FR2962511A1 - IMPROVED VALVE, AND APPLICATION - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne notamment une vanne de contrepression d'échappement (200) pour le contrôle de la pression du flux de gaz d'échappement, présentant un papillon (4) en position de repos ouverte, et maintenu en position de fermeture totale pendant le cycle de régénération du catalyseur, comprenant un actionneur rotatif (100) couplé à un arbre de commande (9) du mouvement rotatif au papillon (4), et un système de rappel élastique (3). Selon l'invention, le système de rappel élastique (3) est attaché à l'arbre de commande (9) et le dispositif de couplage (12) de l'actionneur (100) au papillon (4) est constitué par un moyen présentant un rapport de réduction croissant, entre le début de course et la fin de course d'actionnement.The present invention relates in particular to an exhaust back-pressure valve (200) for controlling the pressure of the exhaust gas stream, having a throttle valve (4) in the open rest position, and kept in the fully closed position during the catalyst regeneration cycle, comprising a rotary actuator (100) coupled to a control shaft (9) of the rotary motion to the butterfly (4), and an elastic return system (3). According to the invention, the elastic return system (3) is attached to the control shaft (9) and the coupling device (12) of the actuator (100) to the throttle (4) is constituted by means presenting an increasing reduction ratio, between the start of the race and the end of actuation stroke.

Description

VANNE PERFECTIONNEE, ET APPLICATION IMPROVED VALVE, AND APPLICATION

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention concerne de façon générale le domaine du contrôle de la pression de fluides, par exemple dans les conduits d'admission et d'échappement des moteurs à explosion. L'invention porte plus particulièrement sur les vannes à actionneurs électriques, telles que les vannes de contrepressions installées dans les conduits de gaz d'échappement et les vannes de dosage installées dans les conduites d'admission d'air. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Différents types de vanne de dosage de fluide 15 existent dans les architectures des moteurs actuelles, parmi lesquelles on peut citer : - Les vannes d'admission d'air, qui régulent l'apport d'air frais en amont des chambres de combustion, en fonction des conditions de fonctionnement du moteur. 20 - Les vannes de recirculation de gaz d'échappement, qui dosent la fraction de gaz collectée dans la ligne d'échappement, et renvoyée dans le circuit d'admission. - Les vannes de contre pression d'échappement, 25 qui augmentent la pression en aval de la chambre de combustion et qui travaillent conjointement avec les vannes de recirculation de gaz d'échappement pour réguler plus efficacement la fraction de gaz réinjectée. Chacune de ces vannes possède des contraintes 30 techniques particulières liées à son fonctionnement, mais l'on peut identifier les trois caractéristiques importantes suivantes . - N°1 : La présence ou non d'un système de rappel en position de référence. Cette fonction, appelée en anglais fonction « Fail Safe », est généralement réalisée au moyen d'un ressort, qui fait apparaitre un couple de pré charge s'opposant à l'actionneur en début de course. La raideur propre du ressort fait que le couple d'opposition augmente au cours de la course de la vanne et pénalise de plus en plus l'actionneur pour arriver en fin course d'activation. Cette configuration est particulièrement pénalisante lorsque l'actionneur doit conserver la position de fin de course pendant une longue durée, car elle induit un courant et donc un échauffement important dans le bobinage de l'actionneur. - N°2 : La position angulaire correspondant au couple de charge maximal pour l'actionneur. Selon le type de vanne, ou d'environnement, le couple demandé à l'actionneur nécessite d'être maximal plutôt en début de course, ou au contraire en fin de course d'actionnement. Cette caractéristique peut favoriser ou au contraire exclure un type d'actionneur pour le pilotage de la vanne. - N°3 : La course utile de l'organe mobile de la vanne, qui varie couramment entre 60 et 90 degrés. Lorsque l'actionneur choisi est un moteur ou motoréducteur à courant continu, la course est illimitée. Mais dans le cas d'un solénoïde ou d'un moteur couple, la course utile de l'actionneur est limitée, et la course angulaire du volet de la vanne revêt une grande importance. Différents types d'actionneurs permettent de piloter ces vannes. Une première famille d'actionneur, composée de vérins pneumatiques disparait peu à peu pour laisser place aux actionneurs de type électriques, qui se déclinent en trois technologies distinctes : - Les Moteurs ou moto réducteur à courant continu : Ces moteurs bénéficient d'un cout de fabrication très bas car leur construction reste très simple et leur fabrication bien maitrisée. Néanmoins ils sont basés sur un collecteur à contacts électriques qui limite leur durée de vie. De plus ils présentent des performances de couple pics intéressantes mais leur qualité de dissipation thermique limitée, oblige souvent à les associer à un réducteur mécanique. Ces réducteurs mécaniques présentent des défauts de fiabilité lorsque l'environnement du moteur est sévère au regard des suies et des vibrations. Enfin, leurs dimensions relativement importantes, sont peu favorables à une intégration compacte dans l'architecture du moteur. - Les Solénoïdes : Ce sont des électro aimants qui présentent des performances de force intéressantes aux deux extrémités de leur course du fait d'un collage magnétique, mais qui sont moins intéressants lorsqu'il s'agit de réguler une position précise sur la totalité de la course. Ils restent fiables du fait de leur construction simple basée sur peu de composants. Ils sont peu utilisés pour l'actionnement de vannes doseuses sous capot moteur. - Les Moteurs Couple : Ces actionneurs, décrits dans le brevet français FR2670629, possèdent des qualités de robustesse et de dissipation thermique très intéressantes, du fait d'un enrobage des parties conductrices d'énergie. Ils présentent également de bonnes performances de couple pic, en particulier en début de course de déplacement. De plus ils sont très compacts et permettent une intégration aisée dans l'architecture des vannes automobiles. Ces qualités en font d'excellents candidats pour les environnements à hautes températures et aux vibrations sévères. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The invention generally relates to the field of control of the pressure of fluids, for example in the intake and exhaust ducts of combustion engines. More particularly, the invention relates to valves with electric actuators, such as counterpressure valves installed in the exhaust gas ducts and metering valves installed in the air intake ducts. STATE OF THE PRIOR ART Various types of fluid metering valve 15 exist in the architectures of current engines, among which we can mention: - The air intake valves, which regulate the supply of fresh air upstream of the combustion chambers, depending on the operating conditions of the engine. - Exhaust gas recirculation valves, which dose the fraction of gas collected in the exhaust line, and returned to the intake circuit. - Exhaust back pressure valves, which increase the pressure downstream of the combustion chamber and which work together with the exhaust gas recirculation valves to more effectively regulate the reinjected gas fraction. Each of these valves has particular technical constraints related to its operation, but the following three important characteristics can be identified. - No. 1: The presence or absence of a return system in reference position. This function, called in English "Fail Safe" function, is usually performed by means of a spring, which shows a preload torque opposing the actuator at the beginning of the race. The inherent stiffness of the spring causes the opposition torque to increase during the stroke of the valve and increasingly penalizes the actuator to arrive at the end of the activation stroke. This configuration is particularly penalizing when the actuator must retain the end position for a long time, because it induces a current and therefore a significant heating in the winding of the actuator. - No. 2: The angular position corresponding to the maximum load torque for the actuator. Depending on the type of valve or the environment, the torque requested from the actuator needs to be maximum rather at the beginning of the stroke, or on the contrary at the end of the actuating stroke. This feature can promote or otherwise exclude a type of actuator for controlling the valve. - No. 3: The useful stroke of the movable member of the valve, which commonly varies between 60 and 90 degrees. When the actuator chosen is a DC motor or geared motor, the race is unlimited. But in the case of a solenoid or torque motor, the useful stroke of the actuator is limited, and the angular travel of the valve flap is of great importance. Different types of actuators make it possible to control these valves. A first family of actuators, consisting of pneumatic cylinders gradually disappears to make way for electric actuators, which are divided into three distinct technologies: - Motors or DC motor reducer: These engines have a cost of very low manufacturing because their construction is very simple and their manufacture well mastered. Nevertheless they are based on a collector with electrical contacts which limits their life. In addition, they have attractive peak torque performance but their limited heat dissipation quality often requires them to be associated with a mechanical gearbox. These mechanical gear units have reliability defects when the engine environment is severe with regard to soot and vibration. Finally, their relatively large size, are not favorable to a compact integration in the architecture of the engine. - Solenoids: These are electromagnets that have interesting performance performance at both ends of their stroke due to a magnetic bonding, but are less interesting when it comes to regulate a precise position on the entire the race. They remain reliable because of their simple construction based on few components. They are little used for the actuation of dosing valves under engine hood. - Torque Motors: These actuators, described in French patent FR2670629, have qualities of robustness and heat dissipation very interesting, due to a coating of the conductive parts of energy. They also have good peak torque performance, especially at the beginning of the travel race. In addition they are very compact and allow easy integration into the architecture of automotive valves. These qualities make them excellent candidates for high temperature environments and severe vibrations.

