Brevet FR2702005A1 — publié le 19940902

DISPOSITIF DE RECIRCULATION DES GAZ D'ECXAPPEMENT D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention concerne un dispositif de recirculation des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif -de recirculation des gaz d'échappement comportant des moyens d'épuration et de refroidissement des gaz d'échappement recirculés. Les normes concernant la pollution et la consommation des moteurs à combustion interne équipant les véhicules automobiles, se sévérisent chaque jour davantage dans l'ensemble des pays industrialisés. L'industrie automobile est donc aujourd'hui occupée à trouver des solutions techniques pour répondre à ces obligations et ce, sans trop pénaliser ni les performances des moteurs ni leur prix de revient. Une technique connue de réduction des oxydes d'azote Inox, qui forment avec les hydrocarbures imbrûlés HC et le monoxyde de carbone CO les principaux polluants émis par les moteurs à combustion interne, consiste à opérer la recirculation d'une partie des gaz d'échappement dans les gaz frais d'admission. Cette technique consiste donc à réinjecter une quantité prédéterminée de gaz brûlés suivant les conditions de fonctionnement du moteur, dans le collecteur d'admission. Cet apport de gaz brûlés dans les gaz frais a pour effet de réduire la proportion de ces derniers au sein du mélange carburé introduit dans la chambre de combustion et donc d'abaisser la température de combustion, ce qui engendre une diminution de la production des NOx ou oxydes d'azote. Le procédé généralement adopté est la "recirculation externe" des gaz d'échappement à l'aide d'une vanne EGR (Recyclage des Gaz d'Echappement) fermant ou ouvrant une canalisation reliant le collecteur d'échappement et le collecteur d'admission. La vanne EGR est pilotée de façon à doser la quantité des gaz d'échappement admis à recirculer suivant les conditions de fonctionnement du moteur. Les dispositifs connus de recirculation des gaz d'échappement de l'art antérieur sont d'un entretien délicat. En effet, à la longue, la recirculation des gaz d'échappement chargés de résidus de combustion, telles que des suies, provoque l'encrassement et le disfonctionnement des différents éléments du circuit EGR et notamment de la vanne. Le but de la présente invention est de proposer un dispositif de recirculation des gaz d'échappement palliant les inconvénients de l'art antérieur. Le dispositif de recirculation des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne selon l'invention comprend un conduit de recirculation relié à l'une de ses extrémités à une tubulure d'échappement des gaz du moteur et, à son autre extrémité, à une tubulure d'admission de gaz frais dans le moteur, et une vanne intercalée sur le conduit de recirculation pour ajuster la quantité de gaz d'échappement recirculés suivant les conditions de fonctionnement du moteur. Selon l'invention, le dispositif de recirculation des gaz est caractérisé par le fait que le conduit de recirculation est muni de moyens de traitement des gaz d'échappement, les moyens de traitement étant disposés entre la tubulure d'échappement et la vanne, pour purifier les gaz d'échappement et notamment enlever les constituants solides ou liquides des gaz brûlés recirculés. Ainsi, les gaz d'échappement dûment purifiés par les moyens de traitement ne peuvent provoquer l'encrassement de la vanne EGR. Le dispositif selon l'invention présente l'avantage supplémentaire d'éliminer l'eau en excès contenue dans les gaz d'échappement notamment lors des phases de démarrage à froid. Dans les systèmes EGR selon l'art antérieur, cette eau vient se condenser sur les parois du collecteur d'admission et peut provoquer par givrage des incidents de fonctionnement du moteur comme par exemple un blocage du boîtier papillon. Selon une autre caractéristique du dispositif de recirculation des gaz selon l'invention, les moyens de traitement opèrent également le refroidissement des gaz d'échappement recirculés. Selon une autre caractéristique du dispositif de recirculation des gaz selon l'invention, les moyens de traitement sont formés par des moyens de séparation par centrifugation. Les moyens de séparation par centrifugation permettent d'opérer de façon simple et efficace la séparation des corpuscules ou liquides entraînés dans