Brevet FR2893988A1 — publié le 20070601

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION L'invention concerne de manière générale les circuits de recirculation de gaz d'échappement. L'invention concerne plus particulièrement un moteur à combustion interne comprenant une conduite d'admission comportant un col, une conduite d'échappement, un circuit de recirculation de gaz d'échappement comportant une conduite de recirculation dont une première partie d'extrémité débouche dans la conduite d'échappement et dont une deuxième partie d'extrémité débouche dans la conduite d'admission au niveau dudit col. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans la réalisation d'un moteur à combustion interne de type diesel. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Les moteurs à combustion interne de type diesel comportent généralement un circuit de recirculation des gaz d'échappement. Ce circuit de recirculation des gaz d'échappement permet de prélever une partie des gaz d'échappement du circuit d'échappement, issu de la combustion et de la réinjecter dans le circuit d'admission pour être rebrûlée afin de diminuer les émissions polluantes des gaz d'échappement. Un circuit de recirculation des gaz d'échappement de moteur à 20 combustion interne comporte généralement une vanne de régulation du débit des gaz d'échappement. Cependant, une vanne de régulation est un dispositif dont le mécanisme est complexe, ce qui augmente les coûts de production du moteur, et qui s'encrasse rapidement. 25 Au surplus, l'utilisation de la vanne de régulation doit être adaptée à la différence de pression régnant d'une part dans le circuit d'échappement et d'autre part dans le circuit d'admission pour prélever le débit de gaz d'échappement devant être rebrûlés correspondant à ces différences de pression. OBJET DE L'INVENTION 30 La présente invention propose un nouveau moteur à combustion interne comprenant un circuit de recirculation des gaz d'échappement dont le nombre de pièces mécaniques est limité. À cet effet, on propose selon l'invention un moteur à combustion interne comprenant une conduite d'admission comportant un col, une conduite d'échappement, un circuit de recirculation de gaz d'échappement comportant une conduite de recirculation dont une première partie d'extrémité débouche dans le conduite d'échappement et dont une deuxième partie d'extrémité débouche dans la conduite d'admission au niveau dudit col, dans lequel la conduite d'échappement comporte également un col au niveau duquel débouche la première partie d'extrémité de la conduite de recirculation de manière à prélever une partie des gaz d'échappement accélérés dans ledit col. Grâce à l'agencement du col de la conduite d'échappement et de la première partie d'extrémité de la conduite de recirculation du moteur selon l'invention, une partie des gaz d'échappement accélérés au niveau du col est prélevée sans l'intervention de mécanismes supplémentaires dans le circuit de recirculation. Plus le débit des gaz d'échappement est important plus le débit de gaz d'échappement devant être rebrûlé doit être important pour limiter les émissions polluantes. Or, le prélèvement des gaz d'échappement par la première partie d'extrémité de la conduite de recirculation débouchant au niveau du col de la conduite d'échappement est, grâce à l'agencement du col et de la première partie d'extrémité de la conduite de recirculation, proportionnel au débit des gaz d'échappement dans la conduite d'échappement. Ainsi, une augmentation du débit de gaz d'échappement dans la conduite d'échappement provoque une augmentation du débit prélevé de gaz d'échappement, et inversement, ce qui permet de réguler automatiquement le prélèvement des gaz d'échappement dans le circuit de recirculation des gaz d'échappement suivant la quantité de gaz d'échappement à rebrûler. Enfin, le nombre de pièces mécaniques du circuit de recirculation est limité ce qui réduit les coûts de production du moteur. D'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du moteur selon l'invention sont les suivantes : - la section d'embouchure de la première partie d'extrémité s'étend sensiblement transversalement au flux de gaz d'échappement en étant orientée à l'opposé du sens de circulation du flux de gaz d'échappement. - la première partie d'extrémité de la conduite de recirculation s'étend dans la conduite d'échappement sensiblement parallèlement à l'axe du col de la conduite d'échappement ; - la section d'embouchure de la première partie d'extrémité est positionnée au centre de la section de passage de la conduite d'échappement ; - la section d'embouchure de ladite deuxième partie d'extrémité s'étend sensiblement transversalement au flux d'air frais de la conduite d'admission en étant orientée dans le sens de circulation dudit flux d'air frais ; - la deuxième partie