Brevet FR2886983A1 — publié le 20061215

Dispositif de recirculation d'une partie des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne La présente invention se rapporte au domaine de la re-circulation des gaz d'échappement des moteurs à combustion interne de véhicules automobiles. Cette re-circulation est généralement réalisée, notamment pour certaines conditions de fonctionnement du moteur (bas régime, par exemple, ou démarrage à froid), afin de limiter les émissions de polluants par le moteur: elle permet en effet d'améliorer la combustion par réinjection, dans la chambre de combustion, d'une partie des gaz issus de la combustion lors du cycle précédent. Il convient alors de réguler aussi précisément que possible les quantités de gaz mis en re- circulation en fonction de conditions de fonctionnement du moteur. De manière connue, cette régulation est assurée par une vanne (vanne EGR), insérée, dans le circuit d'échappement du moteur à combustion interne, sur un conduit placé en dérivation entre l'admission et la sortie de la chambre de combustion, généralement au plus près de la sortie de la chambre de combustion. La vanne EGR peut être associée à un dispositif de refroidissement des gaz issus de la combustion et mis en re-circulation, ainsi qu'à un dispositif permettant d'assurer, à l'injection dans le circuit d'admission des gaz mis en recirculation, une pression appropriée au bon fonctionnement du système de recirculation et à une bonne admission dans te moteur. En effet, la pression des gaz issus de la combustion pouvant être sensiblement plus faible que la pression du mélange à l'admission, il est nécessaire, pour assurer la recirculation d'une partie des premiers, d'adapter le différentiel de pression avec les seconds. Le document US6422219 propose ainsi la mise en place d'une pompe destinée à assurer un différentiel de pression approprié à la recirculation desdits gaz, tout en permettant une régulation plus fine des débit de gaz mis en re-circulation par le système EGR: cette pompe est placée entre le dispositif de refroidissement et l'admission, dans la chambre de combustion, des gaz mis en re-circulation. De nombreux modes de régulation connus dans l'état de la technique s'attachent également à optimiser les proportions du mélange admis dans la chambre de combustion (quantités de gaz mis en re-circulation, d'air et de carburant "frais" à l'admission, etc...), ainsi qu'à assurer une recirculation efficace de ces gaz. Or, dans tous ces systèmes, la vanne EGR est au contact direct des gaz issus de la combustion et mis en re-circulation. Il s'en suit que la présence de particules dans ces gaz peut entraîner un encrassement ou un colmatage - voire, à la longue, un blocage complet - de cette vanne EGR, conduisant alors à des ro dysfonctionnements ou à des dégradations des performances du moteur. La présente invention a pour but de résoudre ce problème et de proposer un dispositif de re-circulation EGR dans lequel les risques d'encrassement ou de blocage de la vanne EGR seront fortement limités, voire totalement supprimés. L'invention atteint son but grâce à un dispositif de re-circulation d'une partie des gaz issus de la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, dans lequel les gaz mis en re-circulation sont acheminés dans un conduit de recirculation dont tes extrémités débouchent respectivement, l'une, dans le conduit d'admission de ladite chambre de combustion, et l'autre, dans le conduit d'échappement de ladite chambre de combustion, une vanne de recirculation étant placée sur le conduit de re-circulation afin de contrôler et de réguler les débits desdits gaz, caractérisé en ce qu'une zone de pré-mélange est placée en série sur ledit conduit de recirculation, entre ladite vanne de re-circulation et ladite extrémité dudit conduit débouchant dans le conduit d'échappement de ladite chambre de combustion. Avantageusement, ladite zone de pré-mélange est également liée au conduit d'admission de la chambre de combustion par un second conduit approprié, sur lequel sont insérés un compresseur et une vanne de régulation placée entre ledit compresseur et ladite zone de pré-mélange. Avantageusement, au moins deux capteurs appropriés (préférentiellement, mais de manière non exclusive, des capteurs de pression) sont placé de part et d'autre de la zone de pré-mélange, l'un en amont de celle-ci, sur le second conduit la reliant au conduit d'admission de la chambre de combustion, l'autre, en aval de celle-ci, sur le conduit la reliant au conduit d'échappement de ladite chambre de combustion. Dans un mode de réalisation préféré, l'invention présente également les caractéristiques suivantes: la vanne de re-circulation est placée au plus près de l'extrémité du conduit de re-circulation débouchant dans le