le courant des gaz d'échappement. Selon une autre caractéristique du dispositif de recirculation des gaz selon l'invention, les moyens de séparation par centrifugation sont formés par un boîtier de révolution muni d'au moins un conduit d'arrivée des gaz d'échappement raccordé au conduit de recirculation et débouchant tangentiellement à sa surface latérale supérieure, et un conduit de sortie des gaz d'échappement raccordé avec le côté du conduit de recirculation relié à la vanne, le conduit de sortie s'étendant sensiblement coaxialement au boîtier et présentant un orifice d'entrée des gaz disposé dans la partie inférieure de ce dernier. Selon une autre caractéristique du dispositif de recirculation des gaz selon 11 invention, les moyens de séparation par centrifugation coopèrent avec des moyens de refroidissement. Selon une autre caractéristique du dispositif de recirculation des gaz selon l'invention, les moyens de refroidissement sont formés par une chambre d'eau entourant le boîtier, la chambre d'eau étant balayée par le liquide de refroidissement du circuit de refroidisement dudit moteur. On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description donnée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, présenté à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique en coupe partielle, du moteur à combustion interne équipé du dispositif de recirculation des gaz d'échappement selon l'invention - la figure 2 est une vue en coupe des moyens d'épuration des gaz d'échappement recirculés représenté à la figure 1. Conformément à la figure 1, seuls les éléments du moteur nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés. De plus, pour faciliter la compréhension des dessins, les mêmes éléments portent les mêmes références d'une figure à l'autre. Sur la figure 1, on a représenté de manière schématique un moteur à combustion interne référencé 1. Le moteur comprend classiquement une pluralité de chambres de combustion identiques à la chambre de combustion 12 figurée. Chaque chambre de combustion 12 est pourvue d'une tubulure d'admission 14 pour l'admission de l'air comburant et d'une tubulure 11 pour l'échappement des gaz brûlés. Ces tubulures 14 et 11 débouchent dans la chambre de combustion 12 par des orifices munis de sièges rapportés sur lesquels peuvent s'appliquer des soupapes à tiges, respectivement 15 et 10, dont les ouvertures et les fermetures sont commandées par des cames de commande non figurées. Le dispositif de recirculation des gaz d'échappement se compose d'un conduit d'amenée 6 des gaz d'échappement de la tubulure d'échappement 11 à la tubulure d'admission 14. Ce conduit 6 est pourvu d'une vanne EGR 2 permettant de contrôler la quantité de gaz d'échappement recyclée. La vanne EGR 2 est pilotée par le système électronique de contrôle moteur 9 (ou calculateur d'injection). Ce système de contrôle moteur est à même de déterminer les plages d'ouverture de la vanne EGR 2 et donc les caractéristiques de la recirculation des gaz d'échappement à l'admission, à partir des valeurs d'un ou plusieurs paramètres représentatifs du fonctionnement moteur. Des moyens de traitement des gaz d'échappement sont intercalés sur le conduit de recirculation 6 entre la vanne EGR et la tubulure d'échappement 11, de façon à purifier ces gaz et notamment enlever les constituants solides ou liquides accompagnant le flux gazeux. Ces moyens de traitement 3 sont précisés en regard de la figure 2. Il s'agit de moyens de séparation par centrifugation comprenant essentiellement un boîtier de révolution formé d'un corps cylindrique 31. Le boîtier comporte un conduit d'arrivée 61 des gaz d'échappement, destiné à être raccordé au conduit de recirculation 6. Ce conduit d'arrivée débouche dans la partie supérieure du boîtier, de façon sensiblement tangentielle à la paroi latérale du corps 31. Le boîtier comprend également un conduit de sortie 63 des gaz d'échappement destiné à être raccordé au conduit de recirculation 6 avec le côté relié à la vanne EGR 2. Ce conduit de sortie 63 est agencé sensiblement verticalement dans l'axe du boîtier 2, son orifice d'entrée étant disposé dans la partie inférieure du corps 31. Ainsi le flux des gaz d'échappement traversant le boîtier suit un mouvement tourbillonnaire descendant qui provoque par centrifugation et refroidissement