Brevet FR2848605A1 — publié le 20040618

DISPOSITIF ET PROCEDE D'ALIMENTATION EN COMBURANT D'UN MOTEUR DIESEL. L'invention concerne, de façon générale, la conception des moteurs à combustion interne. Plus précisément, l'invention concerne, selon un premier de ses aspects, un dispositif d'alimentation en comburant d'un moteur diesel, comprenant un circuit d'admission et un circuit d'échappement, le circuit 10 d'admission comprenant lui-même un circuit d'air frais et un circuit de gaz recyclés dérivant du circuit d'échappement et débouchant dans le circuit d'air frais en un point de raccordement, et le circuit de gaz recyclés comprenant une voie principale équipée d'un 15 refroidisseur. Des dispositifs de ce type, utilisant un système de recyclage des gaz d'échappement à l'admission, encore appelés gaz recyclés ou gaz "EGR", sont connus pour 20 réduire les émissions d'oxyde d'azote. En revanche, l'utilisation de gaz EGR conduit à une forte augmentation des émissions de particules, de sorte qu'un compromis entre les émissions d'oxyde 25 d'azote et de particules, doit être trouvé en fonction de la quantité de gaz EGR. Afin d'améliorer ce compromis, il est connu d'installer, sur la voie des gaz EGR, un refroidisseur 30 qui réduit la température des gaz admis dans le moteur. Cette réduction de température permet à son tour de réduire les émissions d'oxyde d'azote et de particules. Il est apparu, cependant, que la réduction de température des gaz EGR conduisait à une augmentation des émissions d'hydrocarbures imbrlés (HC) et de monoxyde de carbone (CO) lorsque le moteur était froid. En effet, la réduction de la température d'admission se traduit par une augmentation du délai d'autoinflammation du mélange air-gasoil, laquelle augmente à 10 son tour la quantité de carburant dont la richesse est inférieure à la richesse limite de combustion, et qui ne peut donc pas brler. De surcroît, la réduction de la température des gaz à 15 l'admission entraîne une réduction de la température des gaz à l'échappement, et un retard dans l'amorçage du catalyseur de la ligne d'échappement. En conclusion, la solution connue qui consiste à 20 refroidir les gaz recyclés a pour effet indésirable, lorsque le moteur est froid, d'augmenter les émissions d'hydrocarbures imbrlés (HC) et de monoxyde de carbone (CO). Une solution connue à ce problème consiste à augmenter le volume du catalyseur de la ligne d'échappement ou sa charge en métaux précieux. Cette approche est elle-même imparfaite dans la mesure 30 o, en dépit de son cot substantiel, elle ne garantit pas de compenser l'augmentation des polluants à laquelle conduit l'utilisation d'un refroidisseur tant que le moteur n'est pas chaud. L'invention, qui se situe dans ce contexte, a notamment pour but de proposer un dispositif d'alimentation en comburant d'un moteur diesel exempt des imperfections précitées. A cette fin, le dispositif de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que le circuit de gaz recyclés comprend également 10 une voie de dérivation se raccordant à la voie principale par des embranchements amont et aval et offrant aux gaz recyclés un trajet de contournement du refroidisseur, une vanne auxiliaire contrôlant l'accès de la voie de dérivation et adoptant sélectivement un 15 premier ou un second état pour aiguiller respectivement les gaz recyclés vers la voie principale ou vers la voie de dérivation, et des moyens de commande pour placer la vanne auxiliaire dans son premier ou son second état en fonction d'un état de fonctionnement du 20 moteur. La vanne auxiliaire est par exemple une vanne à trois voies disposée sur l'embranchement amont de la voie de dérivation avec la voie principale. 25 Les moyens de commande peuvent notamment comprendre un capteur de température sensible à un état thermique du moteur, ainsi qu'une unité logique reliée au capteur de température et à la vanne auxiliaire, cette unité 30 logique recevant du capteur un signal de mesure et fournissant à la vanne auxiliaire un signal de commande qui en contrôle l'état en fonction au moins du signal de mesure. L'invention est particulièrement applicable au cas o un turbocompresseur est installé sur le circuit d'échappement et sur le circuit d'air frais. Le dispositif de l'invention peut encore comprendre une vanne principale montée dans le circuit de gaz recyclés entre l'embranchement aval de la voie de dérivation avec la voie principale et le point de raccordement