Néanmoins ces moteurs couple comportent les limitations techniques suivantes : D'une part, la saturation de leur circuit magnétique, qui induit une courbe de couple décroissante en fonction de la position angulaire ; Et d'autre part une course utile limitée, car ne possédant pas de commutation électrique. Cette limite de course angulaire est d'environ 75 0. La vanne de recirculation de qaz d'échappement, communément appelée en anglais vanne EGR (Exhaust Gaz Recirculation), est toujours une vanne à position normalement fermée, et est actionnée en ouverture contre un ressort de rappel qui en assure l'étanchéité en position de repos. Cette vanne dose la fraction de gaz issue de la ligne d'échappement, donc sous pression, pour la relier au conduit d'admission qui est à pression atmosphérique. Cette vanne fait circuler des gaz très chauds, pollués par des suies de combustion, et présente de ce fait l'inconvénient d'un collage de l'organe d'ouverture sur son siège d'appui. Cette caractéristique, propre à la vanne de recirculation de gaz d'échappement, impose d'utiliser un actionneur capable de délivrer un couple important en début de course, pour vaincre les efforts cumulés du ressort de rappel, du collage éventuel de l'organe d'ouverture et enfin de la pression des gaz d'échappement. However, these torque motors have the following technical limitations: On the one hand, the saturation of their magnetic circuit, which induces a decreasing torque curve as a function of the angular position; And on the other hand a limited useful stroke, because not having electrical switching. This angular stroke limit is approximately 75 ° C. The exhaust gas recirculation valve, commonly known in English as the Exhaust Gas Recirculation (EGR) valve, is always a valve with a normally closed position, and is actuated in opening against a return spring which ensures sealing in the rest position. This valve dose the gas fraction from the exhaust line, so under pressure, to connect it to the intake duct which is at atmospheric pressure. This valve circulates very hot gases, polluted by combustion soot, and thus has the disadvantage of a bonding of the opening member on its seat support. This characteristic, specific to the exhaust gas recirculation valve, requires the use of an actuator capable of delivering a large torque at the start of the stroke, to overcome the cumulative forces of the return spring, the possible bonding of the valve member. opening and finally the pressure of the exhaust gas.

Lorsque l'actionneur parvient à décoller l'organe d'ouverture et le déplace légèrement, le passage des gaz d'échappement équilibre les pressions de chaque coté de la soupape et l'actionneur lutte ensuite seulement contre l'effort du ressort. Comme le passage du fluide s'établit dès que la soupape est décollée, la course d'actionnement ne nécessite pas une ouverture de grande amplitude. Un actionneur de course limitée suffit à piloter ce type de vanne. Le moteur couple, dont la caractéristique de couple présente un maximum en début de course d'actionnement et décroit ensuite, répond donc parfaitement bien à cette application en terme de couple utile. Sa course angulaire, bien que limitée à environ soixante quinze degrés, permet de fournir l'énergie suffisante pour commander le mouvement de la soupape. De ce fait, de nombreuses vannes de recirculation de gaz d'échappement, sont pilotées par des moteurs couple à entrainement direct, c'est-à-dire sans système de transformation de mouvement intermédiaire entre le rotor du moteur couple et l'organe mobile de la vanne. La vanne de contre pression d'échappement, communément appelée en anglais vanne EBPV (Exhaust Back Pressure Valve), est toujours une vanne à position normalement ouverte, et est actionnée en fermeture contre un ressort de rappel. Elle est localisée sur la ligne d'échappement, donc en aval de la chambre de combustion. Cette vanne de contre pression, freine l'écoulement des gaz dans la ligne d'échappement pour aider ces derniers à remonter en direction de la vanne de recirculation de gaz (EGR) avec qui elle collabore. Parfois elle est utilisée en fermeture totale pour renvoyer la totalité des gaz brulés à l'admission et réchauffer de façon très importante la température de combustion et donc des gaz rejetés, en vue d'éliminer les suies qui saturent les filtres de dépollution de la ligne d'échappement. When the actuator is able to take off the opening member and move it slightly, the passage of the exhaust gas balances the pressures on each side of the valve and the actuator then only struggles against the force of the spring. As the passage of the fluid is established as soon as the valve is peeled off, the actuating stroke does not require an opening of large amplitude. A limited stroke actuator is sufficient to control this type of valve. The torque motor, whose torque characteristic has a maximum at the beginning of the actuating stroke and then decreases, thus responds perfectly to this application in terms of useful torque. Its angular travel, although limited to about seventy-five degrees, provides sufficient energy to control the movement of the valve. As a result, many exhaust gas recirculation valves are driven by direct drive torque motors, that is to say without an intermediate motion transformation system between the rotor of the torque motor and the movable member. of the valve. The exhaust pressure valve, commonly referred to as the EBPV (Exhaust Back Pressure Valve) valve, is always a normally open position valve, and is actuated to close against a return spring. It is located on the exhaust line, therefore downstream of the combustion chamber. This counter-pressure valve slows the flow of gases in the exhaust line to help the latter to go back to the gas recirculation valve (EGR) with which it works. Sometimes it is used in total closure to return all the burnt gases to the intake and very significantly heat up the combustion temperature and thus the rejected gases, in order to eliminate the soot that saturate the filters of pollution of the line exhaust.

L'actionnement de ce type de vanne ne requiert pas de couple élevé en début de course d'actionnement car, sur cette partie de la course, l'actionneur doit lutter uniquement contre le couple de rappel du ressort. En effet, l'emploi d'une vanne papillon au lieu d'une soupape élimine le risque de collage, et le couple de charge, lié au freinage du flux de fluide, n'est perceptible qu'à partir d'un angle de rotation parcouru de plusieurs dizaines de degrés. En revanche, lors d'un cycle de nettoyage ou de régénération d'un filtre, l'actionneur est fortement sollicité lorsqu'il faut maintenir le volet en position complètement fermé, en luttant contre un couple de rappel du ressort élevé, et ce pendant plusieurs dizaines de minutes. Dans cette configuration, la pression des gaz d'échappement, qui s'exerce de part et d'autre de l'axe de rotation du papillon provoque un équilibre de couples aérauliques, tend à maintenir le papillon dans sa position. C'est pourquoi un ressort à fort couple de rappel est généralement utilisé pour garantir le retour du papillon, dans le cas d'une défaillance de pilotage ou d'alimentation en énergie. Enfin la course utile de ces vannes de contre pression d'échappement varie et peut dépasser dans certains cas, la valeur de soixante quinze degrés qui correspond à la limite de la course utile des moteurs couple. En conséquence, le pilotage de vannes de contre pression d'échappement, contrairement au cas précédent de la vanne de recirculation de gaz, requiert un actionneur capable de fournir, d'une part un couple élevé en fin de course et d'autre part une course de grande amplitude, couramment supérieure à soixante quinze degrés. Actuation of this type of valve does not require high torque at the beginning of the actuating stroke because, on this part of the stroke, the actuator must only fight against the spring return torque. Indeed, the use of a butterfly valve instead of a valve eliminates the risk of sticking, and the load torque, related to the braking of the fluid flow, is noticeable only from an angle of rotation traveled several tens of degrees. On the other hand, during a cycle of cleaning or regeneration of a filter, the actuator is strongly stressed when it is necessary to maintain the shutter in the fully closed position, by fighting against a high spring return torque, and this during several tens of minutes. In this configuration, the pressure of the exhaust gas, which is exerted on either side of the axis of rotation of the throttle causes an equilibrium of aeraulic couples, tends to maintain the throttle in its position. This is why a spring with high return torque is generally used to guarantee the return of the throttle, in the event of a pilot failure or power supply. Finally, the useful stroke of these exhaust back pressure valves varies and may in some cases exceed the value of seventy five degrees which corresponds to the limit of the useful stroke of the torque motors. Consequently, the piloting of exhaust back pressure valves, unlike the previous case of the gas recirculation valve, requires an actuator capable of providing, on the one hand, a high torque at the end of the stroke and, on the other hand, a high torque. stroke of great amplitude, commonly greater than seventy-five degrees.

