Brevet FR2895455A1 — publié le 20070629

Dl SPOSI Tl F DE CONTROLE D'ECOULEMENT DES GAZ DANS UN Cl RCUI T D'ADMI SSI ON DE MOTEUR La présente invention concerne l'admission des moteurs à combustion interne, notamment des moteur turbocompressés comportant une boucle de recirculat ion des gaz d'échappement vers l'admission, ou boucle EGR , pour Exhaust Gas Recirculat ion en anglais. Rus précisément, l'invention a pour objet un dispositif de contrôle d'écoulement des gaz dans un circuit d'admission de moteur à combustion interne, comportant ou non une boucle EGR . Dans un circuit d'admission, les variations du débit d'air à l'admission liées à l'ouverture et à la fermeture successive des soupapes d'admission, peuvent entraîner des reflux de gaz non négligeables dans les conduits, qui sollicitent une puissance plus importante au niveau de la turbine du t ur bocompr esseur . Rus précisément, les reflux temporaires à partir du répartiteur d'admission, sont générés lorsque des f luctuations importantes apparaissent sur certains points de fonctionnement des moteurs. C'est notamment le cas dans la situation critique où les ondes remontant à partir de tous les postes d'admission du moteur (quatre dans le cas d'un moteur à quatre cylindres), se superposent. Des f luct uat ions importantes peuvent ainsi apparaître dans le circuit d'échappement, à partir des différents postes d'échappement du moteur. Les ondes remontant de l'échappement, sont déphasées par rapport à celles de l'admission. Elles interfèrent avec ces dernières dans la boucle EGR, si bien, qu' on peut, avoir à certaines phases du cycle, une pression plus forte à l'admission qu'à l'échappement. L'air rentre momentanément dans le circuit EGR, -2 jusqu'à ce que la sit uat ion inverse, lorsque le vilebrequin aura tourné de quelques degrés. En résumé, quand la pression à l'échappement est supérieure à la pression à l'admission, le f lux va dans le bon sens, tandis que si la pression à l'échappement est inf érieure à la pression à l'admission, le f lux va dans le mauvais sens. Par la publication EP 0 363 021, il est connu de placer un clapet piloté dans la branche EGR du circuit d'admission. Ce clapet a pour f onction d'égaliser la pression du gaz d'échappement renvoyé à l'admission au même niveau que la pression de l'air dans la branche principale d'admission. I I est associé avec un volet ét ouf f oir côté admission d'air et un volet doseur à l'entrée de la conduite EGR. La présence de ces trois clapets a pour but d'utiliser, en fonction des régimes, une concentration plus ou moins importante de gaz EGR, et de pouvoir commander plus ou moins rapidement la présence ou non d'EGR dans les conduits d'admission, en vue de contrôler le taux de recirculat ion. Ainsi la disposition proposée dans cette publication permet de contrôler le flux d'air et de gaz à l'admission du moteur, mais ne permet pas d'éviter les reflux à partir de l'admission. La présente invention vise à éviter un tel ref lux par un dispositif de contrôle approprié. Dans ce but, elle prévoit que le conduit d'admission comprenne au moins un clapet anti-retour des gaz vers l'amont du circuit d'admission, intervenant en cas d'inversion du sens d'écoulement des gaz dirigés normalement vers le répartiteur d'admission, de manière à interdire leur retour dans le tuyau d'arrivée d'air f rais du circuit. De préférence, ce clapet est situé en amont du raccordement d'un conduit de recirculat ion des gaz d'échappement sur le t uyau d'arrivée d'air. - 3 Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de contrôle comporte un deuxième clapet anti-retour des gaz situé dans un conduit de recirculation des gaz d'échappement, ce deuxième clapet intervenant en cas d'inversion du sens d'écoulement des gaz dirigés normalement vers l'admission, de manière à interdire leur retour vers l'entrée d'air en recirculation dans le circuit. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente un circuit d'admission et d'échappement de moteur, et - les figures 2 et 3 illustrent deux modes de réalisation préférés, du dispositif proposé. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement un cylindre 1 de moteur à combustion, avec son piston 2, son conduit d'admission 3, son conduit d'échappement 4, et sa conduite de retour des vapeurs d'huile 6 vers le conduit d'arrivée d'air f rais 7, en amont du compresseur 8. L'air f rais traverse un filtre à air 5 à l'entrée du tuyau 7. En aval du compresseur 8, le tuyau d'arrivée d'air 7 traverse un refroidisseur 9, puis un boîtier papillon 11, avant de rejoindre le conduit d'admission 3 d'un cylindre, après le raccordement d'une conduite EGR 12. En aval du conduit d'échappement 4, la ligne d'échappement présente une voie principale 13 où les gaz d'échappement traversent la turbine 14, avant d'être traités dans un catalyseur d'oxydation 16 et dans un filtre à particules 17, puis de passer dans un silencieux 18. -4 La conduite EGR 12 traverse un refroidisseur 19, qui peut être évité par une dérivation 21, avant de rencontrer une vanne EGR 22, qui contrôle l'int roduct ion de gaz d'échappement, dans le circuit