Brevet FR2916486A1 — publié le 20081128

Dispositif de recirculation des qaz d'échappement (EGR) dit basse pression. La présente invention concerne le domaine des moteurs à combustion interne de véhicules automobiles et propose en particulier, un dispositif de 5 recirculation des gaz d'échappement dit basse pression. Pour parvenir au niveau de dépollution requis par la législation pour un moteur à combustion interne, il est nécessaire d'utiliser un circuit de recirculation des gaz d'échappement appelée EGR (Exhaust Gas Recirculation) dont le principe réside dans l'utilisation d'une vanne qui io prélève une partie des gaz d'échappement pour les réintroduire à l'admission encore appelée vanne EGR . En effet, les polluants émis par les gaz d'échappement des véhicules automobiles comme les oxydes d'azote notés NON, le monoxyde de carbone noté CO et les hydrocarbures imbrûlés notés HC ont des conséquences 15 néfastes pour l'environnement et la santé. La recirculation des gaz d'échappement (EGR) permet de réduire le niveau de ces oxydes d'azote NON à l'échappement. Pour ce faire, il existe actuellement un dispositif de recirculation des gaz d'échappement dit HP (Haute Pression) pour des moteurs à 20 combustion interne de type diesel qui consiste à prélever les gaz d'échappement en amont de la turbine d'un turbocompresseur pour les réinjecter en aval du compresseur du turbocompresseur. Le recyclage des gaz d'échappement pour un tel dispositif s'effectue entre le turbocompresseur et le moteur à combustion interne. La fraction de gaz 25 recyclés encore appelée taux d'EGR est assurée par la différence de pression entre l'échappement et l'admission encore appelée delta P motrice , utilisée comme force motrice. En effet, plus cette différence de pression est élevée, plus la fraction de gaz recyclés est importante. Or, un tel dispositif limite la fraction de gaz recyclés pour un niveau de pression de suralimentation donnée. Par ailleurs, du fait de la compacité du compartiment moteur, ce dispositif est peu perméable. Les solutions actuelles proposent également un dispositif de recirculation des gaz d'échappement dit BP (Basse Pression) qui consiste à prélever les gaz d'échappement après la turbine pour les réinjecter avant le compresseur. Afin d'éviter une usure prématurée du compresseur, un tel dispositif nécessite la mise en place d'un filtre à particules en amont du prélèvement, permettant de recycler des gaz d'échappement exempts de particules. Ce dispositif dit BP permet io d'augmenter la perméabilité du circuit par rapport au dispositif EGR dit HP . Mais comme la différence de pression entre l'échappement et l'admission est très faible sur la majeure partie du fonctionnement du moteur à combustion interne, la fraction de gaz recyclés est également très faible. Pour remédier à cet inconvénient, il est connu d'insérer un volet is d'échappement dans la ligne d'échappement du dispositif EGR dit BP en aval du prélèvement afin de générer une contre pression et ainsi forcer la circulation des gaz d'échappement dans le circuit EGR. Mais même avec l'insertion de ce volet d'échappement, la fraction de gaz recyclés est limitée par le dispositif sur les faibles charges. 20 Il est connu par le brevet JP 2001073741, un système EGR pour moteur prélevant une partie des gaz d'échappement, circulant dans le conduit d'échappement, ce système EGR étant disposé après le turbocompresseur et le filtre à particules de façon à réinjecter en amont du compresseur les gaz d'échappement prélevés. Le système EGR est 25 composé d'un conduit EGR comprenant un conduit d'échappement relié au conduit d'admission et le conduit EGR comprend une pompe EGR et une valve de contrôle EGR contrôlant le flux des gaz d'échappement. Il est également connu, par le brevet JP 2002276405 un dispositif de contrôle des gaz d'échappement pour moteur à combustion interne de type 30 diesel comprenant un turbocompresseur ayant une turbine disposée dans le conduit d'échappement et un compresseur disposé dans le conduit d'admission, un premier conduit EGR pour communiquer avec le conduit d'admission en aval du compresseur, une première valve EGR disposée dans le premier conduit EGR, un catalyseur, et un filtre à particules disposé dans le conduit d'échappement en aval de la turbine. Si la température d'échappement du moteur est supérieure à la température du catalyseur, le dispositif exécute une action de contrôle pour