Le moteur couple, séduisant pour ses capacités à travailler en milieu thermique et vibratoire sévère, se trouve doublement pénalisé par sa courbe de couple décroissante et sa course limitée. Il peut difficilement, par entrainement direct, piloter les vannes de contre pression échappement. La vanne de dosage d'admission d'air, qui a pour fonction de réguler la section de passage offerte au mélange d'air frais qui alimente le moteur, possède elle aussi ses propres contraintes de fonctionnement. Cette vanne, en position de référence fermée, fonctionne en ouverture contre un système de rappel élastique. La course de ce type de vanne est généralement de soixante dix à soixante quinze degrés, ce qui permet aux actionneurs de type moteur couple de remplir la fonction d'entrainement. Néanmoins, les phases de fonctionnement de cette vanne exigent, d'une part, d'avoir un ressort de rappel suffisamment pré chargé pour assurer un retour franc du papillon de la vanne en cas de coupure d'alimentation du moteur, et d'autre part, de pouvoir rester plusieurs minutes en position totalement ouverte, alors que l'actionneur doit lutter contre l'effort maximal du ressort de rappel. De plus, il est important de préciser que le moteur couple possède un couple de détente supérieur à celui d'un moteur traditionnel à courant continu. Cela signifie que même en l'absence d'alimentation du moteur couple, le ressort de rappel doit fournir un couple substantiel pour vaincre la résistance du rotor et revenir à sa position de référence. Ce couple de détente présente une alternance positive sur la première moitié de la course, sur laquelle il s'oppose au ressort, et une alternance négative sur la seconde moitié de la course, sur laquelle il aide le ressort. En conséquence, le ressort doit être suffisamment pré chargé pour garantir un rappel franc du volet de vanne sur la dernière partie de la course de retour. Or, en augmentant la pré charge du ressort, on augmente d'autant le couple d'opposition qu'offre le ressort au moteur lorsque celui ci doit maintenir la position de vanne totalement ouverte, sur une durée longue. Au final, la présence d'un couple résiduel élevé, propre au moteur couple, ajouté au fait que la fonction de rappel en position de référence est critique sur une vanne de dosage, implique un dimensionnement particulier du ressort, qui pénalise le moteur pour tenir la position de fin de course pendant plusieurs minutes. La caractéristique de couple décroissante, propre aux moteurs couple, amplifie encore cette difficulté. The torque motor, attractive for its ability to work in a severe thermal and vibration environment, is doubly penalized by its decreasing torque curve and limited stroke. It can hardly, by direct drive, control the exhaust pressure valves. The air intake metering valve, whose function is to regulate the passage section offered to the mixture of fresh air that supplies the engine, also has its own operating constraints. This valve, in the closed reference position, operates in opening against an elastic return system. The stroke of this type of valve is generally seventy to seventy-five degrees, which allows the torque-type actuators to perform the drive function. Nevertheless, the operating phases of this valve require, on the one hand, to have a sufficiently pre-loaded return spring to ensure a free return of the valve butterfly in case of power failure of the engine, and other on the other hand, to be able to remain several minutes in fully open position, while the actuator must fight against the maximum force of the return spring. In addition, it is important to note that the torque motor has a higher torque than a traditional DC motor. This means that even in the absence of power to the torque motor, the return spring must provide a substantial torque to overcome the resistance of the rotor and return to its reference position. This relaxation couple has a positive half cycle on the first half of the race, on which it opposes the spring, and a negative half cycle on the second half of the race, on which it helps the spring. As a result, the spring must be sufficiently pre-loaded to ensure a free return of the valve flap on the last part of the return stroke. However, by increasing the preload of the spring, it increases all the opposition torque that the spring offers to the engine when it must maintain the valve position fully open, over a long period. Finally, the presence of a high residual torque, specific to the torque motor, added to the fact that the reference position return function is critical on a metering valve, involves a particular dimensioning of the spring, which penalizes the motor to hold the end position for several minutes. The decreasing torque characteristic of torque motors amplifies this difficulty.

Le moteur couple, dont les qualités de compacité, de robustesse et de dissipation thermique sont appréciées pour le pilotage des vannes sous capot, présente donc des caractéristiques intrinsèques qui rendent son utilisation délicate sur certaines applications de pilotage de vanne telles que les vannes de contre pression d'échappement et les vannes de dosage à l'admission. Pour contourner le manque de couple disponible en fin de course sur les moteurs couple, il devient alors indispensable d'intercaler un dispositif de transmission de mouvement qui permet de répondre aux spécificités techniques de ces deux applications particulières. On notera en particulier l'existence du brevet européen EP 1526272, qui revendique la construction d'une vanne de recirculation de gaz (EGR) intégrant une transformation de mouvement rotatif à came. Cette cinématique, qui peut être couplée à un moteur couple, vise à augmenter le couple transmis à la soupape en début de course d'actionnement, pour répondre à la problématique particulière de la vanne de recirculation de gaz d'échappement. On connaît également la cinématique rotative à came elle-même, décrite dans un brevet Allemand antérieur DE3417612. Cette solution n'est toutefois pas adaptée à la problématique de pilotage de ces vannes car, d'une part, le manque de couple est critique en fin de course et non en début de course, mais surtout, la course angulaire du volet de ces vannes reste élevée comparée à celle utilisée sur les vannes de recirculation de gaz. Ce qui signifie concrètement que le fait d'intercaler une cinématique, qui augmenterait le couple en fin de course au lieu de l'augmenter en début de course, ne suffirait pas à répondre à notre problématique. The torque motor, whose qualities of compactness, robustness and heat dissipation are appreciated for the control of the valves under hood, thus presents intrinsic characteristics which make its delicate use on certain valve control applications such as the valves of back pressure exhaust and metering valves at the intake. To overcome the lack of torque available at the end of the race on the torque motors, it then becomes essential to interpose a motion transmission device that allows to meet the technical specificities of these two particular applications. It will be noted in particular the existence of the European patent EP 1526272, which claims the construction of a gas recirculation valve (EGR) incorporating a rotational camming motion transformation. This kinematics, which can be coupled to a torque motor, is intended to increase the torque transmitted to the valve at the start of the actuating stroke, to meet the particular problem of the exhaust gas recirculation valve. Also known is the rotary cam kinematics itself, described in a previous German patent DE3417612. This solution is however not adapted to the driving problem of these valves because, on the one hand, the lack of torque is critical at the end of the race and not at the start of the race, but above all, the angular stroke of the component of these valves. Valves remain high compared to that used on gas recirculation valves. Which means concretely that the fact of inserting a kinematics, which would increase the torque at the end of the race instead of increasing it at the beginning of the race, would not be enough to answer our problematic.

En effet, pour augmenter le couple sur la fin de la course de l'actionneur, il faut choisir un profil de came qui réduit le mouvement. Or, selon le principe de la conservation de la puissance mécanique, cela signifie que la course utile du volet de vanne est inférieure à la course de l'actionneur. En particulier dans le cas des vannes de contre pression d'échappement, le moteur couple possède une course angulaire déjà trop faible pour entrainer le volet. Il n'est donc pas envisageable d'utiliser une cinématique à came, telle que décrite dans le brevet européen EP1526272, et dont le profil réduirait le mouvement pour augmenter le couple, car cela conduirait à une course angulaire beaucoup trop faible au niveau du volet. On peut donc résumer le problème que l'invention vise à résoudre pour le pilotage de vanne de contre pression échappement au moyen d'un moteur couple, de la façon suivante : Les actionneurs les plus fiables, et les plus performants sur le plan thermique pour le pilotage de vannes de dosage de fluide sous capot moteur, sont les moteurs couple, de part leur construction particulière. Indeed, to increase the torque on the end of the stroke of the actuator, it is necessary to choose a cam profile which reduces the movement. However, according to the principle of the conservation of mechanical power, this means that the useful stroke of the valve flap is less than the stroke of the actuator. Especially in the case of exhaust back pressure valves, the torque motor has an angular stroke already too low to drive the flap. It is therefore not conceivable to use a cam kinematics, as described in European patent EP1526272, and whose profile would reduce the movement to increase the torque, as this would lead to a much too low angular travel at the flap . It is therefore possible to summarize the problem that the invention aims to solve for the piloting of an exhaust back pressure valve by means of a torque motor, in the following way: The most reliable, and the most thermally efficient, actuators for the control of fluid dosing valves under the engine cover, are the torque motors, because of their particular construction.

Ces actionneurs répondent naturellement à la problématique du pilotage de vannes à recirculation de gaz qui se contentent d'un couple pic en début de course ainsi que d'une course d'actionnement faible. En revanche, la faiblesse du couple en fin de course et la limite de soixante quinze degrés de course angulaire utile, les pénalisent fortement pour le pilotage des vannes, telles que les vannes de dosage d'admission et les vannes de contre pression d'échappement. Les systèmes de réduction de mouvement existants, tel qu'ils sont décrits par exemple dans le brevet européen EP1526272, permettent, soit d'augmenter la course d'un actionneur en réduisant le couple utile au niveau du volet, soit de diminuer la course d'un moteur rotatif pour augmenter le couple disponible au volet. These actuators naturally respond to the problem of controlling gas recirculation valves which are content with a peak torque at the start of the stroke and a low actuation stroke. On the other hand, the weakness of the torque at the end of the race and the limit of seventy-five degrees of useful angular travel, penalize them strongly for the control of the valves, such as the intake metering valves and the exhaust pressure valves. . Existing movement reduction systems, as described for example in European patent EP1526272, allow either to increase the stroke of an actuator by reducing the useful torque at the flap, or to reduce the stroke of the actuator. a rotary motor to increase the torque available to the flap.

