Brevet FR2847947A1 — publié le 20040604

Système de recirculation de gaz d'échappement pour moteur à combustion interne de véhicule automobile L'invention concerne la recirculation de gaz d'échappement pour moteur à combustion interne de véhicule automobile. Comme on le sait, les véhicules automobiles, et en particulier les véhicules automobiles de type diesel, sont souvent équipés de systèmes de recirculation de gaz d'échappement qui sont destinés à réinjecter une partie des gaz d'échappement issus de la combustion 10 dans le répartiteur d'admission du moteur. Une telle recirculation permet de diminuer les émissions d'oxyde d'azote du moteur, qui sont des espèces chimiques particulièrement nocives. La quantité d'oxyde d'azote est en effet fortement liée à la composition du mélange réactif dans les cylindres 15 du moteur en air, en carburant, et à la présence de gaz inertes. Ainsi, en prévoyant une recirculation des gaz d'échappement, on injecte dans les cylindres du moteur des gaz inertes, lesquels permettent de diminuer la quantité d'oxyde d'azote produit par le moteur. Cette recirculation est cependant susceptible d'accroître de manière non négligeable la quantité de fumée dans les gaz d'échappement si elle n'est pas correctement réglée et, en particulier, si la quantité de gaz d'échappement recirculés est trop importante. Ainsi, un calculateur électronique, dment programmé, est 25 chargé de gérer la quantité de gaz recirculés à injecter en entrée du répartiteur d'admission du moteur en fonction, notamment, des conditions de roulage du véhicule. Comme on le conçoit, il est nécessaire que le mélange air/gaz recirculés soit homogène de manière que les cylindres du moteur 30 reçoivent un mélange gazeux identique, c'est-à-dire un mélange gazeux ayant un même taux de gaz recirculés. A cet effet, il a été proposé d'agencer le circuit de recirculation de gaz d'échappement tangentiellement à la conduite d'alimentation du moteur en air et de pourvoir cette conduite d'un papillon de manière à diminuer la pression régnant dans la conduite d'alimentation en air. De même, il a été proposé, selon une autre architecture connue, d'utiliser une vanne de régulation de quantité de gaz d'échappement recirculés couplée à un papillon placé dans la conduite d'alimentation en air. On pourra à cet égard se référer au document US-A006,138,651 et au document EP-A-1 002 947. Il a été cependant constaté que ces techniques présentent des inconvénients majeurs, relatifs notamment au fait que le mélange reste 10 inhomogène et que leur architecture rend ces solutions difficilement implantables. Au vu de ce qui précède, le but de l'invention est de pallier ces inconvénients et de fournir un système de recirculation des gaz d'échappement pour moteur de véhicule automobile de structure simple 15 et permettant d'assurer un mélange homogène de l'air issu de la conduite d'alimentation et des gaz d'échappement recirculés. Ainsi, selon l'invention, il est proposé un système de recirculation de gaz d'échappement pour moteur à combustion interne de véhicule automobile, comprenant un conduit de recirculation des 20 gaz d'échappement s'étendant entre une zone de sortie d'un collecteur d'échappement du moteur et une zone d'entrée d'un répartiteur d'admission d'air dans les cylindres du moteur, le conduit de recirculation débouchant, dans la zone d'entrée du répartiteur, dans une conduite d'alimentation du moteur en air. Selon une caractéristique générale du système selon l'invention, celui-ci comporte en outre un obstacle formant brise-jet disposé dans la zone d'entrée du répartiteur d'admission, sur le trajet d'un flux de gaz recirculés issus du conduit de recirculation. On obtient ainsi un éclatement du flux de gaz d'échappement 30 recirculés par impact sur l'obstacle et ce, en utilisant un agencement très simple à mettre en oeuvre. Selon un exemple de réalisation, ledit obstacle comporte une plaque ayant un plan général s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe général de la conduite d'alimentation du moteur en air. La plaque peut en outre comporter une surface généralement concave tournée vers le conduit de recirculation de gaz, ladite surface pouvant être courbée perpendiculairement à l'axe de la conduite d'alimentation du moteur en air. On