Brevet FR2833653A1 — publié le 20030620

La présente invention concerne un système de recyclage de gaz d'échappement pour un moteur Diesel de véhicule automobile. On connaît déjà dans l'état de la technique, des systèmes de recyclage de ce type qui sont également appelés systèmes EGR et qui comportent un circuit de recyclage comprenant par exemple une vanne de contrôle de recyclage et un refroidisseur de gaz de recyclage, ce circuit étant raccordé entre la sortie et l'entrée de gaz du moteur et des moyens de commande de l'ouverture/fermeture de la vanne pour contrôler la circulation de gaz dans le circuit. Ces systèmes ont été développés pour tenir compte des normes relatives aux niveaux des émissions polluantes liées au fonctionnement de ce type de moteurs, ces normes étant de plus en plus sévères, en particulier en ce qui concerne les émissions d'oxyde d'azote. Le recyclage des gaz d'échappement permet en effet de réduire les émissions de ce type. Afin d'accroître le potentiel de réduction des Nox à iso-émission de particules, les gaz de recyclage sont refroidis en utilisant un refroidisseur quelconque, tel que par exemple un refroidisseur gaz/eau ou un refroidisseur air/air pouvant être constitué par le circuit lui-même. Les normes actuelles et futures relatives à ces émissions, imposent un maintien des niveaux sur plusieurs dizaines de milliers de kilomètres de fonctionnement du moteur. Or, des particules et des hydrocarbures se déposent dans le circuit d'EGR. Ceci se traduit alors par une dérive des pertes de charge de ce circuit ainsi que des échanges thermiques du refroidisseur. Cette dérive peut s'avérer incompatible avec le maintien des niveaux d'émissions fixés. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. A cet effet, l'invention a pour objet un système de recyclage des gaz d'échappement pour un moteur Diesel de véhicule automobile, du type comportant un circuit de recyclage comprenant au moins une vanne de contrôle de recyclage et raccordé entre la sortie et l'entrée du moteur et des moyens de commande de l'ouverture/fermeture de la vanne pour contrôler la circulation des gaz dans le circuit, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de déclenchement d'une phase de nettoyage du circuit de recyclage par pilotage des moyens de commande de l'ouverture/fermeture de la vanne lorsque le moteur est dans une zone de fonctionnement prédéterminée, pour permettre une élimination thermique des dépôts dans ce circuit. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la Fig. 1 représente un schéma synoptique illustrant la structure générale d'un système de recyclage selon l'invention ; et - la Fig. 2 représente un schéma illustrant le fonctionnement de celui-ci. On a en effet représenté sur la figure 1, un système de recyclage des gaz d'échappement pour un moteur Diesel de véhicule automobile. Sur cette figure, le moteur est désigné par la référence générale 1 et comporte des moyens d'alimentation en gaz de celui-ci désignés par la référence générale 2. De plus, le moteur est associé à un circuit de recyclage désigné par la référence générale 3 sur cette figure, raccordé entre sa sortie et son entrée de gaz, et comportant par exemple un refroidisseur de gaz 4 et une vanne de contrôle de recyclage désignée par la référence générale 5. Cette vanne peut être disposée en amont ou en aval du refroidisseur. Cette vanne, et plus particulièrement son ouverture/fermeture, est pilotée par des moyens de commande désignés par la référence générale 6, comprenant par exemple tout calculateur approprié, pour contrôler la circulation des gaz dans le circuit entre la sortie et l'entrée du moteur. Ces moyens de commande reçoivent par exemple une information de débit d'air frais admis dans le moteur à partir d'un capteur correspondant désigné par la référence générale 7, qui sont raccordés aux moyens d'admission d'air frais dans le moteur, pour mettre en oeuvre une stratégie de contrôle de la vanne permettant d'assurer le recyclage d'une partie des gaz d'échappement dans le moteur de façon classique. On notera que les moyens d'admission de gaz 2 peuvent comporter différents organes, tels que par exemple un turbocompresseur piloté ou non, un capteur de pression de suralimentation, un capteur de température des gaz en entrée du moteur, un refroidisseur d'air de suralimentation associé à des moyens de court-circuitage de celui-ci, etc..., de façon classique. Selon l'invention, ce système comporte également des moyens de déclenchement 8 d'une phase de nettoyage du circuit de recyclage par pilotage des moyens de commande 6 de l'ouverture/fermeture de la vanne lorsque le moteur est dans une zone de fonctionnement prédéterminée, pour permettre une élimination thermique telle qu'une combustion des dépôts dans ce circuit. Ces dépôts sont par exemple formés par des suies, des particules, ou des hydrocarbures, qui se sont déposés dans ce circuit lors du fonctionnement du moteur. Comme cela a été indiqué précédemment, ces dépôts peuvent occasionner une dérive des pertes de charge de ce circuit ainsi que des échanges thermiques de celui-ci, qui peuvent s'avérer