporte un élément radial d'entraînement en rotation du volet, guidé dans une rainure ménagee dans ledit manchon central. Le profil de cette rainure présente, particulièrement, une zone avant passive, sensiblement rectiligne et disposée axialement, sur laquelle n'agit pas ledit élément radial d'entraînement, ainsi qu'une zone arrière active, sensiblement hélicoïdale, sur laquelle agit ledit élément radial pour entraîner en rotation ledit volet. The coupling element of the flap advantageously comprises a central sleeve through which the actuating pin of the valve comprises a radial element for driving the flap in rotation, guided in a groove in said central sleeve. The profile of this groove has, in particular, a passive zone, substantially rectilinear and arranged axially, on which said radial drive element does not act, as well as an active, substantially helical, rear zone on which said radial element acts. for rotating said flap.

Dans la forme de réalisation préférée, l'axe d'actionnement est couplé à un mécanisme de commande de son déplacement linéaire. Ce mécanisme de commande peut comporter, par exemple, un boîtier définissant une enceinte dans laquelle est disposée une membrane étanche divisant hermétiquement l'enceinte en deux chambres, cette membrane étant liée à l'axe d'actionnement et étant agencée pour adopter une position à l'intérieur de ladite enceinte en fonction de la différence de pression entre les deux chambres et commander en déplacement linéaire ledit axe d'actionnement. L'une des chambres est, avantageusement, une chambre de référence, l'autre chambre communique avec une source de fluide de pilotage par passage et est une chambre de commande. Ce mécanisme de commande peut également comporter un ressort de rappel disposé dans l'une des chambre et agencé pour solliciter axialement ledit axe d'actionnement. Ce dispositif comprend aussi un mécanisme d'asservissement, intégrant notamment un calculateur et des moyens de détections, agence pour générer de manière prédéterminée des signaux de commande vers le mécanisme de commande, en fonction de critères de fonctionnement du moteur, notamment le régime moteur, la température moteur et la charge du moteur. In the preferred embodiment, the actuating axis is coupled to a mechanism for controlling its linear displacement. This control mechanism may comprise, for example, a housing defining an enclosure in which is disposed a sealed membrane hermetically dividing the chamber into two chambers, this membrane being connected to the actuating axis and being arranged to adopt a position to the interior of said enclosure as a function of the pressure difference between the two chambers and linearly controlling said actuating axis. One of the chambers is, advantageously, a reference chamber, the other chamber communicates with a pilot fluid source per passage and is a control chamber. This control mechanism may also include a return spring disposed in one of the chamber and arranged to axially bias said actuating axis. This device also comprises a servo mechanism, including a computer and detecting means, arranged to generate predetermined control signals to the control mechanism, according to engine operating criteria, including the engine speed, engine temperature and engine load.

La présente invention et ses avantages, par rapport à l'art antérieur décrit précédemment, apparaîtront mieux dans la description suivante d'un exemple de réalisation, non limitatif, et en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est un schéma d'un système EGR illustrant l'état de technique, - la figure 2 est un schéma d'un système EGR simplifié intégrant le dispositif d'obturation et de régulation selon l'invention, - la figure 3 est une vue éclatée en perspective du dispositif representé sur la figure 2, - les figures 4a et 4b sont respectivement des vues en coupe transversale et de dessus du dispositif de l'invention en position fermée, - les figures 5a et 5b sont des vues similaires à celles des figures 4a et 4b du dispositif en position d'ouverte intermédiaire, - les figures 6a et 6b sont des vues similaires à celles des figures 5a et 5b du dispositif en position ouverte, - la figure 7 est un diagramme illustrant le taux de recyclage de gaz d'échappement en fonction de l'ouverture du dispositif des figures 3 à 6b, et - la figure 8 est un diagramme représentant, à titre d'exemple, le domaine de fonctionnement du système EGR de la figure 2 en fonction de critères de fonctionnement du moteur, tels que le régime moteur, la température moteur et la charge du moteur. The present invention and its advantages, with respect to the prior art described above, will become more apparent in the following description of a nonlimiting exemplary embodiment, and with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a diagram of an EGR system illustrating the state of the art; FIG. 2 is a schematic diagram of a simplified EGR system incorporating the closure and regulating device according to the invention; FIG. 3 is an exploded perspective view of the FIGS. 4a and 4b are respectively cross-sectional and top views of the device of the invention in the closed position; FIGS. 5a and 5b are views similar to those of FIGS. 4a and 4b; of the device in the open intermediate position, - Figures 6a and 6b are views similar to those of Figures 5a and 5b of the device in the open position, - Figure 7 is a diagram illustrating the rate according to the opening of the device of FIGS. 3 to 6b, and FIG. 8 is a diagram representing, by way of example, the operating range of the EGR system of FIG. 2 as a function of engine operating criteria, such as engine speed, engine temperature, and engine load.

