Brevet FR2914952A1 — publié le 20081017

L'invention concerne le domaine des moteurs à combustion interne, en relation avec un dispositif et un procédé pour adapter un taux de gaz brûlés de 5 recirculation (communément appelé gaz EGR), dans un tel type de moteur. A partir de FR 2 883 039, on connaît déjà un dispositif et un procédé de cette nature où des moyens de régulation sont adaptés pour être interposés, par rapport 10 au sens de circulation des gaz entre, en amont, une alimentation en gaz brulés provenant du moteur et, en aval, d'une part une conduite d'évacuation de gaz brulés vers l'extérieur et, d'autre part, une conduite de recirculation (dans le moteur) de gaz brulés (EGR). 15 Ces moyens de régulation comprennent : un premier moyen d'obturation adapté pour obturer plus ou moins l'alimentation de la conduite d'évacuation des gaz brulés vers l'extérieur, - un second moyen adapté pour obturer plus ou 20 moins l'alimentation de :La conduite de recirculation des gaz brulés, -et des moyens de commande de ces premier et deuxième moyens d'obturation. Ainsi, on connaît déjà une vanne à ouverture et 25 fermeture variables qui permet de contrôler la proportion des gaz brûlés recyclés dans le moteur, d'une part, et évacués à l'extérieur, d'autre part. Un problème demeure toutefois concernant la capacité du dispositif à assurer un bon écoulement des 30 gaz, en particulier ceux devant être recyclés. Une solution proposée consiste en ce que le dispositif précité premier moyen d'obturation comprenne un déflecteur pour favoriser une circulation des gaz brulés vers ladite conduite de recirculation, au moins dans certaines positions d'obturation des dits premier et second moyen d'obturation. On doit comprendre que l'invention ne se limite pas à un circuit de gaz recirculés dit basse pression, mais qu'elle s'applique de manière générale à tout circuit de gaz recirculés; par exemple, elle peut s'appliquer également à un circuit de gaz recirculés dit haute pression. Favorablement, on assurera, en direction de la conduite de recirculation, une déviation des gaz brûlés d'autant plus marquée que l'on progresse vers la fermeture de la conduite d'évacuation des gaz brulés vers l'extérieur. Ainsi, en particulier lorsque l'on souhaite arrêter le moteur et qu'on choisit pour cela d'interrompre au moins l'essentiel de l'écoulement vers l'extérieur des gaz brûlés, on va, dans le cadre de l'invention, canaliser efficacement le flux dans le dispositif, favorisant ainsi l'écoulement global des gaz au moins dans cette partie du moteur. De préférence, le premier moyen d'obturation sera mobile en translation. Favorablement, le déflecteur sera 25 monté fixement sur lui. Globalement, une telle solution permettra que lesdits moyens de commande comprennent un actionneur unique pour les premier et second moyens d'obturation. De préférence, le déflecteur se présentera comme 30 une paroi s'étendant globalement obliquement par rapport à l'accès à la conduite d'évacuation des gaz brûlés vers l'extérieur. On conseille par ailleurs que le second moyen d'obturation soit adapté pour être mobile, de préférence en translation, en même temps que le déflecteur. Ainsi, on optimisera une orientation privilégiée du flux des gaz provenant de la chambre de combustion vers le conduit de recirculation des gaz EGR. Dans le cadre du procédé tel que défini au sein de l'invention, il est prévu que l'on favorise ladite déviation des gaz brûlés vers la conduite de recirculation en pourvoyant une partie mobile de cette vanne du dit déflecteur. On notera encore que, de préférence, on réunira sur le dispositif de l'invention les trois caractéristiques . les premier et second moyens d'obturation sont adaptés pour être mobiles en translation, - le premier moyen d'obturation est adapté à se déplacer transversalement à l'embouchure de la conduite d'évacuation où il est disposé, - et le second moyen d'obturation est adapté à se déplacer sensiblement parallèlement: à l'embouchure de la conduite de recirculation où il est disposé, comme une soupape. Pour fournir une description encore plus détaillée de l'invention, on se reportera maintenant aux dessins d'accompagnement qui illustrent, à titre d'exemple non-limitatif, un mode de réalisation de l'invention, en référence aux dessins d'accompagnement où : - la figure 1 est un schéma de principe simplifié 30 d'un possible mode de réalisation d'un moteur à combustion interne selon l'invention, -la figure 2 schématise plus en détail un mode de réalisation du dispositif innovant ici concerné, ou vanne, - et les figures 3 à 6 détaillent le 5 fonctionnement de la vanne. Sur la figure 1, on a donc representé schématiquement un moteur à combustion interne 10 qui comprend une chambre de combustion 11, ici à quatre cylindres 11A. En sortie de la chambre de combustion 11, 10 le moteur à combustion interne 10 comporte un collecteur 