réguler la première valve EGR et si la température d'échappement du moteur est inférieure à la température du catalyseur, le dispositif exécute une action de contrôle pour réguler soit le volet d'admission soit le volet d'échappement ou les deux. Enfin, le brevet US 6 973 786 propose un système EGR capable de io fournir une première boucle EGR lorsque le moteur fonctionne en faibles charges et une seconde boucle EGR lorsque le moteur fonctionne à fortes charges. Quand la première boucle EGR est choisie, les gaz d'échappement recirculent de l'amont de la turbine du turbocompresseur vers l'aval du compresseur du turbocompresseur. Quand la seconde boucle EGR est 15 choisie, les gaz d'échappement recirculent de l'aval de la turbine vers l'amont du compresseur. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients de l'art antérieur en proposant un dispositif de recirculation des gaz d'échappement ( EGR ) dit basse pression ( BP ) permettant d'assurer une 20 augmentation de la fraction de gaz recyclés ou taux d'EGR lorsque le moteur à combustion interne fonctionne en faibles charges. Pour atteindre ce but, le dispositif de recirculation des gaz d'échappement ( EGR ) basse pression, comprenant un turbocompresseur ayant une turbine disposée dans le conduit d'échappement d'un moteur à 25 combustion interne et un compresseur disposé dans le conduit d'admission du moteur à combustion interne, un filtre à particules disposé après la turbine dans le conduit d'échappement, le conduit d'échappement se séparant en deux conduits après le filtre à particules, le premier conduit se situant dans la ligne d'échappement et servant à orienter les gaz d'échappement vers 30 l'échappement et le second conduit servant à orienter les gaz d'échappement vers un circuit EGR de façon à réinjecter, dans le conduit d'admission et en amont du compresseur par rapport au sens des gaz d'admission, les gaz d'échappement, le circuit EGR comprenant un refroidisseur et une vanne EGR disposés dans le second conduit, est caractérisé en ce qu'il comprend deux volets de forme circulaire montés pivotant et en série dans le premier conduit se situant dans la ligne d'échappement de façon à ce que les deux volets puissent prendre une pluralité de position entre une position dite de fermeture où la surface circulaire des deux volets est perpendiculaire à l'axe de symétrie du premier conduit et une position dite d'ouverture où la surface circulaire des deux volets est parallèle à l'axe de symétrie du premier conduit. io Selon une autre particularité, le pivotement des deux volets est assuré par au moins un moyen de commande suivant des informations représentatives des points de fonctionnement du moteur à combustion interne. Selon une autre particularité, les deux volets sont disposés dans le 15 premier conduit et de façon proche de la séparation du conduit d'échappement en deux conduits, le premier volet étant en amont du second volet par rapport au flux des gaz d'échappement se déplaçant dans ce premier conduit. Selon une autre particularité, le diamètre de la surface circulaire des 20 deux volets peut être soit différent ou soit identique, le diamètre de la surface circulaire des deux volets étant inférieur à la section du premier conduit. La présente invention a également pour but de proposer un premier mode de fonctionnement du dispositif de recirculation des gaz d'échappement ( EGR ) dit basse pression ( BP ). 25 Pour atteindre ce but, le premier mode de fonctionnement du dispositif EGR dit basse pression comprenant un turbocompresseur ayant une turbine disposée dans le conduit d'échappement d'un moteur à combustion interne et un compresseur disposé dans le conduit d'admission du moteur à combustion interne, un filtre à particules disposé après la turbine dans le 30 conduit d'échappement, le conduit d'échappement se séparant en deux conduits après le filtre à particules, le premier conduit servant à orienter les gaz d'échappement vers l'échappement et le second conduit servant à orienter les gaz d'échappement vers un circuit EGR de façon à réinjecter, dans le conduit d'admission et en amont du compresseur par rapport au sens des gaz d'admission, les gaz d'échappement, le circuit EGR comprenant un refroidisseur suivi d'une vanne EGR disposés dans le second conduit, est s caractérisé en ce que les deux volets de forme circulaire sont montés pivotant et en série dans le premier conduit de façon à ce