du circuit de gaz recyclés avec le circuit d'air frais. L'invention concerne également un procédé d'alimentation en comburant d'un moteur diesel doté d'un circuit d'admission et d'un circuit d'échappement, ce procédé comprenant une opération consistant à 15 recycler des gaz issus du circuit d'échappement et portés à une température au moins temporairement variable, et une opération consistant à introduire dans le circuit d'admission un mélange constitué d'air frais et des gaz recyclés, ce procédé étant par ailleurs 20 caractérisé en ce qu'il comprend une opération consistant à contrôler la température des gaz recyclés en fonction d'un état de fonctionnement du moteur. Selon ce procédé, la température des gaz recyclés est 25 de préférence sélectivement abaissée seulement lorsque le moteur a atteint une température de fonctionnement prédéterminée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention 30 ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence au dessin annexé, dont l'unique figure est un schéma d'un moteur diesel utilisant un dispositif d'alimentation en comburant conforme à l'invention. Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un 5 dispositif d'alimentation en comburant d'un moteur diesel MOT, ce dispositif comprenant un circuit d'admission ADM et un circuit d'échappement ECH. Le moteur MOT est par ailleurs alimenté en gasoil par 10 un injecteur relié à un réservoir RES. Le circuit d'admission ADM est essentiellement constitué d'un circuit d'air frais 1 et d'un circuit de gaz recyclés 2. Le circuit d'air frais admet de l'air extérieur à travers un filtre FIL. Un turbocompresseur 12, installé sur le circuit 20 d'échappement ECH et sur le circuit d'air frais 1, exploite la température élevée des gaz d'échappement pour augmenter la pression des gaz dans le circuit d'admission ADM. Le circuit de gaz recyclés, qui dérive du circuit d'échappement ECH et qui débouche dans le circuit d'air frais 1 en un point de raccordement 11, comprend une voie principale 21 équipée d'un refroidisseur 210. Selon l'invention, le circuit de gaz recyclés 2 comprend en outre, au moins, une voie de dérivation 22, une vanne auxiliaire 231, et des moyens de commande KOM. La voie de dérivation 22, qui se raccorde à la voie principale 21 par des embranchements amont et aval, respectivement référencés 220 et 221, a pour fonction d'offrir aux gaz recyclés un trajet de contournement du 5 refroidisseur 210, c'est-à-dire un trajet le long duquel les gaz recyclés ne sont pas refroidis. La vanne auxiliaire 231 contrôle l'accès de la voie de dérivation 22 et peut adopter, à volonté, l'un ou 10 l'autre de deux états. Comme le montre la figure, la vanne auxiliaire 231 est par exemple constituée par une vanne à trois voies disposée sur l'embranchement amont 220 que forme la 15 voie de dérivation 22 avec la voie principale 21. Dans son premier état, la vanne 231 aiguille les gaz recyclés vers la voie principale 21, tandis que, dans son deuxième état, cette vanne 231 aiguille les gaz 20 recyclés vers la voie de dérivation 22. Les moyens de commande KOM ont pour fonction de placer la vanne auxiliaire 231 dans son premier état, ou dans son second état, en fonction de l'état de 25 fonctionnement du moteur MOT. Ces moyens de commande KOM comprennent typiquement un capteur de température 241 et une unité logique 242. Le capteur de température 241, qui est par exemple disposé dans le circuit d'eau ou d'huile du moteur, délivre un signal de mesure SM représentatif de l'état thermique du moteur MOT. L'unité logique 242 est reliée au capteur de température 241 et à la vanne auxiliaire 231. Cette unité logique 242 reçoit ainsi du capteur 241 le 5 signal de mesure SM représentatif de l'état thermique du moteur MOT, et délivre à la vanne auxiliaire 231 un signal de commande SK, qui contrôle l'état de cette vanne 231 en fonction de l'état thermique du moteur MOT. Tant que le moteur MOT n'a pas atteint sa température de fonctionnement stabilisée, la température représentée par le signal de mesure SM est à la fois évolutive et inférieure à un seuil de fonctionnement 15 stationnaire. Dans cet état thermique du moteur MOT, le signal de commande SK délivré par l'unité logique 242 à la vanne 231 place cette vanne dans son second état, de sorte 20 que les gaz recyclés sont canalisés dans la voie de dérivation 22 et passent de l'embranchement amont 220 à l'embranchement aval 221 sans être refroidis. Dès