L'état de la technique apparaît plus clairement sur la figure 1, qui représente schématiquement un système EGR (recyclage de gaz d'echappement) 1 conventionnel d'un moteur à combustion interne 2, tel qu' moteur diesel d'un véhicule automobile par exemple. Ce système EGR comporte, tel que décrit dans le préambule de la description, la ligne de recyclage de gaz d'échappement 3, connectée entre la ligne de gaz d'échappement 4 à la sortie du moteur 2, et la ligne d'admission d'air 5 à l'entrée moteur 2. Cette ligne de recyclage 3 permet de dévier et de conduire, dans certaines conditions prédéterminées de fonctionnement du moteur, une fraction des gaz d'échappement émis par le moteur 2 et de les renvoyer dans la ligne d'admission d'air 5, afin que ces gaz d'échappement se mélangent à de l'air frais provenant d'un filtre à air 6 et soient réintroduits dans le moteur 2. Le liquide caloporteur du circuit de refroidissement du moteur 2, dont une branche (non représentée) comporte un échangeur EGR monté en dérivation sur la ligne de recyclage 3, peut prélever une partie des calories de la fraction des gaz d'échappement déviés dans la ligne de recyclage 3, pour réintroduire des gaz refroidis dans la ligne d'admission d'air 5. La vanne EGR 8, comportant par exemple un clapet d'obturation placé dans la ligne de recyclage de gaz d'échappement 3, est commandée par le premier ensemble de pilotage 9 individuel. Cet ensemble 9 est formé principalement d'un circuit pneumatique pourvu d'une électrovanne. II commande le clapet 8 de manière à autoriser un débit plus ou moins important des gaz recyclés vers la ligne d'admission d'air 5. Le régulateur de débit d'air 10, comportant par exemple un volet monté dans la ligne d'admission d'air 5 en amont de la jonction avec la ligne de recyclage de gaz 3, est commandé par le second ensemble de pilotage 11 individuel. Cet ensemble de pilotage est similaire à celui 9 de la vanne EGR 8 et commande le volet 10 pour générer une perte de charge variable déterminée dans la ligne d'admission d'air 5, ceci afin de réguler le débit d'air et donc le taux de recyclage, défini comme le rapport du débit de gaz d'échappement recyclés sur le débit d'air admis. Le mécanisme d'asservissement central 12, intégrant le calculateur et les différents moyens de détections 7, génère les signaux de commande des deux ensembles de pilotage 9 et 11 de la vanne 8 et du régulateur 10. Ce système EGR 1 standard est relativement complexe, cher et peu fiable. Ces inconvénients majeurs proviennent du fait que la vanne EGR 8 et le régulateur 0 constituent deux éléments distincts devant chacun être commandé par ensemble de pilotage respectif 9, 11 nécessitant un mécanisme d'asservissement complexe. The state of the art appears more clearly in FIG. 1, which schematically represents an EGR (conventional exhaust gas recirculation) system 1 of an internal combustion engine 2, such as a diesel engine of a motor vehicle by example. This EGR system comprises, as described in the preamble of the description, the exhaust gas recirculation line 3, connected between the exhaust gas line 4 at the output of the engine 2, and the intake line of the engine. This recycling line 3 makes it possible to deflect and drive, under certain predetermined operating conditions of the engine, a fraction of the exhaust gases emitted by the engine 2 and to return them to the line air intake 5, so that these exhaust gases mix with fresh air from an air filter 6 and are reintroduced into the engine 2. The coolant of the cooling circuit of the engine 2, of which a branch (not shown) comprises an EGR exchanger junction on the recycling line 3, can take a portion of the calories of the deviated exhaust gas fraction in the recycling line 3, to reintroduce cooled gases into the lig 5. The EGR valve 8, for example comprising a shut-off valve placed in the exhaust gas recirculation line 3, is controlled by the first individual control unit 9. This assembly 9 is formed mainly of a pneumatic circuit provided with a solenoid valve. It controls the valve 8 so as to allow a more or less significant flow of the recycled gases to the air intake line 5. The air flow regulator 10, comprising for example a flap mounted in the intake line 5 upstream of the junction with the gas recycle line 3, is controlled by the second individual control unit 11. This driving assembly is similar to that 9 of the EGR valve 8 and controls the flap 10 to generate a variable pressure drop determined in the air intake line 5, in order to regulate the air flow and therefore the recycling rate, defined as the ratio of the exhaust gas flow rate recycled to the intake airflow. The central servo mechanism 12, integrating the computer and the various detecting means 7, generates the control signals of the two control assemblies 9 and 11 of the valve 8 and the regulator 10. This standard EGR 1 system is relatively complex, expensive and unreliable. These major drawbacks come from the fact that the EGR valve 8 and the regulator 0 constitute two distinct elements, each of which must be controlled by respective driving assemblies 9, 11 requiring a complex servocontrol mechanism.