d'admission. L'agrandissement des figures 2 et 3 correspond au secteur de raccordement de la conduite de recirculat ion 12, sur le tuyau d'arrivée d'air 7. Sur la figure 2, on a représenté deux clapets 22, 23, disposés respectivement dans le tuyau 7, et la conduite EGR 12, en amont de leur raccordement. Sur la figure 2, les clapets sont fixés à une paroi des conduits 7, 12, et retenus par des ressorts 24, de faible raideur. Le premier clapet anti-retour 22 des gaz vers l'amont du circuit d'admission, intervient en cas d'inversion du sens d'écoulement des gaz dirigés normalement vers l'admission du cylindre, de manière à interdire leur retour vers l'entrée d'air f rais du circuit. Ce clapet est situé en amont du raccordement d'un conduit de recirculat ion des gaz d'échappement sur le circuit d'admission. Conformément au schéma, le dispositif de contrôle peut aussi comporter un deuxième clapet anti-retour 23 des gaz, situé dans le conduit de recirculat ion 12 des gaz d'échappement vers l'admission. Le deuxième clapet 23 intervient, comme le premier, en cas d'inversion du sens d'écoulement des gaz dirigés normalement vers l'admission, de manière à interdire leur retour vers la conduite 12. Pour être efficace, le premier clapet 22 doit de préf érence être situé à proximité du raccordement du conduit de recirculat ion des gaz d'échappement 12 sur le circuit d'admission. De même, le deuxième clapet 23 est normalement situé à proximité de l'intersection des conduits 7, 11 et 12, donc à proximité du premier 22. -5 Dans le mode de réalisation illustré par la figure 2, les clapets 22, 23 sont fixés à la paroi d'un conduit. Un ressort 24 de faible raideur permet au clapet de s'effacer contre la paroi du conduit lorsque les gaz s'écoulent dans le sens normal indiqué par des flèches sur les schémas, c'est-à-dire vers l'admission, et d'obturer celui-ci lorsque le f lux en s'inverse en direct ion du tuyau d'arrivée d'air 7 et/ ou de la conduite EGR. Dans le mode de réalisation de la figure 3, le comportement des clapets est analogue, mais il n'y a pas de ressort de rappel, et les clapets sont pilotés, par exemple en f onction du gradient de pression au point considéré. En résumé, le dispositif de contrôle proposé peut comporter, soit un seul clapet, disposé de préférence dans le tuyau d'arrivée d'air, soit deux clapets, dont un dans ce tuyau, et l'autre dans la conduite EGR, de manière à éviter les inversions de flux dans ces branches. Dans le cadre de l'invention, les clapets peuvent être associés à des ressorts de rappel ou pilotés en fonction des gradients de pression. Le dispositif proposé permet notamment de diminuer la puissance nécessaire à la turbine, grâce à une diminution des amplitudes de pulsation dans les arrivées d'air f rais et de gaz EGR. Elle permet également de réduire l'encrassement de la conduite d'air. Enfin, elle permet d'utiliser un taux de gaz EGR plus important , et d'économiser du carburant. REVENDICATIONS 1. Dispositif de contrôle d'écoulement des gaz dans un circuit d'admission de moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un clapet anti-retour (22, 23) des gaz vers l'amont du circuit d'admission, intervenant en cas d'inversion du sens d'écoulement des gaz dirigés normalement vers l'admission du cylindre, de manière à interdire leur retour dans le tuyau d'arrivée d'air frais (7) du circuit. 2. Dispositif de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce 10 qu'un premier clapet (22) est situé en amont du raccordement d'un conduit de recirculation des gaz d'échappement (12) sur le tuyau (7). 3. Dispositif de contrôle selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un deuxième clapet anti-retour (23) des gaz situé dans un conduit de recirculation des gaz d'échappement (12), intervenant en cas d'inversion du 15 sens d'écoulement des gaz dirigés normalement vers l'admission, de manière à interdire leur retour vers l'échappement. 4. Dispositif de contrôle selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le premier clapet (22) est situé à proximité du raccordement du conduit de recirculation des gaz d'échappement (12) sur le tuyau d'arrivée d'air (7). 20 5. Dispositif de contrôle selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le deuxième clapet (23) est situé à proximité du premier (22). 6. Dispositif de contrôle selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les clapets (22, 23) sont fixés à la paroi des conduits (7, 12). 25 7. Dispositif de contrôle selon la revendication 6, caractérisé en ce que le déplacement des clapets (22, 23) est contrôlé par un ressort (24) de faibleraideur leur permettant de s'effacer contre la paroi du conduit (7, 12) lorsque les gaz s'écoulent dans le sens souhaité, et d'obturer les conduits lorsque le flux s'inverse. 8. Dispositif de contrôle selon l'une des revendications 1 à 5, 5 caractérisé en ce que les clapets (22, 23) sont pilotés. 9. Dispositif de contrôle selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'ouverture et la fermeture des clapets (22, 23) sont pilotées en fonction du gradient de pression au niveau du clapet considéré.