améliore ainsi davantage 5 l'éclatement du jet de gaz d'échappement tout en évitant de perturber le flux d'air incident Selon un mode de réalisation selon lequel le conduit de recirculation débouche dans la conduite d'alimentation tangentiellement à la paroi de ladite conduite, l'obstacle est porté par 10 une zone de la paroi de la conduite d'alimentation dans laquelle débouche le conduit de recirculation. Selon un mode de réalisation particulier, l'obstacle est monté de manière déplaçable dans la conduite entre une position active dans laquelle il s'étend sur le trajet du flux de gaz d'échappement 15 recirculés et une position de repos dans laquelle il s'escamote dans un logement ménagé dans la paroi de la conduite d'alimentation. L'obstacle ne perturbe alors aucunement le flux d'air incident en l'absence de recirculation de gaz d'échappement. Il peut en outre comporter une vanne de régulation disposée 20 dans le conduit de recirculation et pilotée par un calculateur central. L'obstacle et la vanne de régulation peuvent alors être pilotés conjointement par le calculateur central. Selon un mode de réalisation particulier, la vanne de régulation est portée par un axe rotatif dont le déplacement angulaire est piloté 25 par le calculateur central, le système comportant en outre un mécanisme de commande du déplacement de l'obstacle actionné par l'axe rotatif. La conduite d'alimentation comporte en outre un papillon de réglage de la pression régnant dans la zone d'entrée du répartiteur 30 d'admission. De préférence, le déplacement du papillon est lié à celui de la vanne de régulation. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 illustre de manière schématique la structure d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile pourvu d'un système de recirculation de gaz d'échappement; - la figure 2 est une vue de détail du système de recirculation de gaz d'échappement selon l'invention, illustrant un exemple de réalisation de l'obstacle formant brise-jet; - la figure 3 est une vue en coupe d'un système de recirculation 10 de gaz d'échappement selon un autre mode de réalisation; et - la figure 4 illustre un troisième mode de réalisation d'un système de recirculation de gaz d'échappement conforme à l'invention. Sur la figure 1, on a représenté, de manière schématique, la structure générale d'un moteur 10 à combustion interne d'un véhicule 15 automobile, ainsi que ses circuits d'admission d'air frais et d'échappement. Dans l'exemple de réalisation considéré, le moteur 10 est un moteur pourvu de quatre cylindres 12 en ligne. Les cylindres 12 sont alimentés en air par l'intermédiaire d'un 20 répartiteur d'admission 14, lui-même alimenté en air par une conduite 16 d'alimentation pourvue d'un filtre à air (non représenté). Un collecteur d'échappement 18 récupère les gaz d'échappement issus de la combustion et évacuent ces derniers vers l'extérieur, par l'intermédiaire d'une ligne d'échappement 20. Le moteur 10 est en outre équipé d'un système 22 de recirculation de gaz d'échappement, servant à réinjecter une partie de ces gaz dans le répartiteur d'admission 14. Ce système de recirculation comporte essentiellement un conduit 24 de recirculation de gaz d'échappement s'étendant entre une zone de sortie du collecteur 30 d'échappement 18 et une zone d'entrée du répartiteur d'admission 14, ainsi qu'un dispositif de régulation 26 piloté par un calculateur central 28 dment programmé pour contrôler le taux de gaz d'échappement recirculés dans le mélange gazeux alimentant le répartiteur d'admission 14. Selon un mode de réalisation particulier, en se référant à la figure 2, le dispositif de régulation comporte une vanne de régulation 30 placée dans le conduit de recirculation 24 et un papillon 32 placé dans la conduite 16 d'alimentation du moteur en air, cette vanne 30 et 5 ce papillon 32 étant tous deux placés en amont de la zone dans laquelle débouche le conduit de recirculation 24, en considérant le sens de circulation des gaz. Ils sont tous deux portés par un axe rotatif 34 piloté par le calculateur central 26. Par ailleurs, le système de recirculation est pourvu d'un obstacle 36 formant brise-jet disposé dans la conduite 16 d'alimentation, dans une zone dans laquelle débouche le circuit de recirculation des gaz d'échappement 