conduit d'admission de la chambre de combustion, la zone de pré-mélange est placée au plus près de la vanne de re-circulation. Dans des modes de réalisation alternatifs, le volume de ladite zone de pré-mélange est réduit au minimum, et seule une dérivation dudit conduit de recirculation vers le conduit d'admission est réalisée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de ta description qui suit, en référence aux figures annexées dans lesquelles: la figure 1 est une vue schématique de l'ensemble du dispositif de re- circulation des gaz selon l'invention, la figure 2 présente un détail de la zone de pré-mélange du dispositif de recirculation selon l'invention, lorsque les conditions de fonctionnement du moteur conduisent à ne pas mettre en oeuvre la recirculation, la figure 3 présente un détail de la zone de pré-mélange du dispositif de recirculation selon l'invention, lorsque les conditions de fonctionnement du moteur conduisent à mettre en oeuvre la recirculation. La figure 1 présente tes principaux éléments d'un dispositif de recirculation selon l'invention. Une chambre de combustion 1 d'un moteur à combustion interne, par exempte le moteur d'un véhicule automobile, est alimentée par un conduit d'admission 2, les gaz issus de la combustion étant acheminés, au moyen d'un conduit d'échappement 3, vers l'échappement du véhicule. De manière connue, afin d'améliorer les performances du moteur pour certaines conditions de fonctionnement, ainsi que pour limiter les rejets de polluants, un conduit de re-circulation 4 permet de réinjecter une partie des gaz issus de la combustion dans le conduit d'admission 2: une extrémité 4" dudit conduit de re-circulation 4 débouche dans le conduit d'échappement 3, l'autre extrémité 4' dudit conduit de re-circulation 4 débouchant dans le conduit d'admission 2. Classiquement, une vanne de re-circulation 5 (vanne EGR) permet de contrôler et de réguler la re-circulation de ces gaz. Dans le dispositif selon l'invention, une zone de pré-mélange 6 est insérée sur le io conduit de re-circulation 4, entre la vanne de recirculation 5 et l'extrémité 4" dudit conduit de re-circulation 4 débouchant dans le conduit d'échappement 3. Cette zone de pré-mélange 6, reliée, d'une part, à la vanne de re-circulation 5, et, d'autre part, au conduit de re-circulation 4, comporte également une liaison avec le conduit d'admission 2, via un second conduit de liaison approprié 7. Un compresseur 8 est placé sur le conduit de liaison 7, ainsi qu'une vanne de régulation 9, disposée entre ledit compresseur 8 et la zone de prémélange 6. Au moins deux capteurs 10 et 11 sont également placés de part et d'autre de la zone de pré-mélange 6: le capteur 10 est placé en amont de ladite zone de pré-mélange 6, entre celle-ci et la vanne de régulation 9, sur ledit conduit de liaison 7; le capteur 11 est placé en aval de ladite zone de pré-mélange 6, sur le conduit de re-circulation 4. Préférentiellement, mais de manière non exclusive, lesdits capteurs 10 et 11 sont des capteurs de pression: ils peuvent également être des capteurs appropriés à la mesure de toute grandeur spécifique caractérisant le mélange gazeux dans les différentes conditions de fonctionnement du dispositif selon l'invention (capteurs de conductivité thermique, de température, etc...). Dans des conditions de fonctionnement du moteur dans lesquelles la recirculation n'est pas mise en oeuvre, et ainsi que le montre la figure 2, la vanne de re-circulation 5 demeure fermée. Dans ce cas, afin d'éviter la remontée de gaz issus de la chambre de combustion 1 dans le conduit de re-circulation 4, jusqu'à la vanne de re-circulation 5, un flux d'air Q est envoyé par le compresseur 8 dans te conduit de liaison 7: ce flux d'air Q est régulé, via la vanne de régulation 9, sur la base des informations délivrées par les capteurs 10 et 11, et de manière à maintenir, dans le cas où lesdits capteurs 10 et 11 sont des capteurs de pression, une pression différentielle telle que la pression p10, mesurée par le capteur 10, soit sensiblement supérieure à la pression p11, mesurée par le capteur 11. Le flux de gaz q provenant du conduit d'échappement 3 et remontant dans le conduit de re-circulation 4 est alors réduit au minimum, du fait du différentiel de pression induit par le débit Q injecté par le compresseur 8. Le dispositif selon l'invention permet ainsi de maintenir la vanne de re-circulation 5 hors du contact avec les gaz issus de la ro combustion, supprimant donc, dans ce cas, tout risque d'encrassement de celle-ci par d'éventuelles particules présentes dans ces gaz. Dans des conditions de fonctionnement du moteur dans lesquelles la recirculation est mise en oeuvre, et ainsi que le montre la figure 3, la vanne de re-circulation 5 est partiellement ou totalement