Il n'existe aucune solution permettant de cumuler les deux contraintes, à savoir une augmentation de la course utile cumulée avec une augmentation de couple localisée, en l'occurrence sur la fin de course d'actionnement. EXPOSE DE L'INVENTION 25 La présente invention concerne notamment une vanne comprenant au moins un actionneur électrique, un dispositif de dosage de fluide, un dispositif de couplage, et un système de rappel élastique, l'actionneur incluant un 30 rotor monté rotatif autour d'un axe, le dispositif de dosage comprenant au moins un arbre de commande monté en rotation autour d'un axe parallèle à l'axe du rotor, le dispositif de couplage reliant le rotor de l'actionneur à l'arbre de commande, le système de rappel élastique exerçant une force de rappel élastique sollicitant l'arbre de commande vers une première position, et l'actionneur déplaçant sélectivement l'arbre de commande, par l'intermédiaire du dispositif de couplage et à l'encontre de la force de rappel élastique, jusque dans une deuxième position différente de la première. There is no solution to accumulate the two constraints, namely an increase in the cumulative useful stroke with a localized torque increase, in this case on the actuating end of stroke. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates in particular to a valve comprising at least one electric actuator, a fluid dosing device, a coupling device, and an elastic return system, the actuator including a rotor rotatably mounted around the valve. an axis, the metering device comprising at least one control shaft rotatably mounted about an axis parallel to the axis of the rotor, the coupling device connecting the rotor of the actuator to the control shaft, the an elastic return system exerting an elastic restoring force biasing the control shaft to a first position, and the actuator selectively displacing the control shaft, via the coupling device and against the force of the elastic return, into a second position different from the first.

Selon l'invention, le système de rappel élastique est attaché à l'arbre de commande, et le dispositif de couplage présente un rapport de réduction qui croît entre la première position et la deuxième position de l'arbre de commande. According to the invention, the elastic return system is attached to the control shaft, and the coupling device has a reduction ratio which increases between the first position and the second position of the control shaft.

Le dispositif de dosage peut comprendre en outre un papillon solidaire en rotation de l'arbre de commande, ce papillon étant en position ouverte dans la première position de l'arbre de commande et en position fermée dans la deuxième position de l'arbre de commande, ladite vanne constituant alors une vanne de contrepression d'échappement conçue pour le contrôle de la pression d'un flux de gaz d'échappement, ou une vanne d'admission d'air conçue pour réguler le débit d'air circulant dans la conduite d'admission. The metering device may further comprise a butterfly integral in rotation with the control shaft, this butterfly being in the open position in the first position of the control shaft and in the closed position in the second position of the control shaft. , said valve then constituting an exhaust back-pressure valve designed to control the pressure of an exhaust gas flow, or an air intake valve designed to regulate the flow of air flowing in the pipe intake.

De manière avantageuse, le rapport de réduction dudit dispositif de couplage est supérieur à 1 pour la deuxième position de l'arbre de commande, et inférieur à 1 pour la première position de cet arbre de commande. Advantageously, the reduction ratio of said coupling device is greater than 1 for the second position of the control shaft, and less than 1 for the first position of this control shaft.

Dans un mode de réalisation possible de l'invention, il est possible de prévoir que ledit dispositif de couplage comprenne deux leviers rotatifs d'axes respectifs parallèles non coaxiaux, que l'un des leviers, ou levier menant, soit lié au rotor de l'actionneur, que l'autre levier, ou levier mené, soit lié à l'arbre de commande, que l'un des leviers, de préférence le levier menant, porte un galet roulant, et que l'autre levier, de préférence le levier mené, soit doté d'un chemin de came recevant le galet roulant et présentant un profil conçu pour transmettre un couple dans les deux sens possibles de rotation du papillon. In a possible embodiment of the invention, it is possible to provide that said coupling device comprises two rotary levers of respective non-coaxial parallel axes, that one of the levers, or driving lever, is connected to the rotor of the invention. actuator, that the other lever, or driven lever, is connected to the control shaft, that one of the levers, preferably the driving lever, carries a roller, and that the other lever, preferably the driven lever, is provided with a cam track receiving the rolling roller and having a profile designed to transmit a torque in the two possible directions of rotation of the butterfly.

Dans un autre mode de réalisation possible de l'invention, ledit dispositif de couplage comprend deux secteurs d'engrenage présentant des profils spiraux conjugués et possédant des axes de rotation respectifs parallèles non coaxiaux. In another possible embodiment of the invention, said coupling device comprises two gear sectors having conjugated spiral profiles and having respective non-coaxial parallel axes of rotation.

Quel que soit le mode de réalisation de la vanne de l'invention, l'actionneur électrique comprend de préférence un moteur couple monophasé ou est constitué d'un tel moteur. Whatever the embodiment of the valve of the invention, the electric actuator preferably comprises a single-phase torque motor or consists of such a motor.

Le système de rappel élastique peut notamment comprendre un ressort, par exemple hélicoïdal travaillant en torsion, dont une extrémité est entraînée par le papillon. The elastic return system may include a spring, for example helical torsion working, whose end is driven by the butterfly.

La vanne de l'invention, lorsqu'elle constitue une vanne de contrepression d'échappement de l'invention, est particulièrement applicable à un système de recirculation de gaz d'échappement pour moteur thermique, ce système comprenant une turbine de compression, une turbine de décharge, une vanne de recirculation de gaz disposée en amont de la turbine de compression, et une tubulure conçue pour canaliser un flux de bouclage, la vanne de contrepression d'échappement étant disposée en aval de la turbine de décharge. The valve of the invention, when it constitutes an exhaust backpressure valve of the invention, is particularly applicable to an exhaust gas recirculation system for a heat engine, this system comprising a compression turbine, a turbine discharge valve, a gas recirculation valve disposed upstream of the compression turbine, and a pipe adapted to channel a loop flow, the exhaust back-pressure valve being disposed downstream of the discharge turbine.

L'invention peut aussi être considérée comme concernant un actionneur rotatif incluant un actionneur électrique offrant une course d'actionnement déterminée, une pièce mobile, telle qu'un arbre de commande, rappelée vers une position de repos par un système de rappel élastique, et un dispositif de couplage constituant un lien cinématique entre l'actionneur électrique et la pièce mobile, le système de rappel étant attaché à la pièce mobile, le dispositif de couplage présentant un rapport de réduction croissant sur la course d'actionnement de l'actionneur électrique, et, de préférence, cet actionneur électrique comprenant ou étant constitué d'un moteur couple monophasé. The invention may also be considered as relating to a rotary actuator including an electric actuator providing a determined actuating stroke, a moving part, such as a control shaft, biased to a rest position by an elastic return system, and a coupling device constituting a kinematic link between the electric actuator and the moving part, the return system being attached to the moving part, the coupling device having an increasing reduction ratio on the actuating stroke of the electric actuator and, preferably, this electric actuator comprising or consisting of a single-phase torque motor.

Le dispositif de couplage à rapport de réduction variable peut se décliner sous différents modes de réalisation. On pourra en particulier utiliser une solution de transmission par galet came similaire à celles décrites dans les brevets européen EP1526272 et Allemand DE1526272, mais qui se distingue par un profil de came particulier qui permet de faire varier le ratio de réduction au cours du déplacement. The coupling device with variable reduction ratio can be broken down into different embodiments. In particular, it will be possible to use a cam roller transmission solution similar to those described in European Patent EP1526272 and German DE1526272, but which is distinguished by a particular cam profile which makes it possible to vary the reduction ratio during the displacement.

Cette solution singulière permet de cumuler les deux contraintes inhérentes au problème de l'invention, à savoir allonger la course angulaire de l'organe de commande, par exemple un volet de vanne, et augmenter localement le couple disponible. This singular solution makes it possible to combine the two constraints inherent in the problem of the invention, namely to lengthen the angular travel of the control member, for example a valve flap, and locally increase the available torque.

Le second mode de réalisation pour cette transmission de mouvement consiste à utiliser deux engrenages spiraux conjugués. Il suffit alors de choisir judicieusement les formes spirales des profils primitifs de denture, en fonction de l'entraxe du rotor et de l'arbre de commande. The second embodiment for this motion transmission is to use two conjugate spiral gears. It is then enough to choose judiciously the spiral shapes of the primitive teeth profiles, according to the spacing between the rotor and the control shaft.

