Brevet FR2526873A1 — publié le 19831118

La présente invention concerne un dispositif de recyclage de gaz d'échappement dans un moteur à com- bustion interne pourvu d'un turbocompresseur à gaz d'échappement et servant à l'entraînement d'un véhicule, notamment dans un moteur à combustion interne à compres- sion d'air, comportant un conduit de recyclage de gaz d'échappement qui relie le conduit d'échappement en amont de la turbine avec le conduit d'air de suralimen- tation en aval du compresseur et dans lequel est dispo- sée une valve de recyclage de gaz d'échappement qui as- sure un mélange des gaz d'échappement avec l'air de sur- alimentation lorsque la pression dans le conduit d'air de suralimentation, réglée par une valve de commande, est plus faible que dans le conduit d'échappement. Un dispositif de recyclage de gaz d'échappement du type défini ci-dessus est connu d'après le brevet américain 3 925 989 Dans ce document, il est prévu dans le conduit d'échappement une valve de commande qui, en fonction des conditions de marche du moteur, diminue plus ou moins l'écoulement des gaz d'échappement vers la tur- bine et règle ainsi dans le conduit d'échappement une pression supérieure à celle du conduit d'air de suralimen- tation Par suite de la pression plus élevée dans le con- duit d'échappement, des gaz d'échappement peuvent être mélangés avec l'air de suralimentation par l'intermédiaire du conduit de recyclage de gaz d'échappement et de la val- ve à une voie chargée par ressort qui est disposée dans ce conduit A cet effet, la valve à une voie chargée par ressort est réglée de telle sorte qu'il s'effectue un mélange avec les gaz d'échappement à partir d'une baisse déterminée de pression entre le conduit d'échappement et le conduit d'air de suralimentation. Le dispositif de recyclage de gaz d'échappement connu présente l'inconvénient que la quantité de gaz d'échappement à mélanger avec l'air de suralimentation peut être commandée seulement par le biais du rapport entre les pressions régnant dans le conduit d'échappement et le conduit d'air de suralimentation de sorte qu'il n'est pas possible d'effectuer un recyclage de gaz d'échappement en s'écartant du rapport de pression En outre, le mélange désiré des gaz d'échappement est effec- tué dans ce cas par des moyens prévus du côté des gaz d'échappement, ce qui nécessite de faire intervenir des composants plus coûteux et de plus haute qualité Enfin, on rencontre un inconvénient en ce que la vitesse de ro- tation du turbocompresseur diminue lors du fonctionnement avec recyclage de gaz d'échappement de sorte que, en cas d'accélération à partir du domaine des charges partielles, la pression de suralimentation est établie de façon re- tardée. L'invention a pour but d'améliorer le dispositif de recyclage de gaz d'échappement connu de telle sorte que, dans toute la plage désirée de fonctionnement du mo- teur à combustion interne, on puisse obtenir un mélange de l'air de suralimentation avec une quantité optimale et finement dosée de gaz d'échappement, afin de réduire au minimum l'émission de N Ox, d'obtenir une augmentation nulle ou seulement faible de l'émission CO,-HC-et de particules et une augmentation nulle ou seulement insi- gnifiante de la consommation. Ce problème est résolu selon l'invention en ce que la valve de commande est disposée dans un conduit de dérivation, contournant le compresseur, du conduit d'air de suralimentation, cette valve mouvant est commandée séparément ou en combinaison avec la valve de recyclage de gaz d'échappement, en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne et/ou du véhicule. Le dispositif de recyclage de gaz d'échappement selon l'invention offre l'avantage qu'aussi bien le rapport entre les pressions dans le conduit d'air de suralimentation et le conduit de gaz d'échappement que la quantité de gaz d'échappement recyclée peuvent être adaptés de façon optimale à toute condition de fonction- nement du moteur à combustion interne et qu'ainsi, on obtient la réduction maximale possible d'oxydes d'azote N Ox, avec seulement des variations minimales de consom- mation et les émissions usuelles selon le profil des courbes caractéristiques de régulation. Un autre avantage consiste en ce que, du fait que la baisse de pression est commandée du côté du com- presseur, la vitesse de rotation du turbocompresseur n'est réduite qu'au plus faible degré possible, de sorte que, en cas d'accélération à partir du domaine des charges partielles, la pression de suralimentation peut remonter en un temps très court Enfin, un autre avantage consiste en ce que la commande de pression du côté du compresseur peut être réalisée d'une manière simple avec des compo- sants peu coûteux. Selon un mode de réalisation particulièrement simple de l'invention, le conduit de dérivation est in- tégré au carter de compresseur du turbocompresseur à gaz d'échappement et la valve de commande est également dis- posée sur le carter du compresseur. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin unique annexé qui représente sché- matiquement un exemple de réalisation de l'invention. Un moteur à injection 1 avec compression d'air est équipé d'un turbocompresseur à gaz d'échappement 2 dont la turbine 3 est disposée dans le conduit d'échap- pement 4 et dont le compresseur 5 est disposé dans le conduit d'air de suralimentation 6 En amont de la tur- bine 3, le conduit d'échappement 4 est relié par un conduit de recyclage de gaz d'échappement 7 avec le con- duit d'air de suralimentation 6 en aval du compresseur 5. Dans le conduit de recyclage d'échappement 7, il est prévu une valve de recyclage de gaz d'échappement 8 qui est commandée en fonction des paramètres de fonctionne- ment du moteur à combustion interne, par exemple en fonction de la charge, de la vitesse de rotation, de la vitesse du véhicule, de la température d'eau de refroi- dissement, etc Lorsque le moteur à injection 1 sert de moteur d'entraînement d'une voiture de tourisme, on peut assurer d'une manière classique une régulation de pression de suralimentation par un conduit de contournement placé du côté de la turbine et non représenté. La quantité de gaz d'échappement recyclée via le conduit 7 est fonction de la baisse de pression Pl dans le conduit d'échappement 4 en amont de la turbine 3 à la pression P 2 dans le conduit d'air de suralimentation 6 en aval du compresseur 5 et également de la section de passage du conduit de recyclage de gaz d'échappement 7. ? 