Brevet FR2958327A1 — publié le 20111007

La présente invention concerne un dispositif de refroidissement pour un circuit de recirculation de gaz d'échappement d'un moteur, notamment de véhicule automobile. Elle concerne également un ensemble d'un circuit de recirculation des gaz d'échappement et d'un tel dispositif de refroidissement. Elle concerne encore un système d'alimentation en gaz d'admission d'un moteur, notamment d'un moteur diesel suralimenté, comprenant circuit d'alimentation en air dudit moteur et un tel ensemble. Actuellement, il est connu de prélever des gaz d'échappement d'un moteur, pour les injecter à l'admission dudit moteur, ceci dans le but de diminuer les émissions polluantes. Ces gaz sont habituellement appelés gaz d'échappement recirculés ou EGR pour « Exhaust Gas Recirculated », selon leur dénomination en anglais. Le flux d'EGR vers l'admission est contrôlé par une vanne et refroidi par un échangeur de chaleur, dit échangeur EGR. Aujourd'hui, l'échangeur EGR et la vanne sont intégrés dans une même boucle de refroidissement. Il a été constaté par le déposant que ceci pose de nombreux problèmes et l'invention se propose de les résoudre. Pour cela, l'invention porte sur un dispositif de refroidissement pour un circuit de recirculation de gaz d'échappement d'un moteur, notamment de véhicule automobile, ledit circuit comprenant une vanne de contrôle de la circulation dudit gaz, ledit dispositif comprenant un échangeur de chaleur, dit échangeur EGR, destiné à permettre un échange de chaleur entre les gaz d'échappement passant dans ledit circuit de recirculation et un fluide de refroidissement, et des moyens de refroidissement de ladite vanne. Selon l'invention, ledit dispositif comprend une boucle de refroidissement, dite haute température conformée pour que lesdits moyens de refroidissement de la vanne soient parcourus par un premier fluide, et une seconde boucle de refroidissement, dite basse température, conformée pour que l'échangeur EGR soit parcouru par un second fluide, prévu à une température inférieure à celle du premier fluide. Par «boucle» on entend ensemble d'équipements, notamment d 'échangeurs, reliés directement entre eux ou par des durits ou équivalent, lesdits équipements et durits étant traversés le fluide parcourant la boucle. Autrement dit, lesdites boucles haute et basse température intègrent respectivement les moyens de refroidissement de la vanne de contrôle de la circulation des EGR et l'échangeur EGR. On dispose ainsi d'une solution permettant de ne pas pénaliser une seule et même boucle de refroidissement et de répartir la chaleur à dissiper de façon optimisée. On diminue également les risques d'encrassement et de formation de condensats au niveau de la vanne. De plus, en limitant, le refroidissement des EGR au niveau de la vanne, on peut disposer d'EGR dont le refroidissement est limité, en particulier en cas de bi passage de l'échangeur EGR, ce qui présente un intérêt pour le démarrage des convertisseurs catalytiques, utilisés dans les lignes d'échappement du moteur, pour la dépollution. Selon différents mode de réalisation : - lesdites boucles haute et basse températures comprennent chacune un échangeur de chaleur, dit radiateur de refroidissement, respectivement, haute et basse température, permettant un échange de chaleur entre un flux d'air ambiant et, respectivement, lesdits premier et second fluides, - la boucle basse température comprend un refroidisseur d'air de suralimentation, ledit refroidisseur d'air permettant un échange de chaleur entre l'air parcourant un circuit d'alimentation en air du moteur et le fluide de ladite boucle basse température, - le refroidisseur d'air de suralimentation, l'échangeur EGR et le radiateur basse température sont montés en série selon le sens d'écoulement du fluide dans la boucle basse température, - la boucle haute température comprend un radiateur de chauffage, ladite boucle étant conformée pour permettre un échange de chaleur entre de l'air traversant ledit radiateur de chauffage et le premier fluide, sortant desdits moyens de refroidissement de la vanne, de façon à réchauffer l'air traversant ledit radiateur de chauffage. L'invention concerne également un ensemble d'un circuit de recirculation des gaz d'échappement, comprenant une vanne de contrôle de la circulation dudit gaz, et d'un dispositif de refroidissement dudit circuit, tel qu'évoqué ci-dessus. Selon un exemple de réalisation, ladite vanne comprend un corps et lesdits moyens de refroidissement de la vanne sont constitués par des canalisations, ménagés dans ledit corps de façon à autoriser la circulation du premier fluide dans ladite vanne. L'invention concerne encore un dispositif d'alimentation en gaz d'admission d'un moteur, notamment d'un moteur diesel suralimenté, comprenant un circuit d'alimentation en air dudit moteur et un ensemble tel que décrit plus haut, le circuit de recirculation de gaz d'échappement débouchant dans ledit circuit d'alimentation en air. Selon des exemples de réalisation: - ledit circuit d'alimentation en air comprend une vanne de contrôle de la circulation de l'air, - ledit système comprend une turbo compresseur présentant une turbine entrainée par les gaz d'échappement du moteur et un compresseur, entrainé par ladite turbine, pour comprimer l'air circulant dans le circuit d'alimentation, ledit circuit de recirculation des gaz d'échappement prélevant les gaz d'échappement en amont de la turbine et les introduisant dans le circuit d'alimentation en air en aval du compresseur. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description suivante qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter, accompagnée des dessins joints parmi lesquels : - les figures 1 et 2 illustrent respectivement, de façon schématique, un exemple de boucle haute et basse température d'un dispositif de refroidissement conforme à l'invention, - la figure 3 illustre de façon schématique un exemple de système d'alimentation en gaz d'admission d'un véhicule, conforme à l'invention et associé au dispositif de refroidissement illustré aux figures 1 et 2. Comme illustré aux figures 1 et 2, l'invention concerne un dispositif de refroidissement pour un circuit de recirculation de gaz d'échappement d'un moteur 1, notamment moteur thermique, par exemple Diesel, de véhicule automobile. Comme il est détaillé plus bas, ledit circuit comprend une vanne 2 de contrôle de la circulation dudit gaz. Ladite vanne 2 est prévue, par exemple, pour permettre une régulation de débit des EGR traversant ledit circuit. Le dispositif conforme à l'invention comprend un échangeur de chaleur 3, dit échangeur EGR, destiné à permettre un échange de chaleur entre les gaz d'échappement passant dans ledit circuit de recirculation et un fluide de refroidissement, et des moyens 4 de refroidissement de ladite vanne 1 de contrôle de la circulation des EGR. Selon l'invention, ledit dispositif comprend une boucle 5 de refroidissement, dite haute température, illustrée plus précisément à la figure 1, parcourue par un premier fluide. Elle est conformée, par exemple, de façon à refroidir ledit moteur 1 et pourra comprendre un radiateur de refroidissement 6, dit radiateur de refroidissement haute température, permettant un échange de chaleur entre un flux d'air ambiant et ledit premier fluide. Ladite boucle de refroidissement haute température comprend en outre, par exemple, un boîtier de sortie d'eau 7, un thermostat 8 et une pompe 9. Le boîtier de sortie d'eau 7 est monté directement sur le moteur 1 et relié par une canalisation 10 au radiateur de refroidissement haute température 6. Une canalisation 11 est prévue entre le radiateur de refroidissement haute température 6 et une entrée 1 a dudit premier fluide dans le moteur 1. La pompe 9 est prévue sur la canalisation 11 reliant le radiateur de refroidissement haute température 6 et le moteur 1, et le thermostat 8 est prévu sur la canalisation 10 reliant le boîtier de sortie d'eau 7 et le radiateur de refroidissement haute température 6. La pompe 9 provoque une circulation de fluide à travers ledit moteur 1 où le premier fluide refroidit le moteur en se chargeant en calories. Le premier fluide pénètre ensuite dans le boîtier de sortie d'eau 7 et, si le thermostat 8 est ouvert, parcoure la canalisation 10 reliant le boîtier de sortie d'eau 7 et le radiateur de refroidissement haute température 6. Il pénètre ensuite dans ledit radiateur de refroidissement haute température 6 où il est refroidi avant de retourner au moteur par la conduite 11 reliant le radiateur de refroidissement haute température 6 et le moteur 1. Le dispositif conforme à l'invention comprend également une seconde boucle 12 de refroidissement, dite basse température, détaillée à la figure 2, parcouru par un second fluide. Ladite boucle basse température comprend, par exemple, un radiateur de refroidissement 13, dit radiateur de refroidissement basse température, permettant un échange de chaleur entre un flux d'air ambiant et le second fluide, prévu circulant dans ledit radiateur. Selon l'invention, ladite boucle haute température 5 est conformée pour que lesdits moyens 4 de refroidissement de la vanne 2 de contrôle de la circulation des EGR soient parcourus par le premier fluide et ladite seconde boucle est conformée pour que l'échangeur EGR 3 soit parcouru par ledit second fluide, prévu à une température inférieure à celle du premier fluide. On améliore ainsi le fonctionnement d'ensemble du dispositif en assignant à la vanne et à l'échangeur un circuit de refroidissement distinct l'un de l'autre et qui pourra donc être plus approprié. Lesdits premier et second fluides sont, par exemple, des fluides caloporteurs de même nature chimique, tels que de l'eau additionnée de glycol. Selon l'exemple de réalisation illustré, lesdites boucles haute et basse températures 5, 12 sont indépendantes et ne communiquent pas entre elles. Il pourra cependant être prévu que lesdites boucles communiquent entre elles, notamment dans le but de partager les capacités de dissipation de chaleur des radiateurs de refroidissement haute et basse température 6, 13. Lesdits radiateurs 6, 13 haute et basse température sont positionnés l'un par rapport à l'autre, par exemple de façon à ce qu'ils soient traversés, en série, par un même flux d'air. Autrement dit, ils sont placés l'un derrière l'autre dans le sens d'écoulement du flux