La figure 2 illustre un système EGR 19 simplifié, dans lequel on retrouve ligne de recyclage de gaz d'échappement 3, connectée entre la ligne de gaz d'échappement 4 à la sortie du moteur 2, et la ligne d'admission d'air 5 à l'entrée du moteur 2, comportant le filtre à air 6. Toutefois, la vanne EGR 8 et le régulateur de débit d'air 10 sont remplacés par un dispositif 20, objet de la présente invention, d'obturation et de régulation du débit de gaz d'échappement. Ce dispositif 20 forme désormais la jonction de la ligne de recyclage 3 avec la ligne d'admission 5. II est rassemblé sous la forme d'un module, ce qui permet un montage rapide et facile, et ne nécessite plus qu'un seul ensemble de pilotage 11 couplé directement au mécanisme d'asservissement 12. Ce système EGR 19, intégrant la vanne EGR 8 et le régulateur de débit d'air 10 selon l'invention, est beaucoup plus simple et fiable. En référence aux figures 3 à 6b, le dispositif d'obturation et de régulation 20 comprend un corps 21 comportant un conduit principal 22 cylindrique traversant. Ce conduit 22 est raccordé à ses deux extrémités sur la ligne d'admission d'air 5 et forme un passage pour guider principalement l'écoulement d'air frais provenant du filtre à air 6. Le corps 21 comporte, approximativement au milieu de sa longueur, un embout latéral 23 de section cylindrique plus petite que celle du conduit principal 22 et perpendiculaire à l'axe de ce conduit 22. L'embout 23 définit un conduit secondaire 24 débouchant dans le conduit principal 22 par un orifice 25 ménagé dans sa paroi. L'extrémité libre de l'embout 23 est raccordée à la ligne de recyclage de gaz d'échappement 3. Le conduit secondaire 24 forme un passage pour guider l'écoulement de la fraction de gaz d'échappement déviée dans la ligne de recyclage 3. FIG. 2 illustrates a simplified EGR system 19, in which the exhaust gas recirculation line 3, connected between the exhaust gas line 4 at the output of the engine 2, and the air intake line is found. 5 to the inlet of the engine 2, comprising the air filter 6. However, the EGR valve 8 and the air flow regulator 10 are replaced by a device 20, object of the present invention, shutter and control the exhaust gas flow. This device 20 now forms the junction of the recycling line 3 with the admission line 5. It is assembled in the form of a module, which allows a quick and easy assembly, and requires only one set pilot 11 directly coupled to the servo mechanism 12. This EGR system 19, incorporating the EGR valve 8 and the air flow regulator 10 according to the invention, is much simpler and more reliable. With reference to FIGS. 3 to 6b, the shutter and regulator device 20 comprises a body 21 comprising a main duct 22 that is cylindrical through. This duct 22 is connected at its two ends to the air intake line 5 and forms a passageway for guiding mainly the flow of fresh air coming from the air filter 6. The body 21 comprises, approximately in the middle of its length, a lateral tip 23 of cylindrical section smaller than that of the main duct 22 and perpendicular to the axis of this duct 22. The nozzle 23 defines a secondary duct 24 opening into the main duct 22 through an orifice 25 formed in its wall. The free end of the nozzle 23 is connected to the exhaust gas recirculation line 3. The secondary duct 24 forms a passage for guiding the flow of the deviated exhaust gas fraction in the recycling line 3 .

Le dispositif 20 comprend un organe 26 d'obturation et de régulation du débit des gaz d'échappement recyclés à travers le conduit secondaire 24 puis à travers la partie aval du conduit principal 22, dans laquelle ils se mélangent à l'air frais admis par la partie amont du conduit principal 22, vers la ligne d'admission d'air 5. Cet organe 26 est agencé pour réguler le taux de recyclage de gaz d'échappement, défini comme le rapport du débit de d'échappement recyclés sur le débit d'air admis. The device 20 comprises a member 26 for closing and regulating the flow of the exhaust gases recycled through the secondary duct 24 and then through the downstream part of the main duct 22, in which they mix with the fresh air admitted by the upstream portion of the main duct 22, towards the air intake line 5. This member 26 is arranged to regulate the exhaust gas recirculation rate, defined as the ratio of the recycled exhaust flow rate to the flow rate of air admitted.