incompatibles avec le maintien des niveaux des émissions polluantes. En déclenchant une phase de nettoyage du circuit de recyclage, il est donc possible de maintenir le niveau de perte de charge et les échanges thermiques dans ce circuit, pour contenir la dérive du niveau des émissions polluantes. Différentes stratégies de déclenchement peuvent être envisagées. Ainsi par exemple, les moyens de déclenchement 8 peuvent être associés à des moyens de mesure de la perte de charge du refroidisseur, à des moyens de mesure de la température des gaz en entrée et en sortie de celui-ci, à des moyens de mesure du kilométrage parcouru par le véhicule, à des moyens de mesure du temps de fonctionnement du moteur ou à d'autres moyens de détection, pour émettre une requête de nettoyage du circuit. On sait en effet que ces différentes informations permettent d'estimer qu'il est nécessaire de nettoyer le circuit de recyclage. Une fois cette requête émise par les moyens de déclenchement 8, les moyens de commande 6 sont adaptés pour piloter l'ouverture/fermeture de la vanne 5 pour faire circuler dans celui-ci des gaz à température élevée lorsque le moteur se trouve dans une zone de fonctionnement prédéterminée, telle que par exemple lorsque la température des gaz d'échappement est suffisamment éle- vée, c'est-à-dire supérieure à un seuil prédéterminé, pour permettre le nettoyage du circuit EGR et en particulier du refroidisseur, tout en assurant la stabilité de la combustion dans les cylindres du moteur avec un débit de gaz d'EGR régulé par exemple sur une consigne de débit d'air frais en entrée du moteur. On conçoit alors que la vanne 5 et le circuit de recyclage de façon générale, sont activés dans une zone de fonctionnement du moteur différente de celle couramment utilisée pour les fonctions de dépollution, notamment lorsque le moteur est froid. La circulation de gaz d'échappement à température relativement éle- vée dans le circuit de recyclage, provoque alors le nettoyage de celui-ci par élimination thermique telle qu'une combustion des dépôts dans celui-ci. La zone de fonctionnement favorable du moteur peut être détectée par exemple par des moyens de détermination correspondants, à partir d'informations relatives au régime et à la charge du moteur et aux conditions de roulage du véhicule, déterminées par exemple à partir d'informations de temps passé dans une zone déterminée de vitesse de véhicule, de régime et de charge du moteur et de température de fonctionnement de celui-ci, pour n'activer le nettoyage que si ces différentes conditions sont rencontrées. Le pilotage de la vanne EGR peut être assuré de façon classique par une stratégie de calcul de consigne d'ouverture/fermeture déjà implantée dans les moyens de commande de celle-ci au titre des autres utilisations de ces moyens de recyclage. Les moyens de déclenchement et/ou commande sont également adaptés pour arrêter ce nettoyage au bout d'une période de temps prédéterminée. Ceci permet d'éviter d'appliquer des contraintes thermiques excessives sur le circuit de recyclage. En effet, une ouverture excessivement prolongée de la vanne 5 dans la zone de fonctionnement évoquée précédemment, pourrait provoquer un endommagement de celle-ci et des autres composants de ce circuit de recyclage par dépassement des critères de tenue thermique. Cette durée est déterminée en fonction de la configuration de chaque circuit. Bien entendu, des moyens complémentaires peuvent être mis en oeuvre. C'est ainsi par exemple que le moteur peut être associé à des moyens d'ajout au carburant injecté dans celui-ci, d'un additif destiné à se déposer notamment sur le circuit lors du fonctionnement de celui-ci, afin d'abaisser la température de combustion des dépôts dans ce circuit. De même, les moyens d'alimentation en carburant du moteur peuvent être adaptés pour déclencher une phase d'injection de carburant dans les cylindres du moteur pendant leur phase de détente, afin d'augmenter le niveau thermique des gaz d'échappement de celui-ci. D'autres dispositions également connues dans l'état de la technique peuvent être envisagées. Sur la figure 2, on a illustré ce fonctionnement. Ce fonctionnement est illustré sous la forme de blocs de prise de décision, tels que par exemple un bloc 10 de détection d'un besoin de nettoyage du circuit permettant d'émettre en sortie une requête de nettoyage. Ce bloc reçoit alors en entrée des informations issues par exemple de capteurs permettant de relever les différentes informations évoquées précédemment, concernant la perte de charge, la température des gaz en entrée et en sortie du refroidisseur, le kilométrage parcouru ou le nombre d'heures de fonctionnement du moteur, etc... La requête de nettoyage est alors entrée dans un bloc logique ET désigné par la référence générale 11 recevant sur une autre entrée, la sortie d'un bloc 12 de détection de conditions favorables, qui reçoit lui-même en entrée des informations relatives au régime du moteur, à la charge de celui-ci, à la vitesse du véhicule, à la température du moteur, etc..., pour détecter des conditions favorables de fonctionnement. La sortie du bloc logique