que les deux volets puissent prendre une pluralité de position parallèle entre eux. Selon une autre particularité, au moins un moyen de commande commande une position angulaire identique des deux volets suivant des io informations représentatives des points de fonctionnement du moteur à combustion interne. Un autre but de l'invention est de proposer un second mode de fonctionnement du dispositif EGR dit basse pression. Pour atteindre ce but, le second mode de fonctionnement du dispositif is EGR basse pression comprenant un turbocompresseur ayant une turbine disposée dans le conduit d'échappement d'un moteur à combustion interne et un compresseur disposé dans le conduit d'admission du moteur à combustion interne, un filtre à particules disposé après la turbine dans le conduit d'échappement, le conduit d'échappement se séparant en deux 20 conduits après le filtre à particules, le premier conduit servant à orienter les gaz d'échappement vers l'échappement et le second conduit servant à orienter les gaz d'échappement vers un circuit EGR de façon à réinjecter, dans le conduit d'admission et en amont du compresseur par rapport au sens des gaz d'admission, les gaz d'échappement, le circuit EGR comprenant un 25 refroidisseur suivi d'une vanne EGR disposés dans le second conduit, est caractérisé en ce que les deux volets de forme circulaire sont montés pivotant et en série dans le premier conduit de façon à ce que les deux volets puissent prendre une pluralité de position angulaire différente entre eux. Selon une autre particularité, au moins un moyen de commande 30 commande une position angulaire différente des deux volets suivant des informations représentatives des points de fonctionnement du moteur à combustion interne. Selon une autre particularité, le second volet est commandé par le moyen de commande si le premier volet atteint sa zone de non-contrôlabilité. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux figures annexées données à titre d'exemples non limitatifs dans lesquelles : - la figure 1 illustre le dispositif EGR basse pression selon l'invention lorsque les deux volets sont en mode de fonctionnement dit parallèle ; - la figure 2 illustre le dispositif EGR basse pression selon l'invention io lorsque les deux volets sont en mode de fonctionnement dit séquentiel . En référence aux figures 1 et 2, le dispositif de recirculation des gaz d'échappement encore appelée EGR dit basse pression ( BP ) comprend un turbocompresseur (2) ayant une turbine (22) disposée dans un 15 conduit d'échappement (12) d'un moteur (1) à combustion interne et un compresseur (21) disposé dans le conduit d'admission (11) du même moteur (1) à combustion interne. Un filtre à particules (3) est disposé après la turbine (22) dans le conduit d'échappement (12) afin d'éviter une usure prématurée du compresseur (21). Le conduit d'échappement (12) se sépare en deux 20 conduits (121, 122) après le filtre à particules (3), le premier conduit (121) se situant dans la ligne d'échappement et servant à orienter les gaz d'échappement vers l'échappement et le second conduit (122) servant à orienter les gaz d'échappement vers un circuit EGR (4) de façon à réinjecter les gaz d'échappement dans le conduit d'admission (11) et en amont du 25 compresseur (21) par rapport au sens des gaz d'admission. Le circuit EGR (4) comprend un refroidisseur (40) et une vanne EGR (41) disposés dans le second conduit (122). Le dispositif de recirculation des gaz d'échappement encore appelée EGR dit basse pression comprend également deux volets (51, 52) de 30 forme circulaire montés pivotant et en série dans le premier conduit (121) de façon à ce que les deux volets (51, 52) puissent prendre une pluralité de position entre une position dite de fermeture où la surface circulaire des deux volets (51, 52) est perpendiculaire à l'axe (A) de symétrie du premier conduit (121) et une position dite d'ouverture où la surface circulaire des deux volets (51, 52) est parallèle à l'axe (A) de symétrie du premier conduit (121). Les deux volets (51, 52) sont disposés dans le premier conduit (121) et de façon proche de la séparation du conduit d'échappement (12) en deux conduits (121, 122). Le premier volet (51) est en amont du second volet (52) par rapport au flux des gaz d'échappement se déplaçant dans ce premier conduit to (121). Le diamètre de la surface circulaire des deux volets (51, 52) peut être soit différent ou soit