Brevet FR2905424A1 — publié le 20080307

La présente invention concerne les dispositifs de recirculation de gaz d'échappement, appelé gaz d'échappement recirculé GER ou encore gaz EGR (de l'anglais Exhaust Gaz Recirculated), et plus particulièrement les dispositifs de gaz EGR qui comportent un refroidisseur. Pour améliorer la dépollution du gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, il est connu de rediriger le gaz d'échappement dans l'admission, par un circuit appelé de manière générale circuit EGR. L'emploi d'un refroidisseur de gaz sur le circuit EGR permet d'augmenter encore la dépollution. Cependant, un problème majeur est que la recirculation des gaz d'échappement entraîne un encrassement important des composants se trouvant dans le circuit EGR. Il est connu pour y remédier de procéder à des séances de nettoyage / décrassage thermique éliminant les dépôts s'accumulant dans le circuit EGR. Un procédé de décrassage connu de FR 2833653 utilise les gaz EGR eux-mêmes, envoyés en grande quantité, lorsque le moteur est dans une zone de fonctionnement déterminée. Cependant le refroidisseur pose un problème particulier. Etant en fonctionnement permanent, le refroidisseur est victime de son efficacité. En effet, le gaz EGR surchauffé décrasse parfaitement la première moitié du refroidisseur du côté de l'entrée, mais lors de la traversée du refroidisseur son action refroidissante est telle que le gaz n'est plus assez chaud pour décrasser efficacement la seconde moitié. Il est connu de GB 2418012, d'inverser le sens de circulation des gaz EGR dans un refroidisseur, en croisant l'entrée et la sortie, afin de décrasser tout le refroidisseur. 2905424 2 Un autre problème se pose à faible charge, ou lorsque le moteur est froid comme par exemple au démarrage, et que les gaz EGR sont trop froids. Afin d'améliorer la combustion et de limiter les émissions 5 polluantes d'hydrocarbure et d'oxydes de carbone, il ne convient pas de refroidir davantage les gaz. Il est connu de US 6634419, US 5617726 ou US 6367256 d'utiliser un court-circuit afin que le gaz EGR évite le refroidisseur en le contournant. 10 Les brevets FR 0552968 et FR 0552970 au nom du demandeur proposent des solutions avantageuses pour réaliser une telle inversion et un tel court-circuit. La présente invention propose un dispositif alternatif répondant avantageusement à ce problème. 15 L'invention a pour objet un dispositif de distribution de gaz EGR, simple à commander, permettant de réaliser tant l'inversion de sens de circulation du gaz que la fonction court-circuit. Un avantage du dispositif selon l'invention est de 20 permettre un écoulement amélioré du gaz au travers du dispositif et une meilleure perméabilité. Un autre avantage du dispositif selon l'invention est de permettre de réaliser un refroidisseur compact réalisant la fonction d'inversion de sens et la fonction 25 court-circuit. Un autre avantage, lié à la structure du dispositif, est de permettre une simplification de la commande. D'autres caractéristiques, détails et avantages de 30 l'invention ressortiront plus clairement de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins sur lesquels : 2905424 3 - la figure 1 représente en vue perspective le dispositif de distribution selon l'invention, - les figures 2-5 représentent schématiquement le dispositif selon l'invention dans quatre positions 5 remarquables, les volets étant orientés respectivement à 0 , 90 , 180 et 270 , - la figure 6 représente en vue perspective un échangeur, - la figure 7 représente en vue perspective un 10 refroidisseur de gaz ERG selon l'invention. La figure 1 représente en vue perspective un dispositif de distribution 1 de gaz pour un circuit EGR selon l'invention. Le dispositif 1 comprend un corps 2 sensiblement cylindrique de section circulaire comprenant 15 une paroi courbe sensiblement cylindrique délimitant une cavité intérieure 7. La paroi courbe 2 se termine d'un côté par une première extrémité 9 circulaire et de l'autre côté par une seconde extrémité 10 circulaire. La cavité 7 cylindrique est coupée selon un plan diamétral 20 par une paroi séparatrice 