ouverte. Dans ce cas, la quantité d'air q' fournie par le compresseur 8 est ajustée, via la vanne de régulation 9, en fonction des informations fournies par les capteurs 10 et 11, de manière à optimiser, d'une part, la quantité q" de gaz d'échappement mis en re-circulation, et, d'autre part, la pression de ce gaz réinjecté, via la vanne de re-circulation 5, dans le conduit d'admission 2. Là encore, la vanne de re- circulation 5 n'est pas au contact des gaz issus de la combustion purs, mais est au contact d'un mélange dilué de ces gaz, ce qui limite fortement les risques d'encrassement par des particules présentes dans ces gaz. Le dispositif selon l'invention permet donc, en interdisant, dans tous les cas, un contact direct entre les gaz issus de la combustion et la vanne de re-circulation 5, de protéger cette vanne de tout risque d'encrassement ou de dégradation liés à la présence de particules dans les gaz mis en re-circulation. Dans le mode de réalisation présenté par tes figures, la zone de prémélange 6 se présente sous la forme d'une chambre de faible volume insérée au plus près de l'extrémité 4' du conduit de re-circulation 4 débouchant dans le conduit d'admission 2. Dans des modes de réalisation alternatifs, la zone de pré- mélange 6 peut être réduite à la zone d'intersection entre les conduits de re- circulation 4 et de liaison 7: un tel dispositif, d'encombrement réduit, permet de conserver les avantages de l'invention tout en autorisant une souplesse maximale d'implantation dans la ligne d'échappement. Il est également à noter que, dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la vanne de re-circulation 4 est également aussi éloignée que possible de l'extrémité 4" dudit conduit de re-circulation 4 débouchant dans le conduit d'échappement 3, et préférentiellement placée au plus près de l'extrémité 4' dudit conduit de re-circulation 4. ro Revendications 1. Dispositif de re-circulation d'une partie des gaz issus de la chambre de combustion (1) d'un moteur à combustion interne, dans lequel les gaz mis en re-circulation sont acheminés dans un conduit de re-circulation (4) dont les extrémités (4') et (4") débouchent respectivement, l'une, (4'), dans le conduit d'admission (2) de ladite chambre de combustion (1), et l'autre, (4"), dans le conduit d'échappement (3) de ladite chambre de combustion (1), une vanne de ro re-circulation (5) étant placée sur le conduit de re-circulation (4) afin de contrôler et de réguler les débits desdits gaz, caractérisé en ce qu'une zone de pré-mélange (6) est placée en série sur ledit conduit de re-circulation (4), entre ladite vanne de re-circulation (5) et ladite extrémité (4') dudit conduit (4) débouchant dans le conduit d'échappement (3) de ladite chambre de combustion (1). 2. Dispositif de re-circulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite zone de pré-mélange (6) est reliée, par un conduit de liaison (7), au conduit d'admission (2) de la chambre de combustion (1). 3. Dispositif de re-circulation selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit conduit de liaison (7) comporte un compresseur (8) et une vanne de régulation (9), placée entre ledit compresseur (8) et ladite zone de pré-mélange (6). 4. Dispositif de re-circulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins un capteur (10) est placé, sur le conduit de liaison (7), entre ta zone de pré-mélange (6) et la vanne de régulation (9), et en ce qu'au moins un capteur (11) est placé, sur le conduit de re-circulation (4), entre la zone de pré-mélange (6) et l'extrémité (4") du conduit de recirculation (4) débouchant sur le conduit d'échappement (3). 5. Dispositif de re-circulation selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits capteurs (10) et (11) sont des capteurs de pression. 6. Dispositif de re-circulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, s caractérisé en ce que la zone de pré-mélange (6) est une chambre de faible volume. 7. Dispositif de re-circulation selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le conduit de liaison (7) est placé en dérivation sur le ro conduit de re-circulation (4) et en ce que la zone de pré-mélange (6) est constituée de l'intersection desdits conduits de liaison (7) et de re-circulation (4). 8. Dispositif de re-circulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la vanne de re-circulation (5) est placée au plus près de l'extrémité (4') du conduit de re-circulation (4) débouchant dans le conduit d'admission (2). 9. Dispositif de re-circulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, 20 caractérisé en ce que la zone de pré-mélange (6) est placée au plus près de la vanne de re-circulation (5). 10. Moteur à combustion interne équipé d'un dispositif de re-circulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.