identique. Il est à noter que le diamètre de la surface circulaire des deux volets (51, 52) étant inférieur à la section du premier conduit (121). Le pivotement des deux volets (51, 52) est assuré par au moins un 15 moyen de commande (50) suivant des informations représentatives des points de fonctionnement du moteur (1) à combustion interne. Le moyen de commande (50) peut être soit un unique actionneur permettant de commander les deux volets (51, 52) simultanément ou soit deux boitiers de commande permettant de commander respectivement les deux volets (51, 20 52), l'actionneur étant le moyen de commande (50) le moins couteux. On décrira ci-après un premier mode de fonctionnement du dispositif de recirculation des gaz d'échappement encore appelée EGR dit basse pression selon l'invention qui vient d'être décrit. En référence à la figure 1, le premier mode de fonctionnement 25 correspond à un mode de fonctionnement dit en parallèle des deux volets (51, 52). En effet, les deux volets (51, 52) de forme circulaire et montés pivotant et en série dans le premier conduit (121) peuvent prendre une pluralité de position parallèle entre eux entre leur position d'ouverture et leur position de fermeture. Le moyen de commande (50) commande une position 30 angulaire identique des deux volets (51, 52) suivant des informations représentatives des points de fonctionnement du moteur (1) à combustion interne. On décrira ci-après un second mode de fonctionnement du dispositif de recirculation des gaz d'échappement encore appelée EGR dit basse 5 pression selon l'invention qui vient d'être décrit. En référence à la figure 2, le second mode de fonctionnement correspond à un mode de fonctionnement dit séquentiel des deux volets (51, 52). En effet, les deux volets (51, 52) de forme circulaire et montés pivotant et en série dans le premier conduit (121) peuvent prendre une to pluralité de position différente entre eux entre leur position d'ouverture et leur position de fermeture. Le moyen de commande (50) commande une position angulaire différente des deux volets (51, 52) suivant des informations représentatives des points de fonctionnement du moteur (1) à combustion interne. En effet, lorsque le moteur (1) à combustion interne fonctionne en 15 faibles charges, le premier volet (51) est commandé pour se mettre en position de fermeture et atteint une zone de non-contrôlabilité qui déclenche l'activation du second volet (52) commandé par le moyen de commande (50). Un des avantages de l'invention est que le dispositif de recirculation des gaz d'échappement encore appelée EGR dit basse pression permet 20 d'augmenter la fraction de gaz recyclés et de diminuer la consommation en carburant du véhicule automobile lorsque le moteur (1) à combustion interne fonctionne en faibles charges. II doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses 25 autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, mais peuvent être modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes, et l'invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Dispositif EGR basse pression, comprenant un turbocompresseur (2) ayant une turbine (22) disposée dans le conduit d'échappement (12) d'un moteur (1) à combustion interne et un compresseur (21) disposé dans le conduit d'admission (11) du moteur (1) à combustion interne, un filtre à particules (3) disposé après la turbine (22) dans le conduit d'échappement (12), le conduit d'échappement (12) se séparant en deux conduits (121, 122) après le filtre à particules (3), le premier conduit (121) se situant dans la ligne d'échappement et servant à orienter les gaz d'échappement vers io l'échappement et le second conduit (122) servant à orienter les gaz d'échappement vers un circuit EGR (4) de façon à réinjecter, dans le conduit d'admission (11) et en amont du compresseur (21) par rapport au sens des gaz d'admission, les gaz d'échappement, le circuit EGR (4) comprenant un refroidisseur (40) et une vanne EGR (41) disposés dans le second conduit 15 (122), caractérisé en ce qu'il comprend deux volets (51, 52) de forme circulaire montés pivotant et en série dans le premier conduit (121) se situant dans la ligne d'échappement de façon à ce que les deux volets (51, 52) puissent prendre une pluralité de position entre une position dite de fermeture où la surface circulaire des deux volets (51, 52) est perpendiculaire 20 à l'axe (A) de symétrie du premier conduit (121) et une position dite d'ouverture où la surface circulaire des deux volets (51, 52) est parallèle à l'axe (A) de symétrie du premier conduit (121). 