ET 11 est entrée dans un autre bloc logique ET 13 qui reçoit sur une autre entrée, la sortie d'un bloc de détection des zones de fonctionnement, désigné par la référence générale 14 recevant également en entrée, différentes informations relatives au régime, à la charge du moteur, etc... La sortie du bloc ET 13 est entrée dans un compteur de temps désigné par la référence générale 15 pour permettre de n'activer la phase de nettoyage que pendant une période de temps prédéterminée. Après ce compteur, l'information est entrée dans un bloc formant sélecteur désigné par la référence générale 16 recevant sur une entrée, la sortie d'un bloc 17 de calcul de consigne de recyclage, recevant en entrée des informations de régime, de charge, etc..., du moteur, pour réguler le recyclage. D'autres consignes de recyclage peuvent être entrées au niveau de ce bloc formant sélecteur 16, à partir d'un bloc d'entrée 18. La sortie du bloc formant sélecteur 16 est délivrée à un bloc 19 de calcul de la consigne d'ouverture de la vanne 5 décrite précédemment, ce bloc recevant en entrée une mesure du débit d'air frais en entrée du moteur, en 20, avant de délivrer en 21, une consigne d'ouverture de cette vanne 5 pour assurer la régulation de la circulation des gaz d'échappement et donc un nettoyage du circuit. Il va de soi bien entendu que différents modes de réalisation de ce système peuvent être envisagés. De même, des moyens complémentaires, tels que par exemple des moyens de post-traitement des émissions polluantes comprenant par exemple un filtre à particules catalysé ou non, un catalyseur distinct, un catalyseur denox, etc..., peuvent être utilisés. REVENDICATIONS 1. Système de recyclage des gaz d'échappement pour un moteur Diesel de véhicule automobile, du type comportant un circuit de recyclage (3) comprenant au moins une vanne (5) de contrôle de recyclage et raccordé entre la sortie et l'entrée des gaz du moteur (1) et des moyens (6) de commande de l'ouverture/fermeture de la vanne pour contrôler la circulation des gaz dans le circuit, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (6) de déclenchement d'une phase de nettoyage du circuit de recyclage (3) par pilotage des moyens de commande (6) de l'ouverture/fermeture de la vanne lorsque le moteur est dans une zone de fonctionnement prédéterminée, pour permettre une élimination thermique des dépôts dans ce circuit. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de recyclage comporte en outre un refroidisseur de gaz de recyclage (4). 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de déclenchement (6) comprennent des moyens de mesure de la perte de charge du refroidisseur (4). 4. Système selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens de déclenchement (6) comprennent des moyens de mesure de la température des gaz en entrée et en sortie du refroidisseur (4). 5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de déclenchement (6) comprennent des moyens de mesure du kilométrage parcouru par le véhicule. 6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de déclenchement (6) comprennent des moyens de mesure du temps de fonctionnement du moteur du véhicule. 7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de déclenchement (6) comprennent des moyens de mesure de la température des gaz d'échappement du moteur et des moyens de détermination de la zone prédéterminée de fonctionnement à partir d'informations relatives au régime et à la charge du moteur, et aux conditions de roulage du véhicule pour déclencher la phase de nettoyage si la température est supérieure à un seuil prédéterminé et si la zone de fonctionnement prédétermi- née est rencontrée. 8. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que les conditions de roulage du véhicule sont déterminées à partir d'informations de temps passées dans une zone de fonctionnement déterminée de vitesse du véhicule, de régime et de charge du moteur et de température de fonctionnement de celui-ci. 9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lors de la phase de nettoyage du circuit, les moyens de commande (6) de la vanne (5) sont adaptés pour asservir l'ouvertureifermeture de celle-ci sur une consigne de débit d'air frais admis dans le moteur, pour maintenir la stabilité de la combustion dans les cylindres du moteur. 10. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de déclenchement et/ou de commande sont adaptés pour arrêter la phase de nettoyage au bout d'une période de temps prédéterminée. 11. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur est associé à des moyens d'ajout au carburant injecté dans celui-ci, d'un additif destiné à se déposer sur le circuit afin d'abaisser la température de combustion des dépôts dans celui-ci. 12. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur est associé à des moyens d'enclenchement d'une phase d'injection de carburant dans au moins certains des cylindres du moteur pendant la phase de détente de ceux-ci, afin d'augmenter la température des gaz d'échappement. 13. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élimination thermique des dépôts est une combustion de ceux-ci.