Brevet FR2945582A1 — publié le 20101119

La présente invention a pour objet un dispositif de recirculation des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne. Un tel dispositif qui équipe de nombreux moteurs et la majorité des moteurs diesel, permet de recycler une partie des gaz d'échappement du moteur dans le répartiteur d'admission d'air de celui-ci. La proportion des gaz ainsi recyclés est en règle générale de l'ordre de 5 à 50 %. Un dispositif de recirculation des gaz d'échappement usuellement dénommé EGR a plus précisément pour fonction de diminuer la pollution engendrée par les moteurs à combustion interne de façon à satisfaire aux normes imposées par les Autorités qui sont de plus en plus strictes pour préserver l'environnement. La recirculation d'une partie des gaz d'échappement d'un moteur ralentit la combustion du mélange gazeux alimentant les cylindres et absorbe une partie des calories, diminuant ainsi la température de combustion. De plus, la présence d'un dispositif EGR entraîne une limitation de la quantité d'oxygène présente dans les cylindres. Ces deux effets se conjuguent pour entraîner une diminu-20 tion des oxydes d'azote (NOx) qui sont à l'origine de la pollution atmosphérique à l'ozone. La recirculation des gaz d'échappement d'un moteur pré-sente toutefois l'inconvénient d'augmenter la production de particules polluantes, en particulier dans le cas de moteurs diesel. 25 Il est par suite nécessaire de trouver un compromis entre la diminution des oxydes d'azote NOx et l'augmentation de l'émission de particules polluantes. Dans ce but, il est actuellement proposé de refroidir les gaz avant leur entrée dans le répartiteur d'admission d'air : en effet, la dimi- 30 nution de la température de ces gaz permet pour une même proportion de gaz recyclés d'abaisser notablement la pollution par des particules. Par suite, les dispositifs de recirculation des gaz d'échappement actuellement proposés sur le marché comportent une con-duite de retour de ces gaz vers le répartiteur d'admission munie d'un 35 échangeur thermique, en règle générale équipé d'un circuit d'eau de refroidissement. Or, la présence d'un échangeur thermique présente l'inconvénient d'augmenter notablement le coût des dispositifs EGR. 2 Selon l'invention, on a eu l'idée de remédier à cet inconvénient en proposant un dispositif de recirculation des gaz d'échappement permettant d'utiliser l'air frais alimentant le répartiteur d'admission pour obtenir un refroidissement passif des gaz recyclés, donc de s'affranchir de la présence d'un échangeur thermique complémentaire pour refroidir ces gaz. Selon l'invention, un tel dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte une conduite de retour qui se prolonge dans le répartiteur d'admission d'air à son extrémité aval dans le sens du transfert des gaz recyclés et est équipée à ce niveau d'une série d'orifices de sortie position-nés de façon à répartir ces gaz de façon uniforme entre chacun des cylindres du moteur. La conduite de retour des gaz d'échappement se prolonge avantageusement, à son extrémité aval, à la partie interne du répartiteur d'admission par un premier tronçon permettant de refroidir les gaz recyclés, puis par un second tronçon équipé des orifices de sortie permettant d'introduire les gaz ainsi refroidis dans le répartiteur d'admission. La conduite de retour des gaz recyclés est en règle générale en acier ou en inox. Outre la possibilité d'introduire directement les gaz recyclés dans le répartiteur d'admission, sans refroidissement préalable, le dispositif conforme à l'invention présente l'avantage de permettre d'utiliser un répartiteur en matière plastique, donc peu onéreux, en particulier dans le cas de moteurs diesel dans lesquels, en l'absence de refroidissement, les gaz recyclés augmenteraient la température interne du répartiteur jusqu'à environ 250°C. De plus, on peut ainsi utiliser un même répartiteur d'admission en matière plastique pour des moteurs non équipés d'un dis-positif de recirculation des gaz d'échappement et pour des moteurs équi- pés d'un tel dispositif, ce même si les gaz recyclés sont directement introduits dans ce répartiteur, sans refroidissement préalable. Indépendamment de ce qui précède, de nombreux moteurs, tant diesel qu'à essence, sont équipés de turbocompresseurs de suralimentation