Dans les deux cas, le rapport de réduction est choisi inférieur à un sur la première partie de la course, donc l'angle de rotation de l'actionneur est amplifié au niveau de l'arbre de commande, et le couple transmis est réduit. Alors que sur la seconde partie de la course, le rapport de réduction est supérieur à un, l'angle de rotation de l'actionneur est réduit de façon à augmenter le couple transmis au niveau de l'arbre de commande. In both cases, the reduction ratio is chosen to be less than one on the first part of the stroke, so the rotation angle of the actuator is amplified at the control shaft, and the transmitted torque is reduced. While on the second part of the stroke, the reduction ratio is greater than one, the rotation angle of the actuator is reduced so as to increase the torque transmitted at the control shaft.

En fonction de la caractéristique de couple propre à l'actionneur électrique utilisé, la loi d'évolution du rapport de réduction sera choisie précisément, pour trouver un compromis, entre le sacrifice fait sur le couple en début de course, et le gain de couple requis en fin de course, de façon à répondre aux exigences de fonctionnement du système à piloter, par exemple une vanne de contre pression d'échappement. Depending on the specific torque characteristic of the electric actuator used, the law of evolution of the reduction ratio will be chosen precisely, to find a compromise, between the sacrifice made on the couple at the beginning of the race, and the torque gain. required at the end of the race, so as to meet the operating requirements of the system to be driven, for example an exhaust against pressure valve.

Cette solution est particulièrement avantageuse lorsqu'elle est combinée à un actionneur de type moteur couple puisque la courbe de couple caractéristique de cet actionneur est décroissante et autorise un sacrifice de couple en début de course, lorsque le couple utile au niveau de l'actionneur est élevé, mais nécessite un redressement sensible sur la fin de course, du fait de la saturation du circuit magnétique. This solution is particularly advantageous when combined with a torque motor type actuator since the characteristic torque curve of this actuator is decreasing and allows a sacrifice of torque at the start of the stroke, when the useful torque at the actuator is high, but requires a significant recovery at the end of the race, because of the saturation of the magnetic circuit.

La solution selon l'invention, utilisée avec un moteur couple, permet, par exemple, de piloter une vanne de contre pression échappement, dont la course angulaire du volet dépasse celle de l'actionneur, tout en offrant un couple utile maximal en fin de course, qui permet de maintenir cette position pendant plusieurs dizaines de minutes, sans surchauffe du bobinage. The solution according to the invention, used with a torque motor, makes it possible, for example, to drive an exhaust against pressure valve, whose angular travel of the flap exceeds that of the actuator, while offering a maximum useful torque at the end of race, which allows to maintain this position for several tens of minutes, without overheating of the winding.

Par ailleurs, la solution selon l'invention fait intervenir un système de rappel élastique, localisé en aval du dispositif de couplage du mouvement rotatif, et attaché au niveau de l'arbre de commande de l'actionneur rotatif. Furthermore, the solution according to the invention involves an elastic return system located downstream of the rotary motion coupling device and attached to the control shaft of the rotary actuator.

Cette architecture particulière permet de combiner une fonction de rappel en position de référence efficace, et la possibilité d'offrir un couple utile élevé en fin de course. This particular architecture makes it possible to combine a return function in effective reference position, and the possibility of offering a high useful torque at the end of the race.

Comme précisé précédemment, le système de rappel 5 élastique doit garantir le retour complet du volet de la vanne en position de référence. As mentioned above, the elastic return system 5 must guarantee the complete return of the valve flap in the reference position.

Lorsque l'actionneur électrique utilisé présente un couple de détente significatif, ce dernier s'oppose au 10 ressort qui peine à assurer le retour du rotor. Ceci est particulièrement sensible sur la fin de la course de retour, donc le début de la course d'activation de la vanne, lorsque le système de rappel élastique présente un couple de rappel plus faible, car de moins en moins contraint. 15 Dans cette plage de déplacement, la solution selon l'invention propose un rapport de réduction du dispositif de couplage qui soit inférieur à un. Dans ces conditions, le dispositif de couplage aide le système de 20 rappel élastique à vaincre les couples parasites, apparaissant au niveau du rotor, pour assurer une fonction de rappel en position franche, comme l'exige l'application de vannes de contrepression d'échappement When the electric actuator used has a significant expansion torque, the latter opposes the spring that struggles to ensure the return of the rotor. This is particularly sensitive on the end of the return stroke, so the start of the valve activation stroke, when the elastic return system has a lower return torque, because less and less constrained. In this range of displacement, the solution according to the invention proposes a reduction ratio of the coupling device which is less than one. Under these conditions, the coupling device helps the elastic return system to overcome parasitic torques, appearing at the rotor, to provide a return function in the open position, as required by the application of counter pressure valves. exhaust

25 A contrario, la cinématique de transmission, qui selon l'invention, offre un rapport de réduction supérieur à un en fin de course d'activation de l'actionneur, aide ce dernier à lutter contre le couple d'opposition du système de rappel élastique, pour maintenir un couple disponible maximal 30 en position de fin de course. On the other hand, the transmission kinematics, which, according to the invention, offer a reduction ratio greater than one at the end of the activation stroke of the actuator, helps the latter to fight the opposition torque of the booster system. elastic, to maintain a maximum available torque 30 in the end position.

En effet, lorsque l'actionneur atteint sa position extrême haute, le système de rappel élastique atteint son couple d'opposition maximal et l'actionneur 35 bénéficie d'une démultiplication avantageuse pour offrir un couple utile élevé avec un minimum de courant consommé. Indeed, when the actuator reaches its extreme high position, the elastic return system reaches its maximum opposition torque and the actuator 35 has an advantageous ratio to provide a high useful torque with a minimum of consumed current.

La solution d'actionneur rotatif proposée permet, par l'attache d'un système de rappel élastique à l'arbre de commande, et par l'évolution d'une valeur inférieure à un à une valeur supérieure à un du rapport de réduction du dispositif de couplage associé, d'offrir un couple de rappel perçu au niveau du rotor de l'actionneur électrique, qui est décroissant. The proposed rotary actuator solution makes it possible, by attaching an elastic return system to the control shaft, and by changing from a value of less than one to a value greater than one of the reduction ratio of the coupling device, to provide a return torque perceived at the rotor of the electric actuator, which is decreasing.

Cette singularité est importante car tout se passe, du point de vue du rotor de l'actionneur, comme si le système de rappel élastique présentait une raideur négative, autrement dit que le système de rappel offre un couple d'opposition de plus en plus faible au fur et à mesure de sa mise en charge. Cette raideur apparente négative est très avantageuse pour la commande de vanne requérant un rappel en position de référence. This singularity is important because everything happens, from the point of view of the rotor of the actuator, as if the elastic return system had a negative stiffness, in other words that the return system offers an increasingly weak opposition torque as and when it is put in charge. This apparent negative stiffness is very advantageous for the valve control requiring a return to the reference position.

En effet, cela permet de conserver un couple de rappel élevé au niveau de l'axe du papillon de la vanne, pour vaincre les frictions éventuelles dans les paliers, ou vaincre les contraintes dues aux dilatations différentielles. Et, dans le même temps d'obtenir, au niveau du rotor de l'actionneur, un couple de rappel qui est élevé en début de course pour assurer un retour franc du papillon, et un couple de rappel qui est faible en fin de course pour pénaliser au minimum le couple utile disponible au moteur. Indeed, it allows to maintain a high return torque at the throttle valve axis, to overcome any friction in the bearings, or overcome the constraints due to differential expansion. And, at the same time to obtain, at the rotor of the actuator, a return torque which is high at the beginning of the race to ensure a free return of the throttle, and a restoring torque which is low at the end of the race. to penalize as much as possible the useful torque available to the engine.

De plus, dans le cas de l'utilisation d'un actionneur électrique de type moteur couple, la forme spécifique du couple de détente présente une alternance positive sur la première partie de la course d'activation, et négative ensuite. In addition, in the case of the use of an electric actuator of the torque motor type, the specific shape of the detent couple has a positive half cycle on the first part of the activation stroke, and then negative.

Ceci signifie que ce couple de détente parasite, qui s'oppose à celui du système de rappel élastique, atteint son maximum sur la fin du parcours de rappel en position de référence, cette plage angulaire étant la plus critique. This means that this parasitic relaxation torque, which opposes that of the elastic return system, reaches its maximum on the end of the return path in the reference position, this angular range being the most critical.

La solution selon l'invention est particulièrement pertinente, lorsque l'actionneur électrique utilisé est de type moteur couple, car la raideur négative apparente du système de rappel élastique, obtenue au niveau du rotor, permet de compenser la forme pénalisante du couple de détente. The solution according to the invention is particularly relevant, when the electric actuator used is of the torque motor type, because the apparent negative stiffness of the elastic return system, obtained at the rotor, makes it possible to compensate for the penalizing shape of the expansion torque.

