Brevet FR2927374A1 — publié le 20090814

B07-3129FR ù EHE/ODE PJ 7765-IA Société Anonyme dite : RENAULT s.a.s. Système de recirculation de gaz d'échappement pourvu d'un injecteur de nettoyage d'un échangeur de chaleur et procédé de nettoyage correspondant Invention de : Claude TOUCHET Laurent CHENUET Système de recirculation de gaz d'échappement pourvu d'un injecteur de nettoyage d'un échangeur de chaleur et procédé de nettoyage correspondant La présente invention concerne, d'une manière générale, la réduction d'émission de gaz polluants par des moteurs à combustion interne, et plus particulièrement, la recirculation des gaz d'échappement dans un moteur à combustion interne permettant la réduction d'oxydes d'azote. Afin de répondre à la baisse des seuils admis pour les émissions de gaz polluants des véhicules automobiles, l'efficacité de la réduction des oxydes d'azote doit être maximale. Pour ce faire, une approche consiste à mettre en oeuvre une recirculation des gaz d'échappement (EGR) par laquelle on réinjecte dans la chambre de combustion une partie des gaz afin de diminuer le taux d'oxygène dans la chambre de combustion. Les gaz de combustion qui participent à la réinjection dans l'admission du moteur à combustion interne doivent être amenés à une température plus basse que celle qu'ils possèdent à la sortie du moteur. Pour ce faire, on place un échangeur de gaz dans le circuit EGR afin de les refroidir. Une efficacité croissante de cet échangeur engendre une augmentation de la réduction des oxydes d'azote. Le refroidissement des gaz d'échappement lors de leur recirculation provoque malheureusement l'encrassement de cet échangeur, ce qui nuit au rendement de l'échangeur et, le cas échéant, provoque un colmatage de l'échangeur. Il existe donc un besoin pour disposer d'un système de recirculation pourvu de moyens de nettoyage de l'échangeur. A cet égard, certaines techniques utilisent un nettoyage basé sur une vidange de l'échangeur mise en oeuvre lors de phases de décrassage, ce qui permet d'éviter l'ébullition de l'eau du circuit d'eau de refroidissement et l'augmentation de la température dans l'échangeur pendant cette phase. On pourra également se référer au document JP 2002 039 019 (Hino Motors Ltd.) qui décrit un système de nettoyage d'un échangeur d'un circuit EGR qui vient se raccorder sur le circuit de recirculation des gaz d'échappement sur une ouverture prévue à cet effet, et faisant face à la sortie de l'échangeur. Le dispositif est constitué d'un pistolet d'injection externe, dont on vient introduire le nez dans l'ouverture faisant face à la sortie de l'échangeur. Un solvant est alors pulvérisé sur l'échangeur afin de le nettoyer des suies déposées. I1 n'est ainsi pas nécessaire de retirer l'échangeur pour le nettoyer. Mais le nettoyage doit être réalisé à l'arrêt à l'aide d'un dispositif externe. En d'autres termes, ce système de nettoyage doit être utilisé lors de phases de maintenance, par un technicien et est donc inapproprié pour permettre le nettoyage de l'échangeur lors du roulage du véhicule. Par ailleurs, le document US 6 904 898 (Volvo) décrit un procédé de réduction des particules déposées dans un échangeur dans lequel des conditions sont établies dans l'échangeur afin d'induire la condensation de l'eau contenue dans les gaz d'échappement passant à travers l'échangeur, ceci en délivrant à l'échangeur un liquide refroidissant dont la température est suffisamment basse. Le document US 7 131 263 (Ford) décrit enfin un autre système de nettoyage d'un échangeur utilisant la force de gravité et un flux de gaz pour décrocher les suies fixées aux parois et les capturer dans un piège situé en dessous de l'échangeur. Au vu de ce qui précède, le but de l'invention est de fournir un système de recirculation de gaz d'échappement permettant un nettoyage de l'échangeur lors du fonctionnement du véhicule, dans un agencement simple et efficace. L'invention a donc pour objet un système de recirculation de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile comprenant des moyens de refroidissement pour refroidir les gaz d'échappement recirculés qui sont destinés à être disposés en amont du moteur, en considérant le sens