que le moteur MOT atteint une température de 25 fonctionnement suffisante, correspondant par exemple à une température supérieure à 65 de l'eau du circuit de refroidissement, le signal de commande SK délivré par l'unité logique 242 à la vanne 231 place cette vanne dans son premier état, de sorte que les gaz recyclés 30 sont canalisés dans la voie de principale 21 et passent dans le refroidisseur 210, qui abaisse leur température sur le trajet qu'effectuent ces gaz entre l'embranchement amont 220 et l'embranchement aval 221. De préférence, comme le montre la figure, le dispositif de l'invention comprend aussi une vanne principale 230 permettant de moduler ou d'interrompre le débit de gaz recyclés dans le circuit d'air frais 1. A cette fin, la vanne principale 230 est montée dans le circuit de gaz recyclés 2, entre l'embranchement aval 221 que forme la voie de dérivation 22 avec la voie principale 21 du circuit de gaz recyclés, et le point 10 de raccordement 11 de ce même circuit de gaz recyclés 2 avec le circuit d'air frais 1. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation en comburant d'un moteur diesel (MOT) comprenant un circuit d'admission (ADM) et un circuit d'échappement (ECH), le circuit d'admission 5 (ADM) comprenant lui-même un circuit d'air frais (1) et un circuit de gaz recyclés (2) dérivant du circuit d'échappement (ECH) et débouchant dans le circuit d'air frais (1) en un point de raccordement (11), et le circuit de gaz recyclés (2) comprenant une voie 10 principale (21) équipée d'un refroidisseur (210), caractérisé en ce que le circuit de gaz recyclés (2) comprend également une voie de dérivation (22) se raccordant à la voie principale (21) par des embranchements amont (220) et aval (221) et offrant aux 15 gaz recyclés un trajet de contournement du refroidisseur (210), une vanne auxiliaire (231) contrôlant l'accès de la voie de dérivation (22) et adoptant sélectivement un premier ou un second état pour aiguiller respectivement les gaz recyclés vers la 20 voie principale (21) ou vers la voie de dérivation (22), et des moyens de commande (KOM) pour placer la vanne auxiliaire (231) dans son premier ou son second état en fonction d'un état de fonctionnement du moteur (MOT). 2. Dispositif d'alimentation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la vanne auxiliaire (231) est une vanne à trois voies disposée sur l'embranchement amont (220) de la voie de dérivation (22) avec la voie 30 principale (21). 3. Dispositif d'alimentation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de commande (KOM) comprennent un capteur de température (241) sensible à un état thermique du moteur (MOT). 4. Dispositif d'alimentation suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de commande (KOM) comprennent une unité logique (242) reliée au capteur de température (241) et à la vanne auxiliaire (231), cette unité logique (242) recevant du capteur (241) un 10 signal de mesure (SM) et fournissant à la vanne auxiliaire (231) un signal de commande (SK) qui en contrôle l'état en fonction au moins du signal de mesure (SM). 5. Dispositif d'alimentation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un turbocompresseur (12) installé sur le circuit d'échappement (ECH) et sur le circuit d'air frais (1). 6. Dispositif d'alimentation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une vanne principale (230) montée dans le circuit de gaz recyclés (2) entre l'embranchement aval 25 (221) de la voie de dérivation (22) avec la voie principale (21) et le point de raccordement (11) du circuit de gaz recyclés (2) avec le circuit d'air frais (1) 7. Procédé d'alimentation en comburant d'un moteur diesel doté d'un circuit d'admission (ADM) et d'un circuit d'échappement (ECH), ce procédé comprenant une opération consistant à recycler des gaz issus du circuit d'échappement (ECH) et portés à une température il au moins temporairement variable, et une opération consistant à introduire dans le circuit d'admission (ADM) un mélange constitué d'air frais et des gaz recyclés, caractérisé en ce qu'il comprend une 5 opération consistant à contrôler la température des gaz recyclés en fonction d'un état de fonctionnement du moteur (MOT). 8. Procédé d'alimentation en comburant suivant la 10 revendication 7, caractérisé en ce que la température des gaz recyclés est sélectivement abaissée seulement lorsque le moteur (MOT) a atteint une température de fonctionnement prédéterminée.