d'extrémité de la conduite de recirculation s'étend dans la conduite d'admission sensiblement parallèlement à l'axe du col de la conduite d'admission ; - la section d'embouchure de la deuxième partie d'extrémité est positionnée au centre de la section de passage de la conduite d'admission ; - le moteur étant pourvu d'une turbine traversée par la conduite d'échappement et d'un compresseur traversé par la conduite d'admission, le col de la conduite d'admission est situé en amont du compresseur dans le sens de circulation des gaz frais et le col de la conduite d'échappement est situé en aval de la turbine dans le sens de circulation des gaz d'échappement ; - le moteur étant pourvu d'une turbine traversée par la conduite d'échappement et d'un compresseur traversé par la conduite d'admission, le col de la conduite d'admission est situé en aval du compresseur dans le sens de circulation des gaz frais et le col de la conduite d'échappement est situé en amont de la turbine dans le sens de circulation des gaz d'échappement ; - le col de la conduite d'échappement est situé en aval d'un catalyseur ; le circuit de recirculation des gaz d'échappement comporte des moyens de contrôle du flux de gaz d'échappement traversant le circuit de recirculation ; les moyens de contrôle du flux de gaz d'échappement traversant le circuit de recirculation comportent un volet papillon destiné à faire varier la section de passage de la conduite de recirculation ; le circuit de recirculation des gaz d'échappement comporte des moyens de refroidissement du flux de gaz d'échappement traversant le circuit de recirculation. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La description qui va suivre en regard du dessin annexé d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur le dessin annexé : - la figure unique est une vue schématique d'une partie du moteur à combustion interne selon l'invention. Sur la figure unique on a représenté une partie d'un moteur à combustion interne qui comprend un circuit d'admission 10 et un circuit d'échappement 20, ainsi qu'un circuit de recirculation 8 des gaz d'échappement. Le circuit d'échappement 20 comprend un collecteur d'échappement (non représenté) raccordé à une conduite d'échappement 9 équipée d'un catalyseur et d'un filtre à particules (non représentés). Le circuit d'admission 10 comporte un répartiteur d'admission (non représenté) ainsi qu'une conduite d'admission 7. Ici, le moteur à combustion interne est de type suralimenté. Il comprend un compresseur C traversé par la conduite d'admission 7 et une turbine T traversée par la conduite d'échappement 9. En variante, le moteur peut être à aspiration atmosphérique. La conduite d'échappement comprend un col 91, formé par une restriction de la section de passage de la conduite d'échappement 9 suivie d'un élargissement de cette section de passage, destiné à accélérer le flux de gaz d'échappement dans la conduite d'échappement 9. De même, la conduite d'admission 7 comporte un col 71 destiné à accélérer le flux d'air frais 31 dans la conduite d'admission 7. Préférentiellement, le col 91 de la conduite d'échappement 9 est situé en aval de la turbine T dans le sens de circulation des gaz d'échappement et le col 71 de la conduite d'admission 7 est situé en amont du compresseur C dans le sens de circulation de l'air frais 31. Le circuit de recirculation 8 des gaz d'échappement 8 comporte une conduite 89 comprenant, dans le sens de l'écoulement des gaz d'échappement, une partie amont 85, des moyens de refroidissement 81 et une partie aval 83. La partie amont 85 de la conduite présente un coude prolongé par une partie d'extrémité 86 droite qui débouche dans la conduite d'échappement 9 au niveau du col 91 de la conduite d'échappement 9. En particulier, la première partie d'extrémité 86 droite de la conduite de recirculation 89 s'étend dans la conduite d'échappement sensiblement parallèlement à l'axe du col 91 de la conduite d'échappement 9 (ou encore, parallèlement à la ligne moyenne de cette conduite) de sorte que la section d'embouchure 87 de cette première partie d'extrémité 86 droite s'étend transversalement à la direction du flux de gaz d'échappement 32. La section d'embouchure 87 de cette première partie d'extrémité 86 est orientée à l'opposé du sens de circulation du flux de gaz d'échappement 32. Ici, la section d'embouchure 87 de la première partie d'extrémité 86 est positionnée au centre de la section de passage de la conduite d'échappement 9. De même, la partie aval 83 de la conduite de recirculation 89 présente un coude prolongé par une partie d'extrémité 84 droite débouchant dans la conduite d'admission 7, au niveau du col 71 de la conduite d'admission 7. La deuxième partie d'extrémité 84 droite de la conduite de recirculation 89 s'étend dans la conduite d'admission 7 sensiblement parallèlement à