En résumé, la solution de vanne de contre pression d'échappement de l'invention permet de disposer d'une fonction de rappel en position de référence très efficace tout en optimisant le couple utile de l'actionneur en fin de course d'activation. La variation du rapport de réduction sur la course permet d'obtenir une course angulaire de l'arbre de commande qui peut dépasser celle de l'actionneur électrique pilote. In summary, the exhaust pressure relief valve solution of the invention makes it possible to have a very effective reference position return function while optimizing the useful torque of the actuator at the end of the activation stroke. The variation of the reduction ratio on the stroke makes it possible to obtain an angular travel of the control shaft which may exceed that of the pilot electric actuator.

Cette solution, qui peut être utilisée avec tout type d'actionneur électrique, est particulièrement avantageuse lorsqu'elle est couplée avec un actionneur de type moteur couple, et présente de nombreux avantages pour la commande de vanne automobile en environnements sévères. This solution, which can be used with any type of electric actuator, is particularly advantageous when coupled with a torque motor type actuator, and has many advantages for automotive valve control in harsh environments.

En particulier, le pilotage des vannes de contre pression d'échappement, qui requièrent simultanément une course angulaire de grande amplitude, une fonction de rappel en position, et qui stationnent parfois longuement en position de pleine charge, constituent un cas d'application privilégié de l'actionneur rotatif selon l'invention. In particular, the piloting of the exhaust back pressure valves, which simultaneously require an angular stroke of large amplitude, a function of return in position, and which sometimes park for a long time in full load position, constitute a case of privileged application of the rotary actuator according to the invention.

La solution d'actionneur proposé présente aussi un avantage sur le plan thermique. En effet, le dispositif de couplage, intercalé entre l'actionneur électrique et le papillon de la vanne, permet de séparer les axes de rotation de ces deux éléments. Quel que soit le mode de réalisation retenu pour ce dispositif, le contact linéique utilisé pour transmettre le mouvement de rotation est réduit au maximum et limite ainsi le transfert de chaleur issu du papillon très chaud, vers l'intérieur du moteur électrique, qu'il est nécessaire de protéger. The proposed actuator solution also has a thermal advantage. Indeed, the coupling device, interposed between the electric actuator and the butterfly valve, allows to separate the axes of rotation of these two elements. Whatever the embodiment chosen for this device, the linear contact used to transmit the rotational movement is reduced to the maximum and thus limits the transfer of heat from the very hot throttle, towards the inside of the electric motor, which it is necessary to protect.

La solution selon l'invention présente donc un avantage significatif en terme de découplage thermique, pour les applications à hautes températures de fonctionnement, telle que par exemple les vannes de contre pression échappement.15 Figures La pertinence de l'invention apparaîtra plus clairement aux travers de la description des figures suivantes où : La figure N°1 représente un schéma simplifié de l'architecture d'un moteur diesel, qui fait apparaitre les flux des gaz d'admission et d'échappement, ainsi que les organes mécanique qui opèrent sur ces flux. Le flux d'air frais (10) traverse une turbine de compression (21) du système de compression (22), avant de traverser un échangeur thermique (23) destiné à refroidir et densifier les gaz de ce flux (10). Le flux de gaz d'échappement (11) qui sort des chambres de combustion (24), entraine la rotation d'une turbine (25) du système de compression (22), avant de traverser un pot catalytique (26), qui constitue la partie amont de la ligne d'échappement. Ce flux (11) de gaz très chaud (25), peut être redirigé vers le flux de gaz frais (10) au moyen de deux boucles de recirculation de gaz distinctes. La première boucle matérialisée par le flux (12) permet de dévier une partie du flux (11), par collection en amont de la turbine (25) et doser ce flux au moyen d'une première vanne de recirculation de gaz d'échappement (31) pour le diriger au travers de l'échangeur thermique (27) pour rejoindre le flux d'air frais (10). Ce flux (12) possède une pression suffisante pour remonter naturellement le chemin de retour et la vanne de dosage (31) suffit à contrôler précisément le débit du flux de la boucle chaude (12). La seconde boucle de recirculation de gaz d'échappement est matérialisée par le flux (13) plus froid, collecté en sortie du pot catalytique (26) et en aval de la turbine de décharge (25). Ce flux (13), soumit à une pression et une température plus basses que le flux (12), requiert une système de recirculation de gaz d'échappement (300) plus évolué, composé d'une vanne de contre pression d'échappement (200), d'une conduite de retour du flux (13), d'un échangeur thermique (28) et d'une vanne de recirculation de gaz (32). Ce système freine l'écoulement du flux d'échappement (11) et force ainsi le flux (13) à remonter au travers de l'échangeur (28) pour atteindre la vanne de recirculation de gaz (32). Cette architecture permet d'effectuer un contrôle précis du débit du flux de retour (13) qui rejoint le flux d'air frais (10) en amont de la turbine (21). Ce schéma fait apparaitre les deux circuits chaud (12) et froid (13) de bouclage de gaz d'échappement et précise la distinction entre la vanne de contre pression échappement (200) qui freine le flux d'échappement (11) et la vanne de recirculation de gaz (32) qui dose le flux de retour (13). L'ensemble (300) qui intègre la vanne de contre pression d'échappement (200), une conduite de retour du flux (13), un échangeur thermique (28) et une vanne de recirculation de gaz (32) constitue un système de recirculation de gaz (300) selon l'invention. The solution according to the invention therefore has a significant advantage in terms of thermal decoupling, for applications with high operating temperatures, such as, for example, exhaust back pressure valves. FIGS. The relevance of the invention will appear more clearly through of the description of the following figures where: Figure No. 1 shows a simplified diagram of the architecture of a diesel engine, which shows the flow of the intake and exhaust gases, and the mechanical parts that operate on these flows. The flow of fresh air (10) passes through a compression turbine (21) of the compression system (22), before passing through a heat exchanger (23) for cooling and densifying the gases of this stream (10). The flow of exhaust gas (11) exiting the combustion chambers (24) causes the rotation of a turbine (25) of the compression system (22), before passing through a catalytic converter (26), which constitutes the upstream part of the exhaust line. This flow (11) of very hot gas (25) can be redirected to the fresh gas stream (10) by means of two separate gas recirculation loops. The first loop materialized by the flow (12) makes it possible to deflect part of the flow (11), by collection upstream of the turbine (25) and dose this flow by means of a first exhaust gas recirculation valve ( 31) to direct it through the heat exchanger (27) to join the flow of fresh air (10). This flow (12) has a sufficient pressure to naturally return the return path and the metering valve (31) is sufficient to precisely control the rate of flow of the hot loop (12). The second exhaust gas recirculation loop is materialized by the colder flow (13) collected at the outlet of the catalytic converter (26) and downstream of the discharge turbine (25). This flow (13), subjected to a pressure and a temperature lower than the flow (12), requires a more advanced exhaust gas recirculation system (300) composed of an exhaust back pressure valve ( 200), a flow return pipe (13), a heat exchanger (28) and a gas recirculation valve (32). This system brakes the flow of the exhaust stream (11) and thus forces the flow (13) back through the exchanger (28) to reach the gas recirculation valve (32). This architecture makes it possible to carry out an accurate control of the flow of the return flow (13) which joins the flow of fresh air (10) upstream of the turbine (21). This diagram shows the two circuits hot (12) and cold (13) of exhaust gas loop and specifies the distinction between the exhaust against pressure valve (200) which brakes the exhaust flow (11) and the valve gas recirculation device (32) which measures the return flow (13). The assembly (300) which integrates the exhaust back pressure valve (200), a flow return pipe (13), a heat exchanger (28) and a gas recirculation valve (32) constitutes a system of recirculation of gas (300) according to the invention.