L'organe 26 comprend un clapet 27, ayant la forme d'un disque, pour obturer l'orifice 25 du conduit secondaire 24 de l'embout 23. Ce clapet 27 est solidaire de l'extrémité d'un axe d'actionnement 28 placé diamétralement dans conduit principal 22, coaxialement et du côté opposé au conduit secondaire 24. Cet axe d'actionnement 28 est monté coulissant à travers un alésage 29 ménagé, diamétralement opposé à l'embout 23, dans la paroi du conduit principal 22. Cet alésage 29 guide l'axe 28 en déplacement linéaire. Le clapet 27 obture plus ou moins complètement le conduit secondaire 24 selon sa position axiale. II est agencé pour être déplacé linéairement entre une position fermée, représentée par les figures 4a et 4b, dans laquelle il obture complètement le conduit secondaire 24 de sorte que le débit de gaz d'échappement recyclés est nul, et une position ouverte, representée par les figures 6a et 6b, dans laquelle il ouvre complètement le conduit secondaire 24 de sorte que le débit de gaz d'échappement recyclés est maximum. The member 26 comprises a valve 27, in the form of a disc, for closing the orifice 25 of the secondary conduit 24 of the nozzle 23. This valve 27 is integral with the end of an actuating pin 28 placed diametrically in the main duct 22, coaxially and on the opposite side to the secondary duct 24. This actuating pin 28 is slidably mounted through a bore 29 formed, diametrically opposite the nozzle 23, in the wall of the main duct 22. bore 29 guides the axis 28 in linear motion. The valve 27 closes more or less completely the secondary conduit 24 according to its axial position. It is arranged to be moved linearly between a closed position, represented by FIGS. 4a and 4b, in which it completely closes the secondary duct 24 so that the flow of recycled exhaust gas is zero, and an open position, represented by Figures 6a and 6b, in which it fully opens the secondary conduit 24 so that the flow of recycled exhaust gas is maximum.

L'organe 26 comprend également un volet 30 de régulation de débit d'air placé dans le conduit principal 22 du corps 21, à l'intérieur logement 31 ménagé transversalement sur le pourtour de la paroi de conduit 22, en regard de l'embout 24. Le volet 30 est monté rotatif autour d'un axe de rotation fixe du corps 21, confondu avec l'axe d'actionnement 28, par l'intermédiaire d'une portée cylindrique tubulaire 32, à l'extrémité avant du volet 30, guidée en rotation par la paroi intérieure de l'embout 23. Le volet 30 rotatif présente un flasque latéral 33 en forme de U semi-cylindrique ou pseudo-sphérique, centré sur l'axe du conduit principal 22. Le logement 31 a une forme sensiblement complémentaire au flasque 33 pour permettre son pivotement, par exemple sur 45 degrés, entre une position d'ouverture maximale, représentée par les figures 4a à 5b, et une position d'ouverture minimale, représentée par les figures 6a et 6b. Dans la position d'ouverture maximale, le flasque 33 n'obstrue pas le conduit principal 22 de sorte que le débit d'air est maximum. Dans la position d'ouverture minimale, le flasque 33 obstrue partiellement le conduit 22 de manière à autoriser le passage de l'air tout en générant une perte de charge déterminée dans le conduit principal 22, dont la raison sera expliquée ci-après. The member 26 also comprises an airflow control flap 30 placed in the main duct 22 of the body 21, inside housing 31 formed transversely around the perimeter of the duct wall 22, facing the endpiece. 24. The flap 30 is rotatably mounted about a fixed axis of rotation of the body 21, coinciding with the actuating axis 28, via a tubular cylindrical bearing surface 32, at the front end of the flap , rotatably guided by the inner wall of the nozzle 23. The rotating flap 30 has a lateral flange 33 U-shaped semi-cylindrical or pseudo-spherical, centered on the axis of the main conduit 22. The housing 31 has a substantially complementary shape flange 33 to allow its pivoting, for example 45 degrees, between a maximum open position, shown in Figures 4a to 5b, and a minimum open position, shown in Figures 6a and 6b. In the maximum open position, the flange 33 does not obstruct the main duct 22 so that the air flow is maximum. In the minimum open position, the flange 33 partially obstructs the duct 22 so as to allow the passage of air while generating a determined pressure drop in the main duct 22, the reason will be explained below.