l'axe du col 71 de la conduite d'admission 7 (ou encore, parallèlement à la ligne moyenne de cette conduite) de sorte que la section d'embouchure 88 de cette deuxième partie d'extrémité 84 s'étend transversalement à la direction du flux d'air frais 31 de la conduite d'admission 7. La section d'embouchure 88 de cette deuxième partie d'extrémité 84 est orientée dans le sens de circulation dudit flux d'air frais 31. Comme pour la première partie d'extrémité 86, la section d'embouchure 88 de la deuxième partie d'extrémité 84 est positionnée au centre de la section de passage de la conduite d'admission 7. Enfin, il est prévu un moyen de contrôle du flux de la partie prélevée 33 des gaz d'échappement traversant le circuit de recirculation 8 destiné à faire varier la section de passage de la conduite de recirculation 89, ici un volet papillon 82. Le fonctionnement du moteur selon l'invention est le suivant. Les gaz d'échappement 32 issus de la combustion dans la chambre de combustion sont évacués vers le collecteur d'échappement (non représenté) du circuit d'échappement 20, puis, ces gaz d'échappement 32 sont véhiculés par la conduite d'échappement 9 et traversent la turbine T. En aval de cette turbine ils sont accélérés par le col 91 de la conduite d'échappement 9. Au cours du passage des gaz d'échappement 32 au niveau du col 91 de la conduite d'échappement 9, une partie 33 de ces gaz d'échappement accélérés est prélevée par la première partie d'extrémité 86 de la conduite 89 du circuit de recirculation 8. Ainsi, grâce à l'agencement du col 91 de la conduite d'échappement 9 et de la première partie d'extrémité 86 de la conduite de recirculation 89 du moteur selon l'invention, une partie des gaz d'échappement accélérés au niveau du col 91 est prélevée sans l'intervention de mécanismes supplémentaires dans le circuit de recirculation. Le volet papillon 82 régule le débit de cette partie 33 prélevée des gaz d'échappement dans la conduite de recirculation 89. Puis cette partie 33 prélevée des gaz d'échappement est refroidie par les moyens de refroidissement 81 et est véhiculée par la partie avale 83 de la conduite de recirculation 89. Le flux d'air frais prélevé par la conduite d'admission 7 dans l'atmosphère passe au niveau du col 71 de la conduite d'admission 7. Ce col 71 de la conduite d'admission 7 entraîne l'accélération du flux d'air frais 31, ce qui provoque par effet Venturi une aspiration de la partie prélevée 33 des gaz d'échappement du circuit de recirculation 8 ainsi la partie prélevée 33 des gaz d'échappement débouche dans la conduite d'admission 7 par la deuxième partie d'extrémité 84 de la partie avale 83 de la conduite de recirculation 89. Cette partie prélevée 33 de gaz d'échappement est mélangée avec l'air frais 31 puis traverse le compresseur C et est réinjecté dans la chambre de combustion où ce mélange est rebrûlé. Le prélèvement des gaz d'échappement par la première partie d'extrémité 86 de la conduite de recirculation 89 débouchant au niveau du col 91 de la conduite d'échappement 89 est, grâce à l'agencement du col 91 et de la première partie d'extrémité 86 de la conduite de recirculation 89, proportionnel au débit de ces gaz d'échappement dans la conduite d'échappement 9. Ainsi, une augmentation du débit de gaz d'échappement dans la conduite d'échappement 9 provoque une augmentation du débit de la partie prélevée 33 de gaz d'échappement et inversement ce qui permet de réguler automatiquement le prélèvement des gaz d'échappement dans le circuit de recirculation 8 des gaz d'échappement suivant la quantité de gaz d'échappement à rebrûler. En variante, on peut prévoir que la première partie d'extrémité de la conduite de recirculation débouche dans la conduite d'échappement avec une inclinaison non nulle par rapport à l'axe du col correspondant (ou encore par rapport à la ligne moyenne de cette conduite), c'est-à-dire une inclinaison non nulle par rapport à la direction de l'écoulement des gaz d'échappement. De même, on peut prévoir que la deuxième partie d'extrémité de la conduite de recirculation débouche dans la conduite d'admission avec une inclinaison non nulle par rapport à l'axe du col correspondant. On obtient alors un meilleur taux de mélange de la partie prélevée des gaz d'échappement avec l'air frais. En variante, on peut prévoir que, d'une part, l'agencement du col de la conduite d'échappement avec la première partie d'extrémité de la conduite de recirculation soit réalisé en amont de la turbine et, d'autre part, que l'agencement du col de la conduite d'admission avec la deuxième partie d'extrémité de la conduite de recirculation soit réalisé en aval du compresseur. On peut alors également prévoir de prélever au moyen du circuit de recirculation une partie des gaz d'échappement au niveau du collecteur d'échappement et de réinjecter ces gaz