La figure N°2 est une vue éclatée d'un premier mode de réalisation préférentiel d'une vanne de contre pression d'échappement (200) selon l'invention, dans lequel l'actionneur électrique (1) est un moteur couple, et est associé à une vanne de dosage (2) équipée d'un système de rappel élastique (3), destiné à ramener le papillon (4) en position de référence ouverte. L'actionneur électrique (1) entraine un bras menant (5) possédant une denture spirale (6), lequel collabore avec un bras mené (7) possédant un profil spiral conjugué (8) lui même lié à l'axe (9) du papillon (4). La forme de la spirale primitive définissant les profiles de dentures, est choisie de façon à obtenir un rapport de réduction, qui soit inférieur à un sur la première partie de la course, et supérieur à un sur la dernière partie de la course. De cette façon la course angulaire du papillon (9) dépasse la course angulaire de l'actionneur électrique (1). Et le couple disponible au niveau du papillon (9) atteint un maximum en fin de course d'actionnement, de façon à lutter plus facilement contre le couple d'opposition du système de rappel élastique (3) agissant entre le corps de vanne (10) et le bras mené (7) solidaire du papillon (9). La figure N°3 est une vue éclatée d'un second mode de réalisation d'une vanne de contre pression d'échappement (200) selon l'invention, comprenant un actionneur électrique (1) apte à piloter une vanne de dosage (2) et équipée d'un système de rappel élastique (3), destiné à ramener le papillon (4) en position de référence, correspondant à la vanne ouverte. L'actionneur électrique (1) entraine le bras menant (5) qui porte un galet (6), circulant dans un chemin de came (8) et transmet le couple au levier mené (7), lié à l'arbre de commande (9), qui porte le papillon (4) de la vanne (2).Le système de rappel élastique (3) est attaché à l'arbre de commande (9) qui supporte le papillon (4), de façon que le couple de rappel, considéré au niveau de l'axe du rotor (11) de l'actionneur électrique (1), fasse apparaitre une évolution décroissante au cours de l'ouverture du conduit de la vanne (2). Le profil de la came (8) est choisi spécifiquement en fonction de la courbe de couple caractéristique de l'actionneur électrique utilisé, dans notre exemple un moteur couple (1), de façon que, lors de la première partie du trajet, la cinématique amplifie la course angulaire de l'actionneur, alors que sur la seconde partie de la course, elle la diminue au bénéfice du couple transmis. Ceci permet d'exploiter au mieux l'énergie disponible au niveau de l'actionneur (1), pour la concentrer sur la fin de la course angulaire, afin de permettre un couple de maintien élevé en dépit du couple d'opposition maximal du système de rappel élastique (3). Le Figure N°4 est une représentation graphique des couples disponibles au niveau de l'axe du rotor (11) de l'actionneur (1) et du papillon (4) de la vanne, en fonction de la position angulaire, lorsque l'actionneur (1), conforme à l'un ou l'autre des modes de réalisations des figures 1 et 2, est alimenté à sa tension nominale. La courbe (Ta), qui représente le couple disponible au niveau de l'axe du rotor (1), fait apparaitre un affaissement sur la seconde moitié de la course, comme on peut le constater, par exemple, sur un actionneur de type moteur couple, du fait de la saturation du circuit magnétique. A contrario, la courbe (Tf), qui représente le couple disponible au niveau du papillon (4), fait apparaitre une évolution continument croissante. Ceci est obtenu grâce au profil spécifique des éléments de transmission qui offrent un rapport de réduction variable sur la course angulaire et qui permettent ainsi de sculpter la courbe de couple au niveau du papillon(4), pour répondre aux besoins spécifiques de la vanne de contre pression (2). La figure N°5 est une représentation graphique des couples générés par le système de rappel élastique (3), au niveau de l'axe du rotor (11) de l'actionneur (1) et du papillon (4) de la vanne (2), en fonction de la position angulaire, dans l'un quelconques des modes de réalisations correspondants aux figures N°1 et N°2. La courbe (Ts-f), qui représente le couple de rappel exercé au niveau de l'axe (9) du papillon (4), fait apparaitre une évolution linéaire croissante sur toute la course angulaire. La valeur initiale, correspondant à la pré-charge du système de rappel élastique, peut être élevée pour permettre de ramener le papillon en position de référence, en dépit d'un couple de friction important au niveau des paliers du papillon (4). La courbe (Ts-a), qui représente le couple de rappel exercé par le système de rappel élastique (3) au niveau de l'axe du rotor (11), fait apparaitre un maximum en début de course angulaire, suivi d'une évolution quasi linéaire décroissante sur le reste de la course. La valeur initiale de ce couple correspond à la valeur de pré charge du système de rappel élastique (3), divisée par le rapport de réduction du dispositif de couplage (12) qui dans cette partie de la course, est inférieure à un. Le couple de rappel initial apparent à l'axe (11) du rotor est donc sensiblement plus élevé que le couple de rappel initial présent au niveau du papillon (4). A contrario, en fin de course angulaire, le rapport de réduction du dispositif de couplage (12) est supérieur à un, et le couple apparent au niveau de l'axe du rotor (11) correspond à une fraction du couple de rappel présent au niveau du papillon (4). Cette inversion de pente de la courbe d'évolution du couple de rappel perçu au niveau du rotor (11) est une caractéristique de l'invention et l'on peut considérer que le système de rappel élastique (3) associé au dispositif de couplage (12) à ratio variable, constitue alors un système de rappel à raideur apparente « négative » en référence à cette évolution linéaire décroissante singulière. La figure N°6 représente une vue éclatée d'un actionneur rotatif (100) utilisable dans l'invention et dans lequel le dispositif de couplage (12), le système de rappel élastique (3), et l'arbre de commande (9) sont juxtaposés au stator (13) pour s'intégrer à l'intérieur du couvercle de boitier (15) de l'actionneur électrique (1). Cette construction permet de proposer un actionneur rotatif (100) indépendant dont on peut contrôler la caractéristique de couple, la course angulaire et la raideur apparente négative. Les modes de réalisation du dispositif de couplage (12) peuvent prendre différentes formes telles que le système galet came ou encore les engrenages spiraux présentés plus haut. Un tel actionneur rotatif (100) offre des qualités d'étanchéité et de protection du dispositif de couplage (12) et peut être utilisé au delà de l'application de pilotage de vanne de contre pression d'échappement. FIG. 2 is an exploded view of a first preferred embodiment of an exhaust back pressure valve (200) according to the invention, in which the electric actuator (1) is a torque motor, and is associated with a metering valve (2) equipped with an elastic return system (3) for returning the butterfly valve (4) to the open reference position. The electric actuator (1) drives a driving arm (5) having a spiral toothing (6), which collaborates with a driven arm (7) having a conjugate spiral profile (8) itself linked to the axis (9) of the butterfly (4). The shape of the primitive spiral defining the tooth profiles, is chosen so as to obtain a reduction ratio, which is less than one on the first part of the race, and greater than one on the last part of the race. In this way the angular travel of the throttle (9) exceeds the angular travel of the electric actuator (1). And the torque available at the throttle (9) reaches a maximum at the end of the actuating stroke, so as to more easily combat the opposing torque of the elastic return system (3) acting between the valve body (10). ) and the driven arm (7) integral with the butterfly (9). FIG. 3 is an exploded view of a second embodiment of an exhaust back pressure valve (200) according to the invention, comprising an electric actuator (1) capable of driving a metering valve (2). ) and equipped with an elastic return system (3) for returning the butterfly valve (4) to the reference position corresponding to the open valve. The electric actuator (1) drives the driving arm (5) which carries a roller (6), circulating in a cam path (8) and transmits the torque to the driven lever (7), linked to the control shaft ( 9), which carries the throttle (4) of the valve (2) .The elastic return system (3) is attached to the control shaft (9) which supports the throttle (4), so that the torque recall, considered at the axis of the rotor (11) of the electric actuator (1), shows a decreasing trend during the opening of the conduit of the valve (2). The profile of the cam (8) is chosen specifically according to the characteristic torque curve of the electric actuator used, in our example a torque motor (1), so that, during the first part of the path, the kinematics amplifies the angular stroke of the actuator, while on the second part of the race, it decreases the benefit of the transmitted torque. This makes it possible to make the best use of the energy available at the actuator (1), to focus it on the end of the angular stroke, in order to allow a high holding torque despite the maximum opposition torque of the system. resilient return (3). Figure No. 4 is a graphical representation of the torques available at the axis of the rotor (11) of the actuator (1) and the throttle (4) of the valve, depending on the angular position, when the actuator (1), according to one or other of the embodiments of Figures 1 and 2, is supplied at its nominal voltage. The curve (Ta), which represents the torque available at the axis of the rotor (1), shows a sag on the second half of the stroke, as can be seen, for example, on a motor type actuator torque, because of the saturation of the magnetic circuit. On the other hand, the curve (Tf), which represents the torque available at the throttle (4), shows a continuously increasing evolution. This is achieved thanks to the specific profile of the transmission elements which offer a variable reduction ratio on the angular stroke and which thus make it possible to sculpt the torque curve at the throttle (4), to meet the specific needs of the counter valve. pressure (2). FIG. 5 is a graphical representation of the torques generated by the elastic return system (3), at the axis of the rotor (11) of the actuator (1) and the butterfly valve (4) of the valve ( 2), depending on the angular position, in any one of the embodiments corresponding to FIGS. 1 and 2. The curve (Ts-f), which represents the restoring torque exerted at the axis (9) of the throttle (4), shows a linear evolution increasing over the entire angular stroke. The initial value, corresponding to the pre-load of the elastic return system, can be raised to allow the throttle to be returned to the reference position, despite a high friction torque at the throttle bearings (4). The curve (Ts-a), which represents the return torque exerted by the elastic return system (3) at the axis of the rotor (11), shows a maximum at the beginning of the angular stroke, followed by a almost linear evolution decreasing on the rest of the race. The initial value of this torque corresponds to the pre-load value of the elastic return system (3), divided by the reduction ratio of the coupling device (12) which in this part of the stroke is less than one. The initial return torque apparent to the axis (11) of the rotor is therefore substantially higher than the initial return torque present at the throttle (4). Conversely, at the end of angular travel, the reduction ratio of the coupling device (12) is greater than one, and the apparent torque at the rotor axis (11) corresponds to a fraction of the restoring torque present at the butterfly level (4). This inversion of the slope of the return torque evolution curve perceived at the level of the rotor (11) is a characteristic of the invention and it can be considered that the elastic return system (3) associated with the coupling device ( 12) at variable ratio, then constitutes a system of return with apparent stiffness "negative" with reference to this decreasing linear evolution singular. FIG. 6 represents an exploded view of a rotary actuator (100) that can be used in the invention and in which the coupling device (12), the elastic return system (3), and the control shaft (9) ) are juxtaposed to the stator (13) to integrate inside the housing cover (15) of the electric actuator (1). This construction makes it possible to propose an independent rotary actuator (100) whose torque characteristic, the angular stroke and the apparent negative stiffness can be controlled. The embodiments of the coupling device (12) can take different forms such as the cam roller system or the spiral gears presented above. Such a rotary actuator (100) provides sealing and protection qualities of the coupling device (12) and can be used beyond the exhaust pressure relief valve control application.