sur la paroi latérale du corps 31, la déposition dans le fond du corps 31 des particules solides 9 telles que les suies et l'eau 8 véhiculées par le courant gazeux. Des moyens appropriés non figurés sont prévus pour pouvoir éventuellement vidanger le boîtier des résidus de combustion accumulés. Le refroidissement des gaz d'échappement traversant le corps 31 est accentué, par le refroidissement des parois latérales du corps 31. Pour ce faire une chambre d'eau 37 est agencée autour du corps 31. Cette chambre d'eau est directement reliée au circuit de refroidisseemnt du moteur par l'intermédiaire d'une conduite de piquage 7, de façon à être en permanence balayée par le liquide de refroidissement. Ainsi, les gaz d'échappement dûment purifiés par les moyens de traitement ne peuvent provoquer l'encrassement de la vanne EGR 2 et du conduit 6. Le dispositif selon l'invention présente de plus l'avantage supplémentaire d'éliminer l'eau en excès contenue dans les gaz d'échappement notamment lors des phases de démarrage à froid et qui recirculée affecte le bon fonctionnement du moteur. Par ailleurs l'eau 8 récupérée au fond du corps 31 lors des phases de fonctionnement à froid du moteur, opère en s'évaporant lors des phases de fonctionnement à chaud, le refroidissement des gaz d'échappement traversant les moyens de traitement. Ce refroidissement des gaz d'échappement recirculé contribue à la diminution de la température de combustion et donc à la réduction de l'émission des oxydes d'azote. L'association des moyens de séparation des résidus de combustion par centrifugation aux moyens de refroidissement spécifiques 37, accentue le refroidissement des gaz d'échappement et donc les émission d'oxydes d'azote. Ces moyens de refroidissement 37 contribuent également à l'élimination de l'eau en excès contenue dans les gaz d'échappement, en provoquant sa condensation sur les parois latérales du corps 31. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. REVENDICATIONS [ 1 ] Dispositif de recirculation des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne comprenant un conduit de recirculation (6) relié à l'une de ses extrémités à une tubulure d'échappement (11) des gaz du moteur et, à son autre extrémité, à une tubulure (14) d'admission de gaz frais dans le moteur, et une vanne (2) intercalée sur le conduit de recirculation (6) pour ajuster la quantité de gaz d'échappement recirculés suivant les conditions de fonctionnement du moteur, caractérisé par le fait que le conduit de recirculation (6) est muni de moyens de traitement (3) des gaz d'échappement, lesdits moyens de traitement étant disposés entre ladite tubulure d'échappement (11) et ladite vanne (2), pour purifier les gaz d'échappement et notamment enlever les constituants solides ou liquides des gaz brûlés recirculés. C23 Dispositif de recirculation des gaz d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de traitement (3) opèrent également le refroidissement des gaz d'échappement recirculés. C33 Dispositif de recirculation des gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de traitement sont formés par des moyens de séparation par centrifugation (3). [ 4 ] Dispositif de recirculation des gaz d'échappement selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de séparation par centrifugation (3) sont formés d'un boîtier de révolution (31) muni d'au moins un conduit d'arrivée (61) des gaz d'échappement raccordé audit conduit de recirculation (6) et débouchant tangentiellement à sa surface latérale supérieure, et un conduit de sortie (63) des gaz d'échappement raccordé avec le côté dudit conduit de recirculation (6) relié à ladite vanne (2), ledit conduit de sortie (63) s'étendant sensiblement coaxialement audit boîtier et présentant un orifice d'entrée des gaz disposé dans la partie inférieure dudit boîtier (31). [ 5 ] Dispositif de recirculation des gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de séparation par centrifugation (3) coopèrent avec des moyens de refroidissement (37). [ 6 ] Dispositif de recirculation des gaz d'échappement selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de refroidissement sont formés par une chambre d'eau (37) entourant ledit boîtier (31), ladite chambre d'eau étant balayée par le liquide de refroidissement du circuit de refroidisement dudit moteur.