11 rectangulaire. Cette paroi séparatrice 11 divise ainsi la cavité cylindrique 7 en une première chambre 12 et une seconde chambre 13 hémicylindriques. Cette paroi séparatrice 11 s'arrête contre l'intérieur de la paroi courbe 8 d'une part et au 25 niveau des plans respectivement délimités par les première 9 et seconde 10 extrémités circulaires d'autre part. Le dispositif 1 comprend encore deux orifices 5, 6 de distribution de gaz disposés dans la paroi courbe 8. Le premier orifice 5 de distribution perce la paroi 30 courbe 8 et débouche dans la première chambre 12, tandis que le second orifice 6 de distribution perce la paroi courbe 8 et débouche dans la seconde chambre 13. Le 2905424 4 dispositif 1 comprend encore une entrée 3 connectée à la première extrémité 9 circulaire du corps 2 et une sortie 4 connectée à la seconde extrémité 10 circulaire du corps 2. Le dispositif 1 comprend encore des moyens de 5 répartition 14, 15 des gaz EGR comprenant un premier volet 14 en forme de secteur angulaire plan recouvrant partiellement la première extrémité 9 circulaire plane et un second volet 15 en forme de secteur angulaire plan recouvrant partiellement la seconde extrémité 10 10 circulaire plane. Ces deux volets 14, 15 sont parallèles entre eux et disposés perpendiculairement à la paroi séparatrice 11, afin de coïncider chacun avec respectivement la première 9 et la seconde 10 extrémités circulaires. Les deux volets 14, 15 peuvent tourner 15 autour de l'axe 16 du corps 2 cylindrique. Les deux volets 14, 15 sont disposés angulairement opposés relativement audit axe 16. Ainsi, au cours de la rotation conjointe et simultanée autour de l'axe 16, chacun des volets 14, 15 reste en contact avec un côté de la paroi 20 séparatrice 11. Les deux côtés de la paroi séparatrice 11 en contact respectif avec un des volets 14, 15 sont opposés et sont les côtés qui ne sont pas en contact avec la paroi courbe 8. Comme le montre la figure 1, les volets 14, 15 sont 25 des secteurs angulaires coïncidant avec le cercle des extrémités 9, 10. L'angle d'ouverture de ce secteur angulaire est avantageusement égal ou supérieur à 180 . Il est à noter qu'un dispositif tolérant un court-circuit permanent peut être construit avec un angle inférieur à 30 180 . Un angle supérieur à 180 permet d'assurer une progressivité de la commande lors de la rotation des volets 14, 15. De manière équivalente, l'homme du métier 2905424 5 comprend qu'un secteur angulaire de X superposable avec un volet 14, 15, et solidaire de la paroi séparatrice 11, permet en réalisant un recouvrement avec ledit volet 14, 15, de produire un dispositif équivalent à un volet 5 présentant un angle de 180+X . Selon un mode de réalisation avantageux le premier volet 14 et le second volet 15 sont hémicirculaires (présentent un angle de 180 ). Toutes les figures représentent des volets 14, 15 hémicirculaires. 10 La rotation des volets 14, 15 autour de l'axe 16 permet de les orienter. Quatre orientations remarquables vont être décrites en relation avec les figures 2-5 représentant un schéma simplifié du dispositif 1. La simplification conserve uniquement le corps 2 figuré par 15 ses extrémités 9, 10 et ses génératrices, la paroi séparatrice 11 et les volets 14, 15 mobiles. Les volets 14, 15 opposés présentent un plan de symétrie commun 17 qui tourne autour de l'axe 16 avec les volets 14, 15. La valeur de l'angle entre ce plan de symétrie 17 et la 20 paroi séparatrice 11 fixe décrit la configuration du dispositif 1. Ainsi, à la figure 2, le dispositif 1 est dans une configuration identique à celle de la figure 1. Les volets 14, 15 sont orientés de telle manière que leur 25 plan de symétrie 17 commun soit parallèle, ici confondu, à la paroi séparatrice 11, en une position "0 ". Dans cette configuration, l'entrée 3 est en communication avec les deux chambres 12, 13 et de même la sortie 4 est en communication avec les deux chambres 12, 13. Les deux 30 orifices 5, 6 débouchant chacun dans une des chambres 12, 13 sont donc aussi en communication avec l'entrée 3 et la sortie 4. Le gaz EGR arrivant par l'entrée 3 peut donc 2905424 6 circuler directement vers la sortie 4 ou vers l'un ou l'autre des orifices de distribution 5, 6. Cette configuration est dite court-circuit, en ce qu'elle place en communication directe l'entrée 3 et la sortie 4. 