24. Cet obstacle 36 est placé sur le trajet des gaz d'échappement recirculés et constitue ainsi un brise15 jet procurant un éclatement du flux de gaz d'échappement recirculés lors de leur impact. Comme on le voit sur cette figure 2, cet obstacle 36 est porté par la paroi de la conduite 16 et est réalisé sous la forme d'une plaque longitudinale dont l'axe général s'étend parallèlement à l'axe de la 20 conduite. Cette plaque a une forme générale concave, à concavité tournée vers la tranche d'extrémité libre du conduit de recirculation 24 de manière à faciliter l'éclatement du jet. Afin d'éviter d'engendrer des pertes de charge importantes dans le flux d'air incident, la plaque 36 est courbée selon des lignes de 25 courbure s'étendant perpendiculairement à l'axe général de la conduite 16. De même, la plaque 36 et le support 38 qui la relient à la paroi de conduite 16 ont une épaisseur suffisamment faible pour n'engendrer que peu de pertes de charge au sein de l'écoulement d'air incident. On notera que le support 38 est conformé de manière à 30 positionner l'obstacle 36 sensiblement coaxialement à la conduite 16. Ces caractéristiques permettent, en fonctionnement, d'obtenir un éclatement du flux de gaz recirculés au coeur de l'écoulement, ce flux éclaté diffusant radialement de manière à procurer un mélange homogène. Par ailleurs, pour faciliter l'injection des gaz recirculés dans la conduite 16, le papillon 32 est déplacé angulairement dans le sens de fermeture, et la vanne de régulation 30 est déplacée dans le sens de l'ouverture de manière à, d'une part, engendrer une dépression en aval du papillon 32 et obtenir un fort débit de gaz recirculés. Au contraire, pour diminuer le taux de gaz recirculés, on ouvre le papillon 32 et l'on ferme la vanne de régulation 30. Selon un autre mode de réalisation, représenté sur la figure 3, sur laquelle on a représenté une coupe d'une portion de la conduite 16 10 d'alimentation du moteur en air et du conduit 24 de recirculation, dans une zone dans laquelle ce dernier débouche dans la conduite 16, le conduit 24 de recirculation débouche tangentiellement dans la conduite 16, par rapport à la paroi de cette conduite 16 d'alimentation. On obtient, dans ce cas, une injection de flux de gaz recirculés 15 tangentiellement à la paroi de la conduite 16 d'alimentation. L'obstacle 36 est alors _directement porté par la paroi de la conduite 16 et s'étend longitudinalement, c'est-à-dire parallèlement à l'axe général de la conduite 16, dans une zone dans laquelle les gaz d'échappement recirculés débouchent dans la conduite. Comme dans 20 l'exemple de réalisation précédemment décrit en référence à la figure 1, l'obstacle 36 est réalisé sous la forme d'une plaque concave, à concavité tournée vers l'extrémité du conduit de recirculation 24 et s'étendant globalement normalement à la paroi de la conduite 16. De même, le conduit de recirculation 24 est pourvu d'une vanne de 25 régulation 30 pilotée par le calculateur central 26. Selon un troisième mode de réalisation, visible sur la figure 4, l'obstacle 36 est réalisé sous la forme d'une plaque généralement plane déplaçable sous la commande d'un mécanisme de commande 40 entre une position active déployée, visible sur la figure 4, dans laquelle elle 30 s'étend dans la conduite 16 sur le trajet des gaz recirculés issus du conduit de recirculation 24, généralement parallèlement à l'axe général de la conduite 16 et une position escamotée (non représentée), dans laquelle elle s'escamote dans un logement 42 formé par la paroi de la conduite 16. Comme dans les modes de réalisation précédemment décrits, une vanne de régulation 30 est placée dans le conduit 24 de recirculation. Cette vanne 30 est portée par un arbre rotatif 44 piloté par le calculateur central 26. Le mécanisme de commande 40 lié à la 5 plaque 36 est également lié à l'arbre 44 par une combinaison d'axes et d'engrenages de manière à provoquer le déplacement de la plaque 36 de sa position de repos vers sa position active lors de l'ouverture de la vanne de régulation 30. Ainsi, lorsque cette vanne de régulation 30 est pilotée de 10 manière à engendrer un flux de gaz d'échappement recirculés, la plaque 36 est automatiquement déployée dans la conduite 16 de manière à provoquer un éclatement du flux de