Claims (11)

REVENDICATIONS1 - Vanne (200) comprenant au moins un actionneur électrique (1), un dispositif de dosage de fluide (2), un dispositif de couplage (12), et un système de rappel élastique (3), l'actionneur (1) incluant un rotor (11) monté rotatif autour d'un axe, le dispositif de dosage (2) comprenant au moins un arbre de commande (9) monté en rotation autour dun axe parallèle à l'axe du rotor, le dispositif de couplage (12) reliant le rotor de l'actionneur (1) à l'arbre de commande (9), le système de rappel élastique (3) exerçant une force de rappel élastique sollicitant l'arbre de commande (9) vers une première position, et l'actionneur (1) déplaçant sélectivement l'arbre de commande (9), par l'intermédiaire du dispositif de couplage (12) et à l'encontre de la force de rappel élastique, jusque dans une deuxième position différente de la première, caractérisée en ce que le système de rappel élastique (3) est attaché à l'arbre de commande (9), et en ce que le dispositif de couplage (12) présente un rapport de réduction qui croît entre la première position et la deuxième position de l'arbre de commande (9). CLAIMS1 - Valve (200) comprising at least one electric actuator (1), a fluid metering device (2), a coupling device (12), and an elastic return system (3), the actuator (1) including a rotor (11) rotatably mounted about an axis, the metering device (2) comprising at least one control shaft (9) rotatably mounted about an axis parallel to the axis of the rotor, the coupling device ( 12) connecting the rotor of the actuator (1) to the control shaft (9), the elastic return system (3) exerting an elastic restoring force urging the control shaft (9) to a first position, and the actuator (1) selectively displacing the control shaft (9), via the coupling device (12) and against the elastic restoring force, into a second position different from the first , characterized in that the elastic return system (3) is attached to the control shaft (9), and in that the coupling device (12) has a reduction ratio which increases between the first position and the second position of the control shaft (9). 2 - Vanne (200) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de dosage (2) comprend en outre un papillon (4) solidaire en rotation de l'arbre de commande (9), en ce que le papillon (4) est en position ouverte dans la première position de l'arbre de commande (9), et en ce que le papillon (4) est en position fermée dans la deuxième position de l'arbre de commande (9), ladite vanne constituant une vanne de contrepression d'échappement conçue pour le contrôle de la pression d'un flux de gaz d'échappement. 25 2 - valve (200) according to claim 1, characterized in that the metering device (2) further comprises a butterfly (4) integral in rotation with the control shaft (9), in that the butterfly (4) ) is in the open position in the first position of the control shaft (9), and in that the throttle (4) is in the closed position in the second position of the control shaft (9), said valve constituting a exhaust back-pressure valve designed to control the pressure of an exhaust stream. 25 3 - Vanne (200) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de dosage (2) comprend en outre un papillon (4) solidaire en rotation de l'arbre de commande (9), en ce que le papillon (4) est en position ouverte dans la première position de l'arbre de commande (9), et en ce que le papillon (4) est en position fermée dans la deuxième position de l'arbre de commande (9), ladite vanne constituant une vanne d'admission d'air conçue pour le contrôle du débit d'un flux de gaz d'admission. 3 - valve (200) according to claim 1, characterized in that the metering device (2) further comprises a butterfly (4) integral in rotation with the control shaft (9), in that the butterfly (4) ) is in the open position in the first position of the control shaft (9), and in that the throttle (4) is in the closed position in the second position of the control shaft (9), said valve constituting a air intake valve designed for flow control of an intake gas flow. 4 - Vanne (200) selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le rapport de réduction dudit dispositif de couplage (12) est supérieur à 1 pour la deuxième position de l'arbre de commande (9). 4 - valve (200) according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the reduction ratio of said coupling device (12) is greater than 1 for the second position of the control shaft (9). 5 - Vanne (200) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le rapport de réduction dudit dispositif de couplage (12) est inférieur à 1 pour la première position de l'arbre de commande (9). 20 5 - valve (200) according to any one of the preceding claims, characterized in that the reduction ratio of said coupling device (12) is less than 1 for the first position of the control shaft (9). 20 6 - Vanne (200) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit dispositif de couplage (12) comprend deux leviers rotatifs (5, 6 - valve (200) according to any one of the preceding claims, characterized in that said coupling device (12) comprises two rotary levers (5, 7) d'axes respectifs parallèles non coaxiaux, en ce que l'un des leviers (5) porte un galet roulant, et en ce que 25 l'autre levier (7) est doté d'un chemin de came (8) recevant le galet roulant et présentant un profil conçu pour transmettre un couple dans les deux sens possibles de rotation du papillon (4). 30 7 - Vanne (200) selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'un des leviers, ou levier menant (5), est lié au rotor de l'actionneur (1) et porte le galet roulant, et en ce que l'autre levier, ou levier mené (7), est lié à l'arbre de commande (9) et porte le chemin de came (8). 15 35 26 7) of respective non-coaxial parallel axes, in that one of the levers (5) carries a rolling roller, and in that the other lever (7) is provided with a cam path (8) receiving the rolling roller and having a profile designed to transmit torque in the two possible directions of rotation of the butterfly (4). Valve (200) according to claim 6, characterized in that one of the levers, or driving lever (5), is connected to the rotor of the actuator (1) and carries the roller, and in that the other lever, or driven lever (7), is connected to the control shaft (9) and carries the cam path (8). 15 35 26 8 - Vanne (200) selon l'une au moins des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ledit dispositif de couplage (12) comprend deux secteurs d'engrenage à profils spiraux conjugués (6) et (8), possédant des axes de rotation respectifs parallèles non coaxiaux. 8 - valve (200) according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that said coupling device (12) comprises two gear sectors conjugated spiral profiles (6) and (8), having axes respective non-coaxial parallel rotations. 9 - Vanne (200) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'actionneur électrique (1) comprend un moteur couple monophasé (1). 9 - valve (200) according to any one of the preceding claims, characterized in that the electric actuator (1) comprises a single-phase torque motor (1). 10 - Vanne (200) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le système de rappel élastique (3) comprend un ressort, dont une extrémité est entraînée par le papillon (4). 10 - valve (200) according to any one of the preceding claims, characterized in that the elastic return system (3) comprises a spring, one end is driven by the butterfly (4). 11. Application de la vanne suivant l'une quelconque des revendications 4 à 10 considérées dans leur rattachement à la revendication 2 seulement, à un système de recirculation de gaz d'échappement pour moteur thermique, ce système comprenant, outre cette vanne qui constitue une vanne de contrepression d'échappement, une turbine de compression (21), une turbine de décharge (25), une vanne de recirculation de gaz (32) disposée en amont de la turbine de compression (21), et une tubulure (13) conçue pour canaliser un flux de bouclage, ladite vanne de contrepression d'échappement (200) étant disposée en aval de la turbine de décharge (25). 11. Application of the valve according to any one of claims 4 to 10 considered in their connection to claim 2 only, an exhaust gas recirculation system for a heat engine, this system comprising, in addition to this valve which constitutes a exhaust back-pressure valve, a compression turbine (21), a discharge turbine (25), a gas recirculation valve (32) disposed upstream of the compression turbine (21), and a pipe (13) designed to channel a loopback flow, said exhaust backpressure valve (200) being disposed downstream of the discharge turbine (25).