5 A la figure 3, le dispositif 1 est dans une configuration où les volets 14, 15 sont orientés de telle manière que leur plan de symétrie 17 commun soit perpendiculaire, à la paroi séparatrice 11, en une position dite "90 ". Dans cette configuration, la seconde 10 chambre 13 est obturée par le premier volet 14 du côté de l'entrée 3. L'entrée 3 communique uniquement avec la première chambre 12, dans laquelle débouche le premier orifice de distribution 5. Le gaz EGR arrivant par l'entrée 3 doit nécessairement circuler vers le premier 15 orifice de distribution 5. Les premier 5 et second orifice 6 de distribution sont avantageusement connectés l'un à l'autre par un échangeur comme il sera décrit plus loin. Le gaz EGR circule alors en sortant par le premier orifice 5 pour revenir dans le dispositif 1 par le second 20 orifice 6. Par ce second orifice 6 le gaz EGR pénètre dans la seconde chambre 13. Le second volet 15 obture la première chambre 12 du côté de la sortie 4. La seconde chambre 13 communique seule avec la sortie 4, par laquelle le gaz peut s'écouler. Dans cette configuration, 25 le gaz EGR s'écoule de l'entrée 3 jusqu'à la sortie 4 via les deux orifices 5, 6 et circule du premier orifice 5 vers le second orifice 6 dans un premier sens. A la figure 4, le dispositif 1 est dans une configuration où les volets 14, 15 sont orientés de telle 30 manière que leur plan de symétrie 17 commun soit parallèle/confondu, à la paroi séparatrice 11, en une position "1800". Dans cette configuration, similaire à la 2905424 7 configuration "0 ", l'entrée 3 est en communication avec les deux chambres 12, 13 et de même la sortie 4 est en communication avec les deux chambres 12, 13. Les deux orifices 5, 6 débouchant chacun dans une des chambres 12, 5 13 sont donc aussi en communication avec l'entrée 3 et la sortie 4. Le gaz EGR arrivant par l'entrée 3 peut donc circuler directement vers la sortie 4 ou vers l'un ou l'autre des orifices de distribution 5, 6. Cette configuration est une seconde configuration dite court- 10 circuit, en ce qu'elle place en communication directe l'entrée 3 et la sortie 4. A la figure 5, le dispositif 1 est dans une configuration où les volets 14, 15 sont orientés de telle manière que leur plan de symétrie 17 commun soit 15 perpendiculaire, à la paroi séparatrice 11, en une position dite "270 ". Dans cette configuration, la première chambre 12 est obturée par le premier volet 14 du côté de l'entrée 3. L'entrée 3 communique uniquement avec la seconde chambre 13, dans laquelle débouche le 20 second orifice de distribution 6. Le gaz EGR arrivant par l'entrée 3 doit nécessairement circuler vers le second orifice de distribution 6. Les premier 5 et second orifice 6 de distribution sont avantageusement connectés par un échangeur comme il sera décrit plus loin. Le gaz 25 EGR circule alors en sortant par le second orifice 6 pour revenir dans le dispositif 1 par le premier orifice 5. Par ce premier orifice 5 le gaz EGR pénètre dans la première chambre 12. Le second volet 15 obture la seconde chambre 13 du côté de la sortie 4. La première chambre 12 30 communique seule avec la sortie 4, par laquelle le gaz peut s'écouler. Dans cette configuration, le gaz EGR s'écoule de l'entrée 3 jusqu'à la sortie 4 via les deux 2905424 8 orifices 5, 6 et circule du second orifice 6 vers le premier orifice 5 dans un sens inverse du premier sens de la configuration "90 ". Afin de refroidir le gaz EGR, un échangeur est 5 classiquement utilisé. Un échangeur 19 illustratif est décrit en relation avec la figure 6. Un tel échangeur 19 comprend un corps 23, ici prismatique. Une pluralité de tuyauteries 24, dont une seule est représentée complètement, traversant le corps 23 permettent le 10 transport, à l'intérieur desdites tuyauteries 24, du gaz EGR entre une première extrémité 22 et une seconde extrémité 28 du corps 23. Le volume compris dans le corps 23 est baigné dans un