Brevet FR2867813A1 — publié le 20050923

Dispositif de réqulation thermique des qaz recirculés d'un moteur à combustion interne L'invention se rapporte à dispositif de régulation 5 thermique des gaz recirculés d'un moteur à combustion interne. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de régulation thermique des gaz recirculés d'un moteur à combustion interne, comprenant un circuit de liquide io caloporteur raccordé à un moteur à combustion interne, le circuit comprenant des premiers moyens d'échange thermique liquide caloporteur/air tel qu'un radiateur, ainsi que des seconds moyens d'échange thermique liquide caloporteur/gaz d'échappement recirculés. Pour rendre plus efficace le recyclage d'une partie des gaz d'échappement dans les gaz frais d'admission d'un moteur, en vue notamment de la réduction des émissions de gaz Nox, un échange de chaleur est généralement prévu entre ces gaz d'échappement recirculés et le liquide de refroidissement du moteur. A cet effet, un échangeur de chaleur gaz recirclés/liquide caloporteur est alimenté avec du liquide de refroidissement en sortie du moteur par un piquage sur le boîtier de sortie d'eau du moteur, en amont du thermostat. Cependant, ces systèmes connus ne sont pas satisfaisants dans certaines situations de fonctionnement du moteur, la température des gaz d'échappement recirculés étant mal maîtrisée. En particulier, lorsque la température du moteur augmente de façon trop importante, le liquide de refroidissement atteint des températures élevées nuisibles à l'efficacité du recyclage des gaz d'échappement pour la réduction des oxydes d'azote. Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur relevés ci-dessus. A cette fin, le dispositif de régulation thermique des gaz recirculés d'un moteur à combustion interne selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que les seconds moyens d'échange sont disposés en aval des premiers moyens d'échange thermique dans le circuit, de sorte que les seconds moyens d'échange thermique sont alimentés en liquide caloporteur provenant des premiers moyens d'échange thermique. io Par ailleurs, l'invention peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - les premiers moyens d'échange thermique sont situés dans une première boucle raccordée au moteur, - les seconds moyens d'échange sont situés dans une 15 seconde boucle raccordée à la première boucle, - les seconds moyens d'échange sont situés dans une seconde boucle raccordée en parallèle à la première boucle au niveau respectivement des entrée et sortie des premiers moyens d'échange thermique, - la seconde boucle comprend des moyens d'activation pilotés du débit de liquide caloporteur, tel qu'une pompe, - le dispositif comporte des moyens de mesure de la température des gaz d'échappement du moteur, les moyens d'activation étant mis à l'arrêt lorsque la température des gaz 25 d'échappement est inférieure à un seuil déterminé, - le dispositif comporte des moyens de commande sélectifs autorisant ou non un recyclage des gaz d'échappement dans le moteur, les moyens d'activation étant mis à l'arrêt lorsque les moyens de commande sélectifs n'autorisent pas cette recirculation, - les moyens de commande sélectifs arrêtent un recyclage des gaz d'échappement dans le moteur, les moyens d'activation sont mis à l'arrêt avec une temporisation déterminée après cet arrêt du recyclage, le dispositif comporte des moyens anti-retour pour empêcher la circulation directe du liquide caloporteur du 5 moteur vers les seconds moyens d'échange thermique, - le dispositif comporte des moyens de régulation du débit de liquide caloporteur admis à circuler dans la première boucle, les moyens de régulation du débit comportent une vanne io de type proportionnel, tel qu'un thermostat - les moyens d'activation du débit dans la seconde boucle et les moyens de régulation du débit dans la première boucle sont indépendants, de façon à permettre la mise en marche ou l'arrêt des moyens d'activation du débit dans la seconde boucle quel que soit le débit de liquide caloporteur admis à circuler dans la première boucle. D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles: - la figure 1 représente une vue schématique d'un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne selon l'invention dans une première configuration de fonctionnement, - la figure 2 représente une vue analogue du circuit de la figure 1 dans une seconde configuration de fonctionnement. Le moteur 2 à combustion interne représenté à la figure 1 comprend classiquement, des conduits 11 d'admission délivrant des gaz frais GF dans les cylindres du moteur 2. Les gaz brûlés GB issus de