qui permettent d'augmenter sensiblement la quantité de mé- lange gazeux alimentant les cylindres et donc la puissance du moteur. Ces systèmes comportent classiquement une première turbine qui est entraînée par les gaz d'échappement du moteur et actionne 3 une seconde turbine montée sur le même arbre de façon à comprimer le gaz alimentant le répartiteur d'admission. Cette compression entraîne un échauffement notable de ce gaz. Par suite, il a été proposé de monter un élément de refroidissement de l'air de suralimentation à la partie interne du répartiteur d'admission. Dans le cas d'un moteur ainsi équipé, le dispositif conforme à l'invention permet d'utiliser cet élément de refroidissement pour refroidir non seulement l'air de suralimentation provenant du turbocompresseur, mais également les gaz recyclés. Il est par ailleurs à noter que dans le cas de moteurs à essence équipés de répartiteurs d'admission d'air en aluminium, la mise en oeuvre d'un refroidissement passif des gaz recyclés, conforme à l'invention, peut également s'avérer nécessaire compte tenu de la température très élevée de ces gaz pouvant aller jusqu'à 800°C. Les caractéristiques du dispositif conforme à l'invention seront décrites plus en détail en se référant au dessin annexé qui est un schéma d'un répartiteur d'admission d'air équipé d'un tel dispositif. Selon la figure, le dispositif de recirculation des gaz d'échappement comporte une conduite de retour 1 dont seule est représentée l'extrémité aval dans le sens du transfert A des gaz d'échappement par laquelle elle se prolonge dans le répartiteur d'admission d'air 2 du moteur. Selon l'exemple représenté sur la figure, ce prolongement de la conduite de retour 1 est en forme de U et comporte deux tronçons parallèles contigus s'étendant sur toute la largeur du répartiteur 2, à savoir un tronçon amont 1 i et un tronçon aval 12. Ces deux tronçons 11, 12 sont fermés au niveau de leur 30 jonction par une cloison 3 formant chicane. Il ne s'agit là bien entendu que d'un mode de réalisation choisi à titre d'exemple et ne présentant aucun caractère limitatif de l'invention. Les gaz recyclés circulant dans le premier tronçon 11 selon 35 les flèches a sont refroidis par l'air frais alimentant le répartiteur selon la flèche b avant de pénétrer dans le second tronçon 12 après avoir subi un changement de direction au niveau de la cloison 3. 4 Ce second tronçon est équipé d'orifices de sortie 4 qui per-mettent d'introduire les gaz recyclés ayant été refroidis dans le premier tronçon 11 dans le répartiteur 2 selon les flèches b. Conformément à l'exemple non limitatif représenté sur la fi- gure, le moteur est équipé de trois cylindres et le second tronçon 12 est équipé de trois orifices de sortie associés chacun à l'un de ces cylindres et positionnés de manière à répartir uniformément les gaz recyclés entre ces cylindres.10 NOMENCLATURE 1 Conduite de retour 11 Tronçon amont 12 Tronçon aval 2 Répartiteur d'admission d'air 3 Cloison 4 Orifices10 REVENDICATIONS1 °) Dispositif de recirculation permettant de recycler une partie des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne dans le répartiteur d'admission d'air de ce moteur, caractérisé en ce qu' il comporte une conduite de retour des gaz d'échappement (1) qui se pro-longe dans le répartiteur (2) à son extrémité aval dans le sens du transfert des gaz recyclés et est équipée à ce niveau d'une série d'orifices de sortie (4) positionnés de façon à répartir ces gaz de façon uniforme entre chacun des cylindres du moteur. 2°) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la conduite de retour (1) des gaz d'échappement se prolonge à son extrémi- té aval, à la partie interne du répartiteur d'admission (2), par un premier tronçon (11) permettant de refroidir les gaz recyclés puis par un second tronçon (12) équipé des orifices de sortie (4) permettant d'introduire les gaz ainsi refroidis dans le répartiteur d'admission d'air (2). 3°) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le répartiteur d'admission d'air (2) est en matière plastique. 4°) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 3 équipant un 25 moteur muni d'un turbocompresseur de suralimentation, caractérisé en ce que le répartiteur d'admission d'air (2) est équipé à sa partie interne d'un refroidisseur de l'air de suralimentation. 30