fluide caloporteur, baignant les surfaces externes des tuyauteries 24 afin de refroidir le 15 gaz EGR, sans contact direct avec le gaz. Une circulation de fluide caloporteur, qui peut avantageusement être de l'eau glycolée, est obtenue par renouvellement dudit fluide au moyen des canalisations 25, 26 débouchant dans l'intérieur du corps 23. Une première partie des 20 tuyauteries 24, ici une moitié, est utilisée pour véhiculer le gaz dans un sens, par exemple de la première extrémité 22 vers la seconde extrémité 28, tandis que la seconde partie des tuyauteries 24 est utilisée pour véhiculer le gaz dans le sens inverse, soit de la seconde 25 extrémité 28 vers la première extrémité 22. Du côté de la première extrémité 22, ces deux parties de tuyauteries sont respectivement associées à une première issue 20 et à une seconde issue 21 de l'échangeur 19. Ces deux issues 20, 21 sont par exemple délimitées par un élément de 30 canalisation 30, séparé par une paroi séparatrice 29. Du côté de la seconde extrémité 28, une cavité de retournement 27 assure une communication entre les 2905424 9 tuyauteries de la première partie et les tuyauteries de la seconde partie. Ainsi le gaz EGR peut circuler de la première issue 20 vers la cavité 27, puis de la cavité 27 vers la seconde issue 21. Alternativement, le gaz EGR 5 peut circuler en sens inverse, de la seconde issue 21 vers la cavité 27, puis de la cavité 27 vers la première issue 20. Quelque soit le sens de circulation, le gaz effectue deux traversées du corps 23 durant lesquelles il est refroidi. 10 L'invention concerne encore un refroidisseur 18 construit par assemblage d'un dispositif 1 selon l'invention avec un échangeur. En relation avec la figure 7 est décrit un tel assemblage d'un dispositif de distribution 1 avec un échangeur 19 du type précédemment 15 décrit. Un tel assemblage est effectué en connectant le premier orifice 5 du dispositif 1 à la première issue 20 de l'échangeur 19 et le second orifice 6 du dispositif 1 à la seconde issue 21 de l'échangeur 19. Dans l'exemple illustré cette connexion est effectuée en alignant la 20 première issue 20 avec la première chambre 12 et la seconde issue 21 avec la seconde chambre 13. En adaptant, la connexion et la localisation des orifices 5, 6 aux deux issues 20, 21 de l'échangeur, il est possible d'associer le dispositif 1 à tout type d'échangeur. 25 Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux illustré aux figures 6 et 7, l'échangeur est conformé en "U" de telle manière que sa première issue 20 et sa seconde issue 21 débouchent dans un même plan 22. Le dispositif 1 de distribution de gaz est alors disposé 30 de manière à ce que la paroi séparatrice 11 du dispositif 1 soit perpendiculaire audit plan 22 et dans le prolongement de la paroi séparatrice 29 de l'échangeur 2905424 10 19. Une pièce de jonction 33 assure ici la double connexion. Les orifices 5, 6 pratiqués dans la paroi courbe 8, relativement réduits dans la représentation de la figure 1, peuvent être agrandis jusqu'à occuper chacun 5 toute la surface projetée de l'issue 20, respectivement 21 sur le corps 2 du dispositif 1, soit comme illustré à la figure 7 pour le cas présent, un quart du cylindre. La figure 7 illustre un dispositif 1 en configuration 90 . Le gaz pénétrant par l'entrée 3, 10 suivant la flèche 31, pénètre dans la première chambre 12, pour, au travers du premier orifice 5, atteindre la première issue 20. Il traverse ensuite aller/retour l'échangeur 19 pour ressortir par la seconde issue 21. Suivant la flèche 32, il pénètre ensuite par le second 15 orifice 6 dans la seconde chambre 13 pour finalement sortir par la sortie 4. L'invention concerne encore un procédé de pilotage d'un dispositif de distribution 1 ou d'un refroidisseur 18 comportant un tel dispositif 1. Ledit procédé commande 20 l'orientation des volets 14, 15 afin de réaliser les différentes configurations décrites précédemment. Chaque volet 14, 15 peut être mobilisé par un actionneur indépendant. Un actionneur unique peut avantageusement entraîner en rotation les deux volets 14, 15, par exemple 25 solidarisés par un arbre se