13 de gaz brûlés qui débouche dans une ligne d'échappement 20 qui s'étend jusqu'à un filtre à particules à convertisseur catalytique 40. En outre, le moteur à combustion interne 10 15 comporte, sur cette ligne d'échappement 20, un système de turbine 31 d'un turbocompresseur 30. A la sortie du filtre à particules à convertisseur catalytique 40, la ligne d'échappement 20 se divise en deux conduites 21, 22 dans lesquelles circulent deux flux 20 de gaz brûlés. Une des deux conduites 21, 22 est une conduite d'échappement 21 qui débouche vers l'extérieur 50 via un silencieux 41. L'autre des deux conduites 21, 22 est une conduite de recirculation basse pression 22 qui permet 25 d'injecter dans une ligne d'admission d'air 23 une partie des gaz brûlés issus de la combustion, appelés gaz de recirculation ou EGR, pour réaliser un mélange d'admission comprenant de l'air frais et des gaz brûlés. La conduite de recirculation basse pression 22 30 peut passer par un refroidisseur secondaire 42 avant de déboucher dans une conduite d'admission 23A d'air frais provenant de l'extérieur via un filtre à air 60. Au-delà de la jonction entre la conduite de recirculation basse pression 22 et la conduite d'admission 23A, la ligne d'admission 23 peut s'étendre jusqu'à un répartiteur 12 qui débouche dans la chambre de combustion 11, en passant par le compresseur 32 du turbocompresseur 30 puis par un refroidisseur principal 43. Par ailleurs, le moteur à combustion interne 10 comprend des moyens de régulation pour, d'une part, obstruer ladite conduite d'échappement 21, d'autre part, réguler le débit de flux des gaz de recirculation circulant dans la conduite de recirculation basse pression 22 afin d'obtenir le taux désiré de gaz de recirculation dans le mélange d'admission en fonction du régime moteur et du but de fonctionnement visé de ce moteur. Selon une caractéristique avantageuse du moteur 10, les moyens de régulation précités pourront correspondre à ceux illustrés à l'intérieur du dispositif d'obturation repéré 70 figure 1 et illustré plus en détail figure 2. Le dispositif d'obturation 70 se présente favorablement comme une vanne trois voies dont les trois conduits internes 71, 73, 75 sont accordés respectivement au conduit d'alimentation en gaz brûlés 20 provenant de la chambre de combustion, au conduit 21 d'évacuation des gaz vers l'extérieur et au conduit 22 de recirculation EGR. Sur ces conduits, des moyens de régulation (ou d'obturation) 77, 79 (voir figure 2 en particulier) assurent une régulation des gaz permettant de doser leur distribution vers les conduits 73, 75 puis 21 et 22. Les conduits 73, 75 de la vanne 70, et par la même les conduites 21, 22 du moteur auxquelles ils sont reliés s'étendent obliquement les uns par rapport aux autres. Les moyens de régulation 77 peuvent en particulier comprendre une soupape mobile en translation, comme illustré figure 2, ou des moyens équivalents. Les moyens de régulation 79 comprennent ici un déflecteur de flux 81 mobile par rapport au conduit 73 pour l'obturer plus ou moins, en assurant une déviation d'autant plus marquée des gaz brûlés en direction de la conduite de recirculation 75 que l'on progresse vers la fermeture de la conduite 73 d'évacuation des gaz brûlés vers l'extérieur. Le déflecteur pourrait être réalisé autrement, éventuellement indépendamment dudit moyen d'obturation 79, du moment qu'il favorise la déviation des gaz vers le conduit de recirculation 75, au moins dans certaines conditions de fonctionnement du moteur, donc de certaines positions de la vanne 70. Sa mobilité permettant de le placer plus ou moins en travers de l'accès au conduit 73 est a priori importante. On peut imaginer favoriser cette déviation des gaz vers le conduit 75 uniquement dans certaines positions des moyens d'obturation 79, avec par exemple une absence de déviation quand ce moyen est totalement ouvert et que le moyen d'obturation 77 est totalement fermé. Un déflecteur 81 à inclinaison variable en fonction de l'importance de l'obturation du conduit 73 par le moyen d'obturation 79 et/ou en fonction de l'importance de l'obturation du conduit 75 par le moyen 77 d'obturation est envisagé. De préférence, les deux moyens d'obturation variables 77, 79 auront des mouvements coordonnés. L'ouverture de l'un sera proportionnelle à la fermeture de l'autre. Favorablement, le moyen de régulation 79, que l'on peut aussi dénommer moyen d'obturation , sera mobile en translation, favorisant l'efficacité du déflecteur 81 qui consistera de préférence en une paroi s'étendant globalement obliquement par rapport à l'accès à la conduite d'évacuation 73 des gaz brûlés vers l'extérieur voir (axe de référence 85, figure 5). De préférence, pour une facilité de réalisation et une commande optimisée, on conseille : - que les moyens de régulation 77, 79 soient tous 15 deux adaptés pour être mobiles en translation dans