6873 Du fait qu'une augmentation de cette section à partir d'une valeur déterminée ne provoque aucune aug- mentation de la quantité de gaz d'échappement recyclée, le conduit d'air de suralimentation 6 est pourvu d'un conduit de dérivation 10 contournant le compresseur 5 et dans lequel est disposée une valve 11 commandée par exemple par une dépression et qui est commandée dans le sens de l'ouverture ou de la fermeture en correspondance avec une courbe caractéristique. Au ralenti et dans le domaine des charges par- tielles, les deux valves 8 et 11 sont placées dans une position d'ouverture correspondant à une condition de marche qui est indiquée par un levier de régulateur ou bien une course de réglage ou un autre paramètre de la pompe d'injection déterminant la quantité injectée Une quantité partielle d'air de suralimentation débitée par le compresseur 5 est renvoyée du côté refoulement vers le côté aspiration par l'intermédiaire du conduit de dérivation 10 Sous l'effet de la quantité partielle d'air contournant sous forme d'un courant de dérivation le compresseur 5, la pression de suralimentation P 2 est diminuée sur le côté refoulement du compresseur de sorte que P 2 avec des gaz d'échappement provenant du conduit de recy- clage 7 La commande précise de la quantité de gaz d'échappement à mélanger est assurée par l'intermédiaire de la valve de recyclage de gaz d'échappement 8 A pleine charge, les valves 8 et il sont fermées de sorte que l'air de suralimentation ne peut pas se mélanger avec des gaz d'échappement. Le dispositif de commande des valves 8 et il se compose en particulier par exemple d'un appareil élec- tronique de commande 12 dans leauel sont introduites, après conversion sous la forme de grandeurs électriques de commande, les courbes caractéristiques du moteur en fonction de la plage déterminée du domaine caracté- ristique total du fonctionnement du moteur dans laquelle doit s'effectuer un recyclage de gaz d'échappement. Comme grandeurs additionnelles de commande, on introduit dans l'appareil de commande 12 la pression d'air exté- rieur, mesurée à l'aide d'une boite barométrique 13, et la température du moteur 1, détectée à l'aide d'un cap- teur de températures 14 Les informations concernant la condition de charge du moteur sont transmises à l'ap- pareil de commande 12 par l'intermédiaire de la course de réglage de la pompe d'injection 15 L'appareil de commande 12 est actionné par l'intermédiaire d'un détec- teur 17 captant le mouvement de -rotation du moteur, par exemple sur le volant 16. En ce qui concerne les valves 8 et il commandées par dépression, la valve 8 est reliée par l'intermédiaire d'un conduit 18 à une valve de conversion de pression 20 tandis que la valve il est reliée par l'intermédiaire d'un conduit 19 à une valve de conversion de pression 21. Les deux valves de conversion de pression 20 et 21 sont soumises à une dépression, via un conduit principal 23, par une pompe à dépression 22 Dans les valves de conver- sion de pression 20 et 21, les signaux électriques de commande qui sont transmis par l'appareil de commande 12 par l'intermédiaire des conducteurs 24 et 25 sont con- vertis en des valeurs analogiques de dépression qui sont appliquées aux valves 8 et Il par les conduits 18 et 19. La nature des signaux de commande qui sont appliqués aux deux, ou bien seulement à une valve de conversion de pression 20 ou 21, dépend de la condition de charge du moteur, qui est indiquée par la position de la course de réglage et est introduite dans l'appareil de commande 12, par l'intermédiaire du conducteur 26, sous forme d'un signal analogique. REVENDICATIONS 1 Dispositif de recyclage de gaz d'échappement dans un moteur à combustion interne pourvu d'un turbo- compresseur à gaz d'échappement et servant à l'entral- nement d'un véhicule, notamment dans un moteur à com- bustion interne à compression d'air, comportant un con- duit de recyclage de gaz d'échappement qui relie le conduit d'échappement en amont de la turbine avec le con- duit d'air de suralimentation en aval du compresseur et dans lequel est disposée une valve de recyclage de gaz d'échappement qui assure un mélange des gaz d'échappement avec l'air de suralimentation lorsque la pression dans le conduit d'air de suralimentation, réglée par une valve de commande, est plus faible que dans le conduit d'échap- pement, caractérisé en ce que la valve de commande ( 11) est disposée dans un conduit de dérivation ( 10), contour- nant le-compresseur ( 5), du conduit d'air de suralimenta- tion ( 6) et peut être commandée séparément ou en même temps que la valve de recyclage de gaz d'échappement ( 8), en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur ( 1) et/ou du véhicule. 2 Dispositif de recyclage de gaz d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit de dérivation ( 10) est intégré dans le carter de compres- seur du turbocompresseur à gaz d'échappement ( 2) et la valve de commande ( 11) est également disposée sur le carter de compresseur.