confondant avec l'axe 16. L'actionneur peut être un actionneur à quatre positions permettant de réaliser les configurations 0 , 90 , 180 et 270 . Le procédé de pilotage d'un refroidisseur 18 30 utilise avantageusement la configuration 90 pour obtenir une circulation de gaz dans un premier sens au travers de l'échangeur 19/refroidisseur 18. Alternativement la 2905424 11 configuration 270 permet d'obtenir une circulation de gaz dans un autre sens, inverse du premier. Lorsque le refroidisseur est utilisé normalement, en mode "nominal", afin de refroidir le gaz EGR, le gaz 5 au cours de sa circulation provoque un encrassement du refroidisseur. Une utilisation alternée dans le temps des positions 90 et 270 permet avantageusement de répartir dans l'échangeur 19 l'encrassement causé par le gaz. Ceci entraîne un encrassement mieux réparti donc plus faible, 10 nécessitant des décrassages moins fréquents. Lorsque le refroidisseur 18 et le circuit EGR en général doit être décrassé, une circulation de gaz EGR surchauffée est employée selon un mode "décrassage". Dans ce mode "décrassage", le procédé utilise alternativement 15 les positions 90 et 270 afin de décrasser une moitié de l'échangeur 19 du côté d'une des issues 20, 21 puis l'autre moitié de l'échangeur 19 du côté de l'autre issue. Le procédé de pilotage place les volets 14, 15 dans 20 l'une des positions court-circuit 0 ou 180 , afin de réaliser une circulation de gaz directement entre l'entrée 3 et la sortie 4, en court-circuitant l'échangeur 19 lorsqu'il n'est pas nécessaire ou souhaitable de refroidir le gaz. 25 Le dispositif 1 ou le refroidisseur 18, de par sa conformation, est avantageusement piloté en orientant les volets 14, 15 par une rotation pouvant être effectuée en aller/retour ou avantageusement toujours dans le même sens. Ainsi rotation dans un unique sens assure 30 l'alternance entre les positions "en fonctionnement" 90 et 270 . De plus la présence intercalaire d'une configuration court-circuit (0 et 180 ) entre deux 2905424 12 configurations "en fonctionnement" permet de réaliser rapidement un court-circuit. L'actionneur peut aussi être un actionneur proportionnel permettant de piloter les volets 14, 15 5 dans des positions intermédiaires non limitées aux positions 0 , 90 , 180 ou 270 , afin de distribuer une partie de gaz circulant dans l'échangeur 19 et une partie de gaz court-circuitant l'échangeur 19, selon une répartition variable fonction de l'orientation des volets 10 14, 15 afin d'obtenir un refroidissement de gaz proportionnel à ladite répartition. REVENDICATIONS 1. Dispositif de distribution (1) de gaz pour un circuit EGR, comprenant un corps (2), une entrée (3), une sortie (4), un premier orifice (5) de distribution, un second orifice (6) de distribution et des moyens de répartition du gaz (14, 15), caractérisé en ce que le corps (2) comprend une paroi courbe (8) sensiblement cylindrique délimitant une cavité intérieure (7) et présentant une première (9) et une seconde extrémités (10) circulaires planes, ladite cavité (7) étant diamétralement coupée par une paroi séparatrice (11) rectangulaire divisant la cavité (7) en une première chambre (12) et une seconde chambre (13), en ce que le premier (5) et le second (6) orifices de distribution sont disposés dans ladite paroi courbe (8), le premier orifice (5) de distribution débouchant dans la première chambre (12), le second orifice (6) de distribution débouchant dans la seconde chambre (13), en ce que l'entrée (3) est disposée dans la première extrémité (9) circulaire plane du corps (2) et la sortie (4) est disposée dans la seconde extrémité (10) circulaire plane du corps (2) et en ce que les moyens de répartition comprennent un premier volet (14) en forme de secteur angulaire plan recouvrant partiellement la première extrémité (9) circulaire plane et un second volet (15) en forme de secteur angulaire plan recouvrant partiellement la seconde extrémité (10) circulaire plane, disposés perpendiculairement à la paroi séparatrice (11), angulairement opposés l'un à l'autre relativement à l'axe (16) du cylindre, et pouvant tourner autour dudit axe (16), en restant en contact chacun respectivement avec un 2905424 14 côté opposé de la paroi séparatrice (11). 