d'échappement au niveau du répartiteur d'admission. On peut encore prévoir que la première partie d'extrémité de la conduite de recirculation débouchant dans la conduite d'échappement ne soit pas droite mais, par exemple, en arc de cercle, tout en conservant une section débouchante transversale à la direction du flux de gaz d'échappement. Cette variante de réalisation peut aussi s'appliquer à l'agencement de la deuxième partie d'extrémité de la conduite de recirculation avec la conduite d'admission. Enfin, l'agencement, tel que décrit ci-dessus, du col de la conduite d'échappement et du col de la conduite d'admission avec les première et deuxième partie d'extrémité correspondante de la conduite de recirculation peut aussi être réalisé pour un moteur non suralimenté. REVENDICATIONS 1. Moteur à combustion interne comprenant une conduite d'admission (7) comportant un col (71), une conduite d'échappement (9), un circuit de recirculation (8) de gaz d'échappement comportant une conduite de recirculation (89) dont une première partie d'extrémité (86) débouche dans le conduite d'échappement (9) et dont une deuxième partie d'extrémité (84) débouche dans la conduite d'admission (7) au niveau dudit col (71), caractérisé en ce que la conduite d'échappement (9) comporte également un col (91) au niveau duquel débouche la première partie d'extrémité (86) de la conduite de recirculation (89) de manière à prélever une partie (33) des gaz d'échappement (32) accélérés dans ledit col (91). 2. Moteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la section d'embouchure (87) de la première partie d'extrémité (86) s'étend sensiblement transversalement à la direction du flux de gaz d'échappement (32) en étant orientée à l'opposé du sens de circulation du flux de gaz d'échappement (32). 3. Moteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première partie d'extrémité (86) de la conduite de recirculation (89) s'étend dans la conduite d'échappement (9) sensiblement parallèlement à l'axe du col (91) de la conduite d'échappement (9). 4. Moteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la section d'embouchure (87) de la première partie d'extrémité (86) est positionnée au centre de la section de passage de la conduite d'échappement (9). 5. Moteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la section d'embouchure (88) de ladite deuxième partie d'extrémité (84) s'étend sensiblement transversalement à la direction du flux d'air frais (31) de la conduite d'admission (7) en étant orientée dans le sens de circulation dudit flux d'air frais (31). 6. Moteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième partie d'extrémité (84) de la conduite de recirculation (89) s'étend dans la conduite d'admission (7) sensiblement parallèlement à l'axe du col (71) de la conduite d'admission (7). 7. Moteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la section d'embouchure (88) de la deuxième partie d'extrémité (84) est positionnée au centre de la section de passage de la conduite d'admission (7). 8. Moteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, le moteur étant pourvu d'une turbine (T) traversée par la conduite d'échappement (9) et d'un compresseur (C) traversé par la conduite d'admission (7), le col (71) de la conduite d'admission (7) est situé en amont du compresseur (C) dans le sens de circulation des gaz frais (31) et le col (91) de la conduite d'échappement (9) est situé en aval de la turbine (T) dans le sens de circulation des gaz d'échappement (32). 9. Moteur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, le moteur étant pourvu d'une turbine (T) traversée par la conduite d'échappement (9) et d'un compresseur (C) traversé par la conduite d'admission (7), le col (71) de la conduite d'admission (7) est situé en aval du compresseur (C) dans le sens de circulation des gaz frais (31) et le col (91) de la conduite d'échappement (9) est situé en amont de la turbine (T) dans le sens de circulation des gaz d'échappement (32). 10. Moteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le col (91) de la conduite d'échappement (9) est situé en aval d'un catalyseur. 11. Moteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de recirculation (8) des gaz d'échappement comporte des moyens de contrôle (82) du flux de gaz d'échappement (33) traversant le circuit de recirculation (8). 12. Moteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de contrôle (82) du flux de gaz d'échappement (33) traversant le circuit de recirculation (8) comportent un volet papillon (82) destiné à faire varier la section de passage de la conduite de recirculation (89). 13. Moteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de recirculation (8) des gaz d'échappement comporte des moyens de refroidissement (81) du flux de gaz d'échappement (33) traversant le circuit de recirculation (8).