Le volet 30 comporte un élément de couplage 34 à l'axe d'actionnement 28 du clapet 27 pour l'entraîner en rotation entre ses positions d'ouvertures maximale et minimale lorsque l'axe d'actionnement 28 est déplacé axialement entre ses positions fermée et ouverte. Cet élément de couplage comprend un manchon central cylindrique 34, à l'extrémité arrière du flasque 33 opposée à la portée cylindrique tubulaire 32, traversé par l'axe d'actionnement 28 du clapet 27. L'axe d'actionnement 28 comporte un élément radial d'entraînement, sous la forme d'une goupille 35 guidée dans une rainure 36 ménagée dans le manchon 34. The flap 30 comprises a coupling element 34 to the actuating axis 28 of the valve 27 to drive it in rotation between its maximum and minimum opening positions when the actuating axis 28 is moved axially between its closed positions. and open. This coupling element comprises a cylindrical central sleeve 34, at the rear end of the flange 33 opposite to the tubular cylindrical bearing surface 32, through which the actuating pin 28 of the valve 27 passes. The actuating axis 28 comprises an element radial drive, in the form of a pin 35 guided in a groove 36 formed in the sleeve 34.

Le profil de la rainure 36 présente une zone avant passive 37, sensiblement rectiligne et disposée axialement, sur laquelle n'agit pas la goupille d'entraînement 35, ainsi qu'une zone arrière active 38, sensiblement hélicoïdale, sur laquelle agit la goupille 35 pour entraîner en rotation volet Comme représenté par les figures 4a et 4b, lorsque le clapet 27 placé dans sa position fermée, la goupille 35 est disposée à l'avant de la zone passive 37 de la rainure 36 de sorte que le flasque 33 est placé dans sa position d'ouverture maximale. Comme représenté par les figures 5a et 5b, lorsque la goupille 35 est placée à la limite entre les deux zones 37, 38 de la rainure 36, le clapet 27 est placé dans une position intermédiaire, tandis que volet 30 est toujours dans sa position d'ouverture maximale. Finalement, comme représenté par les figures 6a et 6b, lorsque le clapet est placé dans sa position ouverte, la goupille 35 est placée à l'arrière de la zone active 38 la rainure 36 et le flasque 33 du volet 30 a pivoté dans sa position d'ouverture minimale. The profile of the groove 36 has a passive front zone 37, substantially rectilinear and arranged axially, on which the drive pin 35 does not act, as well as an active rear zone 38, substantially helical, on which the pin 35 acts. To drive in rotation shutter As shown in Figures 4a and 4b, when the valve 27 placed in its closed position, the pin 35 is disposed in front of the passive zone 37 of the groove 36 so that the flange 33 is placed in its maximum open position. As shown in FIGS. 5a and 5b, when the pin 35 is placed at the boundary between the two zones 37, 38 of the groove 36, the valve 27 is placed in an intermediate position, while the shutter 30 is still in its position d maximum opening. Finally, as represented by FIGS. 6a and 6b, when the valve is placed in its open position, the pin 35 is placed behind the active zone 38 the groove 36 and the flange 33 of the flap 30 has pivoted in its position minimum opening.

figure 7 représente le taux de recyclage de gaz d'échappement, c'est-à- dire le rapport du débit de gaz d'échappement recyclés sur le débit d'air admis, en fonction de l'ouverture du clapet 27. Le point PO correspond à la position fermée du clapet 27, des figures 4a et 4b, pour laquelle le volet 30 est placé dans sa position d'ouverture maximale. Le taux de recyclage est alors nul. Le point P1 correspond à la position intermédiaire du clapet 27, des figures 5a et 5b, pour laquelle le volet 30 est toujours placé dans sa position d'ouverture maximale. Entre ces deux points, le taux d'EGR augmente car le clapet s'ouvre progressivement. Le point P2 correspond à une valeur fictive, illustrant le cas où le volet 30 n'existe pas, pour laquelle le clapet 27 est placé dans sa position ouverte. On voit bien d'après cette courbe en pointillé que malgré l'ouverture supplémentaire du clapet 27, entre le point P1 et P2, le taux d'EGR sature. Le point P3 correspond à la position ouverte clapet 27, des figures 6a et 6b, pour laquelle le volet 30 est placé dans position d'ouverture minimale. Entre les points P2 et P3, grâce à la rotation du volet 30, qui génère une perte de charge dans le conduit principal d'admission d'air 22, le taux d'EGR continue à augmenter sensiblement. FIG. 7 represents the exhaust gas recirculation rate, that is to say the ratio of the flow rate of recycled exhaust gas to the intake air flow, as a function of the opening of the flap valve 27. The point PO corresponds to the closed position of the valve 27, Figures 4a and 4b, for which the flap 30 is placed in its maximum open position. The recycling rate is then zero. The point P1 corresponds to the intermediate position of the valve 27, of Figures 5a and 5b, for which the flap 30 is always placed in its maximum open position. Between these two points, the rate of EGR increases because the valve opens gradually. The point P2 corresponds to a fictitious value, illustrating the case where the flap 30 does not exist, for which the flap 27 is placed in its open position. It can be seen from this dotted curve that despite the additional opening of the valve 27, between the point P1 and P2, the EGR rate saturates. The point P3 corresponds to the open valve position 27, of Figures 6a and 6b, for which the flap 30 is placed in the minimum open position. Between the points P2 and P3, thanks to the rotation of the flap 30, which generates a pressure drop in the main air intake duct 22, the rate of EGR continues to increase substantially.