la combustion dans les cylindres sont collectés par des conduits d'échappement 12. Une dérivation 25 permet de faire recirculer une fraction des gaz d'échappement au niveau de l'admission 11. La dérivation 25 comporte à cet effet une vanne 9 pilotée pour réguler le débit des gaz d'échappement recirculés. Le moteur 2 comprend un circuit 1 de liquide caloporteur comportant une première branche 13 formant une boucle entre un boîtier de sortie d'eau 16 et une pompe 10, par exemple mécanique. La première 13 boucle contient un radiateur 3 assurant un échange thermique entre le liquide caloporteur et l'air. Le radiateur 3 est situé, par exemple, au niveau de la face avant du véhicule équipé du moteur 2. Le débit de liquide caloporteur admis à circuler dans la première 13 branche est commandé, par exemple, par un thermostat 7 situé dans le io boîtier 16 de sortie d'eau. Selon l'invention, le circuit de refroidissement 1 comprend une seconde boucle 14 raccordée en parallèle à la première boucle 13 au niveau respectivement des entrée et sortie du radiateur 3. La seconde boucle 14 comporte un échangeur 4 de chaleur couplant thermiquement le liquide caloporteur avec les gaz d'échappement recirculés circulant dans la dérivation 25. Une pompe 5, par exemple électrique, peut être prévue dans la seconde boucle 14. Par ailleurs, des moyens 6 anti-retour peuvent être prévus dans le circuit 1 pour empêcher la circulation directe du liquide caloporteur du moteur 2 vers l'échangeur 4 liquide caloporteur/gaz d'échappement recirculés. Comme représenté à la figure 1, les moyens 6 anti-retour sont constitués, par exemple, d'un clapet anti-retour disposé dans la seconde boucle 14, en amont du radiateur 3. Le circuit de refroidissement peur comporter une troisième boucle 15 raccordée au moteur 2 entre le boîtier 16 de sortie d'eau et la pompe 10. La troisième boucle 15 contient, par exemple, un aérotherme 17 couplant thermiquement le liquide 3o de refroidissement avec de l'air destiné à réchauffer un habitacle. Le circuit selon l'invention permet, avec une structure simple et peu coûteuse, de garantir une température optimale pour les gaz d'échappement recirculés. En effet, les circulations du liquide de refroidissement dans les première 13 et seconde 14 boucles peuvent être commandées de façon indépendante. La circulation du liquide caloporteur dans la troisième boucle 15 est également indépendante de la circulation dans les autres boucles 13, 14 (un exemple de sens de circulation du liquide caloporteur dans le circuit 1 est symbolisé par des flèches). Lorsque le moteur 2 est très chaud, le circuit 1 selon l'invention permet d'alimenter l'échangeur liquide io caloporteur/gaz d'échappement recirculés avec du liquide refroidi par le radiateur 3. Lorsque le thermostat 7 qui commande la circulation naturelle du liquide caloporteur dans le radiateur 3 est fermé (cf. figure 2), le liquide caloporteur qui circule dans l'échangeur 4 liquide caloporteur/gaz recirculés reste à une température proche de la température ambiante. De cette façon, l'efficacité de l'échangeur 4 est amélioré, ce qui favorise la réduction des polluants dans les gaz d'échappement du moteur (Nox notamment). La pompe 5 électrique du second circuit 4 peut être mise en marche pour augmenter l'échange thermique entre le liquide caloporteur et les gaz d'échappement recirculés. L'arrêt de cette pompe 5 électrique permet également de supprimer la circulation de liquide caloporteur dans l'échangeur 4 liquide/gaz recirculés dans la phase de démarrage du moteur, c'est-à-dire à un moment où le démarrage d'un système de catalyse n'est pas encore amorcé. Cette configuration permet de réduire les polluants du type notamment CO et HC et permet donc de supprimer les by-pass classiques sur le liquide caloporteur ou sur les gaz d'échappement. L'arrêt de la pompe 5 située dans la seconde boucle 14 est particulièrement avantageux durant la phase de démarrage du moteur, lorsque qu'un catalyseur est placé sur la ligne d'échappement et que ce dernier n'est pas amorcé (c'est-à- dire lorsque la température des gaz d'échappement est inférieure à une température seuil comprise entre 100 et 250 C, en général 150 C environ). Des moyens 8 de mesure de la température des gaz d'échappement, tels qu'une sonde peuvent être prévus à cet effet au niveau de l'échappement. De la même façon, lorsque la recirculation des gaz d'échappement est interrompue par la vanne 9 correspondante, la pompe 5 située dans la seconde boucle 14 n'est pas mise en marche. De préférence, la pompe 5 est mise io à l'arrêt avec une temporisation déterminée après cet arrêt du