gaz recirculés. Comme on le voit sur cette figure 4, de préférence, l'extrémité libre de la plaque 34, c'est-à-dire l'extrémité tournée vers l'intérieur de 15 la conduite 16, porte un épaulement d'extrémité 46 conformé de manière à obturer le logement 42 lorsque l'obstacle 36 se situe en position de repos et à réaliser, dans cette position, une continuité de surface dans la paroi 16, pour contribuer à améliorer l'éclatement du flux de gaz d'échappement, en position active. On notera également que ce mode de réalisation peut également être envisagé en combinaison avec le mode de réalisation décrit précédemment en référence à la figure 2 en montant, de manière similaire, le support de l'obstacle 36 de manière déplaçable par rapport à la conduite de manière à obtenir un escamotage de l'obstacle dans la 25 paroi de la conduite lorsque la vanne de régulation 30 est fermée. REVENDICATIONS 1. Système de recirculation de gaz d'échappement pour moteur à combustion interne de véhicule automobile, comprenant un conduit (24) de recirculation de gaz d'échappement s'étendant entre une zone de sortie d'un collecteur d'échappement (18) du moteur et 5 une zone d'entrée d'un répartiteur (14) d'admission d'air dans les cylindres (12) du moteur, le conduit de recirculation débouchant, dans la zone d'entrée du répartiteur, dans une conduite (16) d'alimentation du moteur en air, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un obstacle (36) formant brise-jet disposé dans la zone d'entrée du répartiteur 10 d'admission, sur le trajet d'un flux de gaz recirculés issus du conduit de recirculation. 2. Système de recirculation de gaz d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit obstacle comporte une plaque (36) ayant un plan général s'étendant sensiblement 15 parallèlement à l'axe général de la conduite d'alimentation du moteur en air. 3. Système de recirculation de gaz d'échappement selon la revendication 2, caractérisé en ce que la plaque (36) comporte une surface généralement concave tournée vers le conduit de recirculation 20 de gaz. 4. Système de recirculation de gaz d'échappement selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite surface est courbée perpendiculairement à l'axe de la conduite (16) d'alimentation du moteur en air. 5. Système de recirculation de gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le conduit (16) de recirculation débouche dans la conduite d'alimentation tangentiellement à la paroi de ladite conduite et en ce que l'obstacle (36) est porté par une zone de la paroi de la conduite d'alimentation 30 dans laquelle débouche le conduit de recirculation. 6. Système de recirculation de gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'obstacle est monté de manière déplaçable dans la conduite entre une position active dans laquelle il s'étend sur le trajet du flux de gaz 5 d'échappement recirculés et une position de repos dans laquelle il s'escamote dans un logement (42) ménagé dans la paroi de la conduite d'alimentation. 7. Système de recirculation de gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendication 1 à 6, caractérisé en ce qu'il 10 comporte en outre une vanne de régulation (30) disposée dans le conduit de recirculation et pilotée par un calculateur central. 8. Système de recirculation de gaz d'échappement selon la revendication 7, dépendante de la revendication 6, caractérisé en ce que l'obstacle (36) et la vanne de régulation (30) sont pilotés 15 conjointement par le calculateur central. 9. Système de recirculation de gaz d'échappement selon la revendication 8, caractérisé en ce que la vanne de régulation est portée par un axe rotatif (44) dont le déplacement angulaire est piloté par le calculateur central, et en ce qu'il comporte en outre un mécanisme 20 (40) de commande du déplacement de l'obstacle actionné par l'axe rotatif. 10. Système de recirculation de gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la conduite d'alimentation comporte en outre un papillon (32) de réglage 25 de la pression régnant dans la zone d'entrée du répartiteur d'admission. 11. Système de recirculation de gaz d'échappement selon la revendication 10, dépendante de la revendication 7, caractérisé en ce que le déplacement du papillon (32) est lié à celui de la vanne de 30 régulation (30).