Le dispositif 20 comporte un mécanisme de commande 40 du déplacement linéaire de l'axe d'actionnement 28. Ce mécanisme 40 comporte boîtier 41 en deux parties, solidaire de la paroi extérieure du corps 21 en correspondance de l'alésage 29. Ce boîtier 41 définit une enceinte 42 dans laquelle est disposée une membrane étanche 43 dont le pourtour est fixé à la paroi intérieure du boîtier 41 et dont une zone centrale est fixée 'l'extrémité libre de l'axe d'actionnement 28 disposé dans l'enceinte 42 par l'intermédiaire d'un capuchon vissé sur l'axe par exemple. Cette membrane 43 permet notamment d'immobiliser en rotation l'axe d'actionnement 28. Elle divise hermétiquement l'enceinte 42 en deux chambres 44 et 45. chambre extérieure 45 communique avec une source de fluide de pilotage 11, représentée sur la figure 2 et comprenant par exemple une pompe à vide et une électrovanne, par un passage 46 ménagé dans la paroi extérieure du boîtier 41. Cette chambre extérieure 45 constitue une chambre de commande. La chambre intérieure 44 constitue une chambre de référence et communique par exemple avec l'extérieur par un orifice de mise à l'air libre (non représenté) ménagé dans la paroi du boîtier 41. La membrane 43 adopte une position à l'intérieur de l'enceinte 42 en fonction de la différence de pression entre les deux chambres de référence 44 et de commande 45 et commande en déplacement linéaire l'axe d'actionnement 28. La pression du fluide de pilotage détermine cette différence pression autour de la membrane 43, laquelle détermine la position l'état de déformation de la membrane. The device 20 comprises a mechanism 40 for controlling the linear displacement of the actuating axis 28. This mechanism 40 comprises a housing 41 in two parts, integral with the outer wall of the body 21 in correspondence of the bore 29. This housing 41 defines an enclosure 42 in which is disposed a sealed membrane 43 whose periphery is fixed to the inner wall of the housing 41 and a central zone is fixed to the free end of the actuating axis 28 disposed in the enclosure 42 by means of a cap screwed on the axis for example. This membrane 43 serves in particular to immobilize in rotation the actuating axis 28. It hermetically divides the enclosure 42 into two chambers 44 and 45. The outer chamber 45 communicates with a source of pilot fluid 11, shown in FIG. and comprising for example a vacuum pump and a solenoid valve, by a passage 46 formed in the outer wall of the housing 41. This outer chamber 45 constitutes a control chamber. The inner chamber 44 constitutes a reference chamber and communicates for example with the outside through a venting orifice (not shown) formed in the wall of the housing 41. The membrane 43 adopts a position inside the the chamber 42 as a function of the pressure difference between the two reference chambers 44 and control 45 and linear displacement control the actuating axis 28. The pressure of the piloting fluid determines the pressure difference around the membrane 43 which determines the position of the state of deformation of the membrane.

Un ressort de rappel 47 est monté dans la chambre de commande 45 pour solliciter l'axe d'actionnement 28 en rappel vers une position rentrée, correspondant à la position fermée du clapet 27. Cela permet d'interdire un recyclage des gaz d'échappement en cas de défaillance de source de fluide de pilotage 11. A return spring 47 is mounted in the control chamber 45 to bias the actuating pin 28 towards a retracted position, corresponding to the closed position of the valve 27. This makes it possible to prohibit an exhaust gas recirculation. in the event of a pilot fluid source failure 11.