de recirculation des gaz dans le système de recirculation. Selon une caractéristique générale de l'invention, le système de recirculation comprend des moyens d'injection pour injecter un fluide de nettoyage en amont des moyens de refroidissement. Le système de recirculation comporte ainsi des moyens de nettoyage intégrés au circuit EGR de recirculation des gaz d'échappement rendant ainsi possible le nettoyage de l'échangeur lors du fonctionnement du véhicule. Avantageusement, lesdits moyens d'injection sont disposés entre les moyens de refroidissement et une vanne de recirculation des gaz d'échappement. Selon un mode de réalisation, ledit fluide de nettoyage est de l'eau. Selon une autre caractéristique de ce système, celui-ci comprend une réserve d'eau, une pompe à eau, et un gicleur implanté en amont des moyens de refroidissement EGR. La réserve d'eau peut alors être constituée par un réservoir d'un système lave-glace du véhicule. Selon encore une autre caractéristique du système, celui-ci comprend en outre des moyens pour déterminer la valeur d'au moins un paramètre représentatif du fonctionnement du système de recirculation et des moyens de commande aptes à mettre en oeuvre les moyens d'injection lorsque ledit paramètre dépasse au moins une valeur de seuil prédéterminée. Le paramètre pris en considération comprend par exemple la perméabilité du système de recirculation ou le rendement du système de recirculation. L'invention a également pour objet selon un autre aspect, un procédé de nettoyage d'un système de recirculation des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. Selon une caractéristique générale de ce procédé, on surveille l'état d'encrassement d'un échangeur disposé dans le système de recirculation, et l'on injecte un fluide en amont de l'échangeur. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention nullement limitatif, et du dessin annexé, qui représente schématiquement un moteur à combustion interne doté d'un système de recirculation des gaz d'échappement pourvu d'un dispositif de nettoyage conforme à l'invention. Sur la figure 1, on a représenté, de manière très schématique, la structure générale d'un moteur 1 à combustion interne d'un véhicule automobile, par exemple de type Diesel. Comme on peut le voir sur cette figure, le moteur 1 est associé à un répartiteur 2 d'admission d'air frais destiné à injecter de l'air frais, récupéré par l'intermédiaire d'un filtre à air 3, dans les cylindres du moteur. Un collecteur d'échappement 4 récupère les gaz d'échappement issus de la combustion et évacue ces derniers vers l'extérieur, via une ligne d'échappement 5 dotée, comme cela est connu en soi, de dispositifs de post-traitement appropriés, notamment un filtre à particules permettant de réduire la quantité de particules, notamment de suies, rejetées dans l'environnement. Par ailleurs, afin de limiter la quantité d'oxydes d'azote produits tout en évitant la formation de fumée dans les gaz d'échappement, le moteur 1 est associé à un système 6 de recirculation des gaz d'échappement servant à réinjecter une partie de ces gaz dans le répartiteur d'admission 2. On notera à cet égard qu'un turbocompresseur 7 comprenant une turbine entraînée par les gaz d'échappement et un compresseur monté sur le même axe que la turbine assurent une compression de l'air distribué par le filtre à air 3, dans le but d'augmenter la quantité d'air admise dans les cylindres du moteur. On voit également sur la figure, qu'une vanne de recirculation EGR, désignée par la référence numérique générale 8, permet de contrôler la proportion de gaz d'échappement recirculés. En outre, un échangeur de chaleur 9 permet d'augmenter l'efficacité du système de recirculation, c'est-à-dire d'augmenter l'efficacité de la réduction des oxydes d'azote, en refroidissant la proportion de gaz d'échappement recirculés jusqu'à une température plus basse que celle qu'il possède à la sortie du moteur 1. Enfin, une unité centrale de commande 10, dûment programmée, assure le contrôle du groupe motopropulseur illustré sur la figure. Par ailleurs, dans le but d'augmenter l'efficacité de l'échangeur, le système de recirculation EGR 6 est pourvu d'un dispositif de nettoyage