2. Dispositif EGR basse pression selon la revendication 1 caractérisé en ce que le pivotement des deux volets (51, 52) est assuré par au moins un 25 moyen de commande (50) suivant des informations représentatives des points de fonctionnement du moteur (1) à combustion interne. 3. Dispositif EGR basse pression selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que les deux volets (51, 52) sont disposés dans le premier conduit (121) et de façon proche de la séparation du conduit d'échappement 30 (12) en deux conduits (121, 122), le premier volet (51) étant en amont dui0 second volet (52) par rapport au flux des gaz d'échappement se déplaçant dans ce premier conduit (121). 4. Dispositif EGR basse pression selon une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le diamètre de la surface circulaire des deux volets (51, 52) peut être soit différent ou soit identique, le diamètre de la surface circulaire des deux volets (51, 52) étant inférieur à la section du premier conduit (121). 5. Premier mode de fonctionnement du dispositif EGR basse pression selon une des revendications 1 à 4 comprenant un turbocompresseur (2) io ayant une turbine (22) disposée dans le conduit d'échappement (12) d'un moteur (1) à combustion interne et un compresseur (21) disposé dans le conduit d'admission (11) du moteur (1) à combustion interne, un filtre à particules (3) disposé après la turbine (22) dans le conduit d'échappement (12), le conduit d'échappement (12) se séparant en deux conduits (121, 122) 15 après le filtre à particules (3), le premier conduit (121) servant à orienter les gaz d'échappement vers l'échappement et le second conduit (122) servant à orienter les gaz d'échappement vers un circuit EGR (4) de façon à réinjecter, dans le conduit d'admission (11) et en amont du compresseur (21) par rapport au sens des gaz d'admission, les gaz d'échappement, le circuit EGR 20 (4) comprenant un refroidisseur (40) suivi d'une vanne EGR (41) disposés dans le second conduit (122), caractérisé en ce que les deux volets (51, 52) de forme circulaire sont montés pivotant et en série dans le premier conduit (121) de façon à ce que les deux volets (51, 52) puissent prendre une pluralité de position parallèle entre eux. 25 6. Premier mode de fonctionnement selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'au moins un moyen de commande (50) commande une position angulaire identique des deux volets (51, 52) suivant des informations représentatives des points de fonctionnement du moteur (1) à combustion interne. 7. Second mode de fonctionnement du dispositif EGR basse pression selon une des revendications 1 à 4 comprenant un turbocompresseur (2) ayant une turbine (22) disposée dans le conduit d'échappement (12) d'un moteur (1) à combustion interne et un compresseur (21) disposé dans le conduit d'admission (11) du moteur (1) à combustion interne, un filtre à particules (3) disposé après la turbine (22) dans le conduit d'échappement (12), le conduit d'échappement (12) se séparant en deux conduits (121, 122) après le filtre à particules (3), le premier conduit (121) servant à orienter les gaz d'échappement vers l'échappement et le second conduit (122) servant à lo orienter les gaz d'échappement vers un circuit EGR (4) de façon à réinjecter, dans le conduit d'admission (11) et en amont du compresseur (21) par rapport au sens des gaz d'admission, les gaz d'échappement, le circuit EGR (4) comprenant un refroidisseur (40) suivi d'une vanne EGR (41) disposés dans le second conduit (122), caractérisé en ce que les deux volets (51, 52) 15 de forme circulaire soient montés pivotant et en série dans le premier conduit (121) de façon à ce que les deux volets (51, 52) puissent prendre une pluralité de position angulaire différente entre eux. 8. Second mode de fonctionnement selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'au moins un moyen de commande (50) commande une 20 position angulaire différente des deux volets (51, 52) suivant des informations représentatives des points de fonctionnement du moteur (1) à combustion interne. 9. Second mode de fonctionnement selon une des revendications 7 à 8 caractérisé en ce que le second volet (52) est commandé par le moyen de 25 commande (50) si le premier volet (51) atteint sa zone de non-contrôlabilité.