Le mécanisme d'asservissement 12 du système EGR, intégrant un calculateur et des moyens de détections, est agencé pour générer des signaux de commande vers la source de fluide de pilotage 11. stratégie de recyclage, à savoir la fraction des gaz recyclés, est régie par des critères de fonctionnement du moteur, tels que le régime moteur, la température moteur, le débit d'admission d'air et la charge du moteur, et est choisie par le constructeur pour obtenir un rapport performance/dépollution correct. The servocontrol mechanism 12 of the EGR system, incorporating a calculator and detecting means, is arranged to generate control signals towards the source of control fluid 11. The recycling strategy, namely the fraction of the recycled gases, is regulated. by engine operating criteria, such as engine speed, engine temperature, air intake flow and engine load, and is chosen by the manufacturer to obtain a correct performance / abatement report.

Le diagramme de la figure 8 représente un exemple de domaine de fonctionnement du système EGR de la figure 2 en fonction des critères de fonctionnement du moteur. Sur ce diagramme, la zone blanche centrale, entre l'axe horizontal des abscisses et les trois zones hachurées, indique ce domaine de fonctionnement. D'une manière générale, le recyclage est interdit tant que la température T du liquide de refroidissement n'est pas supérieure à une valeur minimale t prédéfinie, lors d'un départ à froid par exemple, ou lorsque le moteur tourne à un régime moteur trop faible ou est au ralenti, pour éviter une instabilité de fonctionnement du moteur (production d'imbrûlés, ratés de combustion). De même, le système EGR n'est pas utilisé dans les hauts régimes et à pleine charge, car les performances du moteur sont trop affectées (manque de remplissage en air frais). A titre indicatif, le taux recyclage autorisé, qui est généralement plus important pour un moteur Diesel que pour un moteur à essence, peut atteindre 40%. En règle générale, lorsque le système EGR fonctionne, c'est-à-dire lorsque tous les paramètres de fonctionnement du moteur ont des valeurs comprises dans la zone blanche susmentionnée d'autorisation de l'EGR, plus la charge du moteur importante et plus le taux de recyclage, c'est-à-dire le débit de gaz recyclé, est faible. The diagram of FIG. 8 represents an exemplary field of operation of the EGR system of FIG. 2 according to the operating criteria of the engine. In this diagram, the central white area, between the horizontal axis of the abscissae and the three hatched areas, indicates this area of operation. In general, recycling is prohibited as long as the temperature T of the coolant is not greater than a predetermined minimum value t, during a cold start for example, or when the engine is running at engine speed. too low or is idling, to avoid instability of the engine (production of unburnt, misfiring). Similarly, the EGR system is not used in high speeds and at full load, because the engine performance is too affected (lack of fresh air filling). As an indication, the authorized recycling rate, which is generally higher for a diesel engine than for a gasoline engine, can reach 40%. As a general rule, when the EGR system is operating, that is, when all the engine operating parameters have values within the aforementioned white EGR clearance area, the larger the engine load and more the recycling rate, ie the flow rate of recycled gas, is low.

Le dispositif 20 selon l'invention a de nombreux avantages. Le clapet EGR 27 et le volet 30 de régulation de débit d'air sont regroupés dans le corps 21 et sont commandés par le même axe d'actionnement 28, ne nécessitant plus que l'utilisation d'un seul ensemble de pilotage 11 et donc d'un mécanisme d'asservissement 12 relativement simple et fiable. Le dispositif 20 ainsi le système EGR intégrant ce dispositif sont simples et fiables, très compacts, moins coûteux, et les opérations d'assemblage et de maintenance sont beaucoup plus rapides et faciles. The device 20 according to the invention has many advantages. The EGR valve 27 and the airflow control flap 30 are grouped in the body 21 and are controlled by the same actuating axis 28, requiring only the use of a single control assembly 11 and therefore a servo mechanism 12 relatively simple and reliable. The device 20 and the EGR system incorporating this device are simple and reliable, very compact, less expensive, and assembly and maintenance operations are much faster and easier.

La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit précédemment, mais s'étend à toutes modifications et variantes évidentes pour l'homme du métier. En particulier, le mécanisme de commande 40 peut être constitué de moyens équivalents tels que par exemple un vérin ou autre.The present invention is not limited to the embodiment described above, but extends to all modifications and variations obvious to those skilled in the art. In particular, the control mechanism 40 may consist of equivalent means such as for example a jack or other.