la vanne, - que le moyen de régulation 79 soit adapté à se déplacer transversalement à l'embouchure du conduit d'évacuation 73 où il est disposé, 20 - et que le moyen de régulation 77 soit adapté à se déplacer sensiblement parallèlement à l'embouchure du conduit de recirculation d'EGR 75 où il est disposé. Favorablement, les deux moyens de régulation concernés 77, 79 seront commandés par des moyens de 25 commande 83, pour être mobiles ensemble pour l'ouverture et la fermeture précitées des conduits d'évacuation correspondants. En faisant tendre vers une obturation majeure du conduit d'évacuation 73 par le moyen de régulation 79, on 30 va pouvoir réaliser une fonction d'étouffoir du moteur conduisant à son arrêt. :Dans ce cas, on aura parallèlement, et de préférence, ouvert pleinement la recirculation des gaz EGR dans le conduit 75. Les figures 3, 4, 5 et 6 schématisent à cet égard quatre positions typiques de fonctionnement de la vanne 70, utilisables en particulier dans le cadre d'une application à un moteur diesel conformément aux normes actuelles de dépollution, les moyens d'obturation des gaz EGR connus fonctionnant actuellement dans le cas des figures 3 et 4. Certes, lorsque l'on ajoute à l'organe de prise d'informations de la vitesse du moteur (LET moteur) un dispositif de vanne supplémentaire sur la circuit d'air, on peut obtenir la fonction étouffoir du moteur pour atteindre une prestation d'arrêt de ce moteur. Mais ceci impose un dispositif supplémentaire. Par ailleurs, en cas de besoins plus important en gaz EGR, et lorsque l'ouverture de la soupape principale (ou éventuellement du volet) ne permet plus, sur les dispositifs connus, d'accroître la section disponible pour le débit des gaz recirculés, on est jusqu'à présent limité dans la capacité de gestion de la circulation recherchée des gaz. Au contraire, dans le cas présent, et comme le montrent les figures 3 à 6, il est possible, en agissant plus complètement sur le moyen de régulation auquel est adjoint le déflecteur 81, de réduire encore le débit des gaz vers l'extérieur, tout en favorisant leur déviation vers la conduite de recirculation, comme on le voit successivement dans le cas des figures 5 et 6. Ainsi, sur ces figures : - figure 3, tout le débit de gaz arrivant par le conduit 71 est dirigé, par la vanne 70, vers le conduit d'évacuation des gaz vers l'extérieur, 73. Le premier moyen d'obturation 79 est totalement ouvert. Le second moyen d'obturation 77 est totalement fermé ; - figure 4, il s'agit encore d'un fonctionnement assez classique : les taux de gaz EGR dans la conduite de recirculation 75 restent faibles ou limités. Le premier moyen d'obturation 79 est encore totalement ouvert, voire à peine engagé à obturer le conduit 73 d'évacuation des gaz vers l'extérieur, tandis que le second moyen d'obturation 77 ouvre partiellement l'accès au conduit 75, pour la recirculation ; - la figure 5 assure en particulier un fort taux de gaz EGR en circulation dans la conduite 75, en particulier dans le cadre d'un fonctionnement du moteur à faible régime et/ou à faible charge. Le second moyen d'obturation 77 peut être pleinement, ou presque pleinement, ouvert (par exemple entre 70 et 90% de sa capacité de pleine ouverture) et le premier moyen d'obturation 79 obture alors typiquement entre 40 et 70% de la section d'accès à la conduite 73 d'évacuation des gaz vers l'extérieur. La flèche incurvée montre l'effet de déviation assuré alors par la paroi 81 qui est donc orientée en direction du conduit de recirculation 75 ceci y favorisant l'écoulement gazeux. Une paroi 81 plane ou incurvée est envisagée, ; - figure 6, on atteint la fonction étouffoir du moteur : le second moyen d'obturation 77 est pleinement ouvert et le déflecteur 81 joue au maximum son rôle pour diriger les gaz provenant du conduit d'entrée 71 vers ce conduit 75. Parallèlement, le premier moyen d'obturation 79 obture au maximum (typiquement: entre 70 et 90%) de l'accès au conduit 73 d'évacuation des gaz vers l'extérieur, ce qui fait: que le moteur va s'arrêter en s'étouffant lui-même. Pour la commande des moyens de régulation 77, 79 par un moyen de commande commun 83, on pourra prévoir de monter les deux moyens de régulation 77, 79 sur un arbre commun, avec une mobilité en translation, :La soupape 77 illustrée en particulier sur les figures 3 à 6 pouvant prolonger, par exemple axialement, le portillon à paroi inclinée 81 qui forme, sur ces illustrations, le moyen d'obturation 79, en travers du conduit 73, à l'endroit de l'espace intérieur 87 de croisement des trois conduits internes 71, 73, 75 de la vanne. On aura noté la mobilité du déflecteur 81 en même temps que celle du second moyen d'obturation 77, le premier déviant d'autant plus les gaz que le second s'ouvre, du moins jusqu'à un certain point ; voir l'exemple de fonctionnement des figures 3 à 6. Le dispositif de l'invention pourra aussi être installé sur un moteur où il y a prise de gaz EGR en sortie du collecteur d'échappement (avant la turbine) et réintroduction après le refroidisseur 43. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour adapter un taux de gaz brulés de recirculation (EGR) dans un moteur à combustion interne (10), le dispositif comprenant des moyens de régulation (77, 79) adaptés pour être interposés, par rapport au sens de circulation des gaz, entre, en amont, une alimentation en gaz brulés provenant du moteur et, en aval, d'une part une conduite d'évacuation (21) de gaz brulés vers l'extérieur et, d'autre part, une conduite de recirculation (22) de gaz brulés (EGR), lesdits moyens de régulation (77, 79) comprenant : - un premier moyen d'obturation (79) adapté pour obturer plus ou moins l'alimentation de la conduite d'évacuation (21) des gaz brulés vers l'extérieur, - un second moyen d'obturation (77) adapté pour obturer plus ou moins l'alimentation de la conduite de recirculation (22) des gaz brulés, - et des moyens de commande (83) desdits premier 20 (79) et deuxième (77) moyen d'obturation, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un déflecteur (81) pour favoriser une circulation des gaz brulés vers ladite conduite de recirculation (22), au moins dans certaines positions d'obturation des dits premier (79) et 25 second moyens (77) d'obturation. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier moyen d'obturation (79) est mobile en translation. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, 30 caractérisé en ce que le premier (79) moyen d'obturation est pourvu du dit déflecteur. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le déflecteur (81) se présente comme une paroi (81) s'étendant globalement obliquement par rapport à l'accès à la conduite d'évacuation (21) des gaz brûlés vers l'extérieur (50). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif est une vanne (70) trois voies comprenant trois conduits (71, 73, 75) s'étendant obliquement les uns par rapport aux autres, et renfermant lesdits moyens d'obturation (77, 79). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second moyen d'obturation (77) est adapté pour être mobile en translation en même temps que le déflecteur (81). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que : - les premier (79) et second (77) moyens d'obturation sont adaptés pour être mobiles en translation, - le premier moyen d'obturation (79) est adapté à se déplacer transversalement à l'embouchure (73) de la conduite de d'évacuation (21) où il est disposé, -et le second moyen d'obturation (77) est adapté à se déplacer sensiblement parallèlement à l'embouchure (75) de la conduite de recirculation (22) où il est disposé comme une soupape. 8. Moteur à combustion interne (10) comprenant, par rapport à la circulation de fluides dans ce moteur et en aval d'une chambre de combustion (11), une ligned'échappement (20) comportant deux conduits (73, 75) dans lesquels circulent des flux de gaz brulés, ces conduits comprenant respectivement une conduite d'évacuation (21) de gaz brûlés débouchant vers l'extérieur (50) et une conduite de recirculation (22) de gaz brulés raccordée à une ligne d'admission d'air (23) située en amont de la chambre de combustion (11) et communiquant avec elle, caractérisé en ce qu'il comprend en outre le dispositif (70) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. 9. Moteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que, vers le raccordement audit dispositif d'obturation (70), les conduits respectivement d'évacuation (73) et de recirculation (75) des gaz brulés s'étendent obliquement l'un par rapport à l'autre. 10. Procédé pour adapter un taux de gaz brulés de recirculation (EGR) dans un moteur à combustion interne (10), dans lequel procédé : - on utilise une vanne (70) à obturation variable que l'on interpose, par rapport au sens de circulation des gaz, entre, en amont,, une alimentation en gaz brulés provenant du moteur (10) et, en aval, d'une part une conduite d'évacuation (21) de gaz brulés vers l'extérieur (50) et, d'autre part, une conduite de recirculation (22) de gaz brulé (EGR) vers le moteur (10), - on agit sur la vanne (70) pour adapter la proportion de gaz brulés provenant du moteur et passant dans la conduite d'évacuation (21) de gaz brulés vers l'extérieur (50) et/ou dans la conduite de recirculation (22) de gaz brulé, caractérisé en ce qu'on assure une déviation des gaz brulés en direction de ladite conduite de recirculation (22), cette déviation étant d'autant plus marquée quel'on progresse vers la fermeture de la conduite d'évacuation (21) des gaz brulés vers l'extérieur (50). 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on favorise ladite déviation des gaz brulés vers la conduite de recirculation (22) en pourvoyant d'un déflecteur une partie mobile de cette vanne (70).