recyclage. Ainsi, de préférence, la pompe 5 située dans la seconde boucle 14 n'est alimentée que lorsque les gaz d'échappement sont recirculés et que la température de ces derniers a atteint une valeur seuil (catalyseur amorcé). Lorsque la configuration de fonctionnement du moteur nécessite un refroidissement simultané du moteur 2 et des gaz d'échappement recirculés, le thermostat 7 est ouvert et la pompe 5 située dans la seconde boucle est mise en marche (figure 1). Le liquide caloporteur refroidit dans le radiateur 3 est partagé entre le moteur 2 et l'échangeur 4 liquide/gaz recirculés. De même, le radiateur 3 est alimenté par un mélange de liquide provenant du moteur 2 et de l'échangeur liquide/gaz d'échappement recirculés. Le thermostat 7 et la pompe 5 de la seconde boucle peuvent ainsi réguler finement les débits de liquide caloporteur dans les deux boucles 13, 14 et ainsi les échanges thermiques avec le moteur et les gaz recirculés. On conçoit donc aisément que l'invention permet un refroidissement amélioré des gaz d'échappement recirculés 30 par rapport aux systèmes de l'art antérieur. REVENDICATIONS 1. Dispositif de régulation thermique des gaz recirculés d'un moteur à combustion interne, comprenant un circuit (1) de liquide caloporteur raccordé à un moteur (2) à combustion interne, le circuit (1) comprenant des premiers moyens (3) d'échange thermique liquide caloporteur/air tel qu'un radiateur, des seconds moyens (4) d'échange thermique liquide caloporteur/gaz d'échappement recirculés, caractérisé en ce que les seconds (4) moyens d'échange sont disposés en aval io des premiers (3) moyens d'échange thermique dans le circuit (1), de sorte que les seconds (4) moyens d'échange thermique sont alimentés en liquide caloporteur provenant des premiers moyens (3) d'échange thermique. 2. Dispositif de régulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers (3) moyens d'échange thermique sont situés dans une première boucle (13) raccordée au moteur (2). 3. Dispositif de régulation selon la revendication 2, caractérisé en ce que les seconds (4) moyens d'échange sont situés dans une seconde boucle (14) raccordée à la première boucle (13). 4. Dispositif de régulation selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les seconds (4) moyens d'échange sont situés dans une seconde boucle (14) raccordée en parallèle à la première boucle (13) au niveau respectivement des entrée et sortie des premiers (3) moyens d'échange thermique. 5. Dispositif de régulation selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la seconde boucle (14) comprend des moyens (5) d'activation pilotés du débit de liquide caloporteur, 30 tel qu'une pompe. 6. Dispositif de régulation selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (8) de mesure de la température des gaz d'échappement du moteur (2), et en ce que les moyens (5) d'activation sont mis à l'arrêt lorsque la température des gaz d'échappement est inférieure à un seuil déterminé. 7. Dispositif de régulation selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (9) de commande sélectifs autorisant ou non un recyclage des gaz d'échappement dans le moteur (2), et en ce que les moyens (5) d'activation sont mis à l'arrêt lorsque les moyens (9) de commande sélectifs n'autorisent pas cette recirculation. io 8. Dispositif de régulation selon la revendication 7, caractérisé en ce que lorsque les moyens (9) de commande sélectifs arrêtent un recyclage des gaz d'échappement dans le moteur (2), les moyens (5) d'activation sont mis à l'arrêt avec une temporisation déterminée après cet arrêt du recyclage. 9. Dispositif de régulation selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (6) anti-retour pour empêcher la circulation directe du liquide caloporteur du moteur (2) vers les seconds (4) moyens d'échange thermique. 10. Dispositif de régulation selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (7, 10) de régulation du débit de liquide caloporteur admis à circuler dans la première boucle (13) . 11. Dispositif de régulation selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de régulation du débit comportent une vanne (7) de type proportionnel, tel qu'un thermostat. 12. Dispositif de régulation selon les revendications 5 ou 6 et 10 prises en combinaison, caractérisé en ce que les moyens (5) d'activation du débit dans la seconde boucle (14) et les moyens (7) de régulation du débit dans la première boucle (13) sont indépendants, de façon à permettre la mise en marche ou l'arrêt des moyens (5) d'activation du débit dans la seconde boucle quel que soit le débit de liquide caloporteur admis à circuler dans la première boucle (13).