de l'échangeur formé, dans l'exemple illustré, par un injecteur 11, par exemple un gicleur, placé en amont de l'échangeur, en considérant le sens de recirculation des gaz et, en particulier, entre l'échangeur 9 et la vanne EGR 8. L'injecteur 11 est destiné à injecter un fluide de nettoyage, en l'espèce de l'eau, en amont de l'échangeur 9. On notera à cet égard que l'unité centrale 10 surveille l'état de fonctionnement du groupe motopropulseur de manière à mettre en oeuvre des phases de nettoyage par injection d'eau, lorsque le régime de fonctionnement du moteur se situe à l'intérieur d'une plage de fonctionnement prédéterminée. Par ailleurs, l'unité centrale 10 surveille le fonctionnement du système de recirculation EGR, par exemple à l'aide de capteurs appropriés ou par calcul de paramètres de fonctionnement du système EGR afin de surveiller son efficacité. A cet égard, par exemple, l'unité centrale 10 surveille la perméabilité de l'échangeur 9 ou l'efficacité du système de recirculation EGR et met en oeuvre les phases de nettoyage lorsque la perméabilité ou le rendement du système EGR devient inférieur à une ou plusieurs valeurs de seuil prédéterminées stockées en mémoire. Ainsi, lors de phases de nettoyage, de l'eau est injectée en entrée de l'échangeur, ce qui permet de procéder au décollage des suies adhérant aux parois de l'échangeur qui, ainsi, à l'issue du nettoyage, retrouve son intégrité. Mais on notera cependant que l'on ne sort pas du cadre de l'invention lorsque les phases de nettoyage sont mises en oeuvre, par exemple périodiquement, indépendamment de toute baisse d'efficacité de l'échangeur ou du système EGR, à titre de prévention. Par exemple, dans un mode de réalisation, l'eau peut être prélevée à partir d'un réservoir associé à une pompe du dispositif lave-glaces du véhicule. Mais on pourrait également, en variante, utiliser un réservoir d'eau, également associé à une pompe, dédié spécifiquement au nettoyage de l'échangeur. De même, on notera que l'on ne sort pas d'avantage du cadre de l'invention lorsque tout autre fluide de nettoyage apte à décoller les suies des parois de l'échangeur est utilisé en lieu et place de l'eau. REVENDICATIONS 1. Système de recirculation de gaz d'échappement (EGR) d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile comprenant des moyens de refroidissement (9) pour refroidir les gaz d'échappement recirculés, lesdits moyens de refroidissement étant destinés à être disposés en amont du moteur (1), en considérant le sens de recirculation des gaz dans le système de recirculation, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'injection (11) pour injecter un fluide de nettoyage en amont des moyens de refroidissement. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'injection (11) sont disposés entre les moyens de refroidissement (9) et une vanne (8) de recirculation des gaz d'échappement. 3. Système selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que ledit fluide de nettoyage est de l'eau. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comprend une réserve d'eau, une pompe à eau, et un gicleur implanté en amont des moyens de refroidissement. 5. Système selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la réserve d'eau est constituée par un réservoir d'un système lave-glace du véhicule. 6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (10) pour déterminer la valeur d'au moins un paramètre représentatif du fonctionnement du système de recirculation et des moyens de commande (10) aptes à mettre en oeuvre les moyens d'injection lorsque ledit paramètre dépasse au moins une valeur de seuil prédéterminée. 9 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le paramètre comprend la perméabilité du système de recirculation. 8. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le paramètre comprend le rendement du système de recirculation. 9. Procédé de nettoyage d'un système de recirculation des gaz d'échappement (EGR) d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, caractérisé en ce que l'on surveille l'état d'encrassement d'un échangeur (9) disposé dans le système de recirculation, et l'on injecte un fluide de nettoyage en amont de l'échangeur.