2. Dispositif (1) selon la revendication 1, où le premier (14) et le second volet (15) couvrent chacun un angle d'au moins 1800. 5 3. Dispositif selon la revendication 2, où le premier (14) et le second volet (15) sont hémicirculaires. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, où les volets (14, 15) sont 10 orientés de telle manière que leur plan de symétrie (17) commun soit parallèle à la paroi séparatrice (11), en une position "0 ", où l'entrée (3), la sortie (4), le premier orifice (5) de distribution et le second orifice (6) de distribution sont en communication. 15 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, où les volets (14, 15) sont orientés de telle manière que leur plan de symétrie (17) commun soit perpendiculaire à la paroi séparatrice (11) afin que le premier volet (14) ferme la seconde chambre 20 (13) et que le second volet (15) ferme la première chambre (12), en une position "90 ", où l'entrée (3) est en communication avec le premier orifice (5) de distribution et la sortie (4) est en communication avec le second orifice (6) de distribution. 25 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, où les volets (14, 15) sont orientés de telle manière que leur plan de symétrie (17) commun soit parallèle à la paroi séparatrice (11), en une position "180 ", où l'entrée (3), la sortie (4), le 30 premier orifice (5) de distribution et le second orifice (6) de distribution sont en communication. 7. Dispositif selon l'une quelconque des 2905424 15 revendications 1 à 3, où les volets (14, 15) sont orientés de telle manière que leur plan de symétrie (17) commun soit perpendiculaire à la paroi séparatrice (11) de telle manière que le premier volet (14) ferme la 5 première chambre (12) et que le second volet (15) ferme la seconde chambre (13), en une position "270 " où l'entrée (3) est en communication avec le second orifice (6) de distribution et la sortie (4) est en communication avec le premier orifice (5) de distribution. 10 8. Refroidisseur (18) de gaz EGR comprenant un échangeur (19) comportant une première (20) et une seconde issues (21), caractérisé en ce qu'il comprend encore un dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, et en ce que le premier orifice (5) 15 de distribution est connecté à la première issue (20) et le second orifice (6) de distribution est connecté à la seconde issue (21). 9. Refroidisseur selon la revendication 8, où l'échangeur (19) est conformé en "U" avec ses première 20 (20) et seconde issues (21) débouchant dans un même plan (22) et où le dispositif (1) de distribution de gaz est disposé tel que la paroi séparatrice (11) dudit dispositif (1) soit perpendiculaire audit plan (22). 10. Procédé de pilotage d'un refroidisseur (18) 25 selon l'une quelconque des revendications 8 à 9, où les volets (14, 15) sont pilotés dans la position 90 , respectivement 270 , afin de produire une circulation de gaz au travers de l'échangeur dans un sens, respectivement dans l'autre sens. 30 11. Procédé de pilotage selon la revendication 10, où dans un mode nominal, les positions 90 et 270 sont utilisées alternativement afin de répartir dans 2905424 16 l'échangeur (19) l'encrassement causé par le gaz. 12. Procédé de pilotage selon la revendication 10, où les positions 90 et 270 sont utilisées alternativement afin de décrasser les deux issues de 5 l'échangeur. 13. Procédé de pilotage selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, où les volets (14, 15) sont pilotés dans la position 0 ou 180 , afin de réaliser une circulation de gaz directement entre l'entrée (3) et la 10 sortie (4), en court-circuitant l'échangeur (19). 14. Procédé de pilotage selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, où les volets (14, 15) sont encore pilotés dans des positions intermédiaires aux positions 0 , 90 , 180 ou 270 , afin de distribuer une 15 partie de gaz circulant dans l'échangeur (19) et une partie de gaz court-circuitant l'échangeur (19), pour obtenir un refroidissement proportionnel de gaz.