Claims

Claims

Apparatus (20) for closing and regulating the flow of exhaust gas in an exhaust recirculation line (3) of an EGR system (19), connected between an exhaust line (4) ) and an air intake line (5) of an internal combustion engine (2) of a vehicle, in particular a diesel engine for a motor vehicle, characterized in that it comprises a body (21) having a main conduit (22) therethrough and a secondary conduit (24) opening into the main conduit (22) through an orifice (25), wherein said main conduit (22) is connected at its ends to the intake line of (5), in that said secondary duct (24) is connected to the exhaust gas recirculation line (3), and in that it comprises a device (26) for closing and regulating the flow rate of the recycled exhaust gas disposed at the intersection of the two ducts (22, 24), this member (26) being arranged to regulate the recycling rate of g exhaust az, defined as the ratio of the exhaust gas flow recycled to the intake airflow.

2. Device (20) according to claim 1 characterized in that said shutter and regulating member (26) comprises a valve (27) for closing the orifice (25) and regulating the flow of exhaust in the secondary duct (24), as well as a flap (30) regulating the flow of air in the main duct (22).

3. Device (20) according to claim 2, characterized in that said valve (27) is integral with an actuating pin (28) placed in the main duct (22), and in that the flap (30) comprises a coupling element (34) to the actuating axis (28) so that the flap (30) is controlled in displacement by the actuating axis (28) of the valve (27). Device (20) according to claim 3, characterized in that said actuator (28) is slidably mounted through bore (29) formed, opposite the orifice (25), in the wall of the main duct (22), this bore (29) guiding the actuating axis (28) in linear motion, and in that the flap (30) is rotatably mounted about a fixed axis of rotation of the body (21), coinciding with the axis d actuation (28), said actuating axis (28) valve (27) being arranged to rotate in a predefined manner, the flap (30) via said coupling element (34) when moved linearly . 5. Device (20) according to claim 4, characterized in that the flap (30) has a side flange (33) of air flow control placed inside a housing (31), arranged transversely on the around the wall of the main duct (22) facing the orifice (25) of the secondary duct (24). 6. Device (20) according to claim 5, characterized in that said lateral flange (33) has a semi-cylindrical or pseudo-spherical U-shape, centered on the axis of the main duct (22), said housing (31) ) having a complementary shape of the flange (33) to allow its pivoting. 7. Device (20) according to claim 5, characterized in that the actuating axis (28) is arranged to move linearly valve (27) between a closed position, in which it completely closes the orifice (25) leads secondary (24), and an intermediate position, in which it is clear of the orifice (25) and opens the secondary conduit, without acting on the coupling element (34) of the flap (30), the lateral flange (33) being in the maximum open position, and in that the actuating axis (28) is arranged to linearly move the valve (27) between said intermediate position and an open position, in which the valve (27) is further away. orifice (25) and further opens the secondary duct (24), by acting on the coupling element (34) of the flap (30) so that the lateral flange (33) pivots between said maximum open position and a minimum opening position, in which partially obstructs the duct (22) of to allow the passage of air while generating a determined pressure drop in the main conduit (22). 8. Device (20) according to claim 3, characterized in that said coupling element (34) of the flap (30) comprises a central sleeve (34) traversed by said actuating axis (28) of the valve (27), in said operating axis (28) comprises a radial element (35) for rotating the flap (30), guided in a groove (36) formed in said central sleeve (34). 9. Device (20) according to claim 8, characterized in that the profile of the groove (36) has a passive front zone (37), substantially rectilinear and axially arranged, on which said radial drive element does not act. (35), as well as a substantially helical active rear zone (38), which acts said radial element (35) to rotate said flap (30). 10. Device (20) according to claim 4, characterized in that said actuating axis (28) is coupled to a control mechanism (40) of its linear displacement. 11. Device (20) according to claim 10, characterized in that the control mechanism (40) comprises a housing (41) defining an enclosure (42) in which is disposed a sealed membrane (43), the membrane (43) dividing hermetically enclosing the chamber (42) in two chambers (44, 45), and that said membrane (43) is connected to the actuating axis (28) and is arranged to adopt a position inside the enclosure (42) as a function of the difference in pressure between the two chambers (44, and for linearly controlling said operating axis (28). 12. Device (20) according to claim 11, characterized in that one chambers (44) is a reference chamber, and in that the other chamber (45) communicates with a source of pilot fluid (1 through a passage (46) and is a control chamber. according to claim 12, characterized in that the control mechanism (40) comprises a return spring (47) disposed in the chamber (45), the return spring (47) being arranged to axially urge said actuating axis (28). 14. Device (20) according to claim 10, characterized in comprises a servo mechanism (12), integrating in particular computer and detecting means (7), arranged to generate a predetermined manner of control signals to the control mechanism (40), depending on engine operating criteria (2), including engine speed, engine temperature and engine load.