d'air. Cela étant, ils pourraient aussi être disposés l'un en dessous de l'autre. Ils forment, par exemple, un module pouvant être rapporté de façon monobloc, à l'avant du véhicule. Si l'on revient à la boucle haute température 5, celle-ci pourra en outre comprendre une voie 14 de bipasse du radiateur haute température 6, reliant le boitier de sortie d'eau 7 et l'entrée 1 a du premier fluide dans le moteur 1. Ladite voie de bipasse 14 est destinée à être parcourue par ledit premier fluide lorsque le thermostat 8 est fermé, c'est-à-dire, lorsque le moteur 1 n'a pas besoin d'être refroidi. Selon le mode de réalisation illustré, la boucle haute température 5 comprend aussi un radiateur de chauffage 15. Il s'agit, par exemple, d'un radiateur de chauffage d'une installation de climatisation de l'habitacle du véhicule automobile. Ladite boucle 5 est conformée pour permettre un échange de chaleur entre de l'air traversant ledit radiateur de chauffage 15 et le premier fluide, sortant desdits moyens de refroidissement 4 de la vanne 2, de façon à réchauffer l'air traversant ledit radiateur de chauffage. Selon l'exemple illustré, ladite boucle haute température 5 comprend une conduite 16, reliant, d'une part, l'entrée la du premier fluide dans le moteur et, d'autre part, une entrée du premier fluide dans la vanne 2 et une entrée du premier fluide dans le radiateur de chauffage 15. Elle comprend aussi une conduite 17, reliant, d'une part, une sortie du premier fluide de la vanne 2 et une sortie du premier fluide du radiateur de chauffage 15, et, d'autre part, le boîtier de sortie d'eau 7. Autrement dit la vanne 2 et le radiateur de chauffage 15 sont placés en parallèle selon le sens d'écoulement du premier fluide. Les calories dissipées par la vanne 2 dans le circuit pourront ainsi atteindre le radiateur de chauffage 15, en particulier par la voie bipasse 14. Si l'on revient maintenant à la boucle basse température 12, celleùci pourra comprendre une pompe basse température 18 pour assurer la circulation du second fluide. Ladite boucle basse température 12 comprend en outre, par exemple, un refroidisseur d'air de suralimentation 19. Ce dernier est destiné à permettre un échange de chaleur entre l'air parcourant un circuit d'alimentation en air du moteur 1 et le fluide de ladite boucle 12 basse température. Selon l'exemple de réalisation illustré, le refroidisseur d'air de suralimentation 19, l'échangeur EGR 2 et le radiateur basse température 13 sont montés en série selon le sens d'écoulement du fluide dans la boucle basse température 12. L'invention concerne aussi un ensemble d'un circuit de recirculation des gaz d'échappement, comprenant une vanne 2 de contrôle de la circulation dudit gaz, et d'un dispositif de refroidissement dudit circuit, tel que décrit plus haut. Ladite vanne 2 comprend, par exemple, un corps et lesdits moyens 4 de refroidissement de la vanne 2 sont constitués par des canalisations, non représentées, ménagés dans ledit corps de façon à autoriser la circulation du premier fluide dans ladite vanne 2. Comme illustré à la figure 3, la vanne 2 et l'échangeur EGR sont montés en série, dans cet ordre, selon le sens d'écoulement des EGR. Bien que cela ne soit pas représenté, il pourra être prévu une canalisation permettant aux EGR de bipasser l'échangeur EGR, et une vanne, dite bipasse, ouvrant ou fermant ladite canalisation de bipasse. Pour son refroidissement, ladite vanne bipasse pourra être intégrée à ladite boucle haute température. L'invention concerne encore un système d'alimentation en gaz d'admission d'un moteur, notamment d'un moteur diesel suralimenté. En se reportant à nouveau à la figure 3, on constate que ledit système d'alimentation comprend un circuit 20 d'alimentation en air dudit moteur et un ensemble tel que décrit plus haut. Le circuit de recirculation de gaz d'échappement dudit ensemble, illustré 21, débouche dans ledit circuit 20 d'alimentation en air, par exemple au niveau d'un collecteur 22 de répartition des gaz d'admission dans le moteur 1. Ledit circuit d'alimentation en air comprend, par exemple, une vanne 23 de contrôle de la circulation de l'air, assurant, notamment, une régulation du débit d'air et/ou participant à la régulation du débit d'EGR, en commun avec la vanne 2 du circuit 21 de recirculation des gaz d'échappement. Ledit système pourra en outre comprendre un turbo compresseur 24 présentant une turbine 25, situé dans la voie 26 de passage des gaz ~o d'échappement sortant du moteur 1 et entrainée par ceux-ci, et un compresseur 27, entrainé par ladite turbine 25, pour comprimer l'air circulant dans le circuit d'alimentation. Ledit circuit de recirculation des gaz d'échappement 21 prélève les gaz d'échappement en amont de la turbine 25 et les introduit dans le circuit 20 d'alimentation en air en aval du compresseur 15 27. Dans ledit circuit 20 d'alimentation en air, le refroidisseur d'air de suralimentation 19 et la vanne 23 de contrôle de la circulation de l'air sont prévus, par exemple, en série, dans cet ordre, selon le sens d'écoulement de l'air dans ledit circuit d'admission 20, ceci entre la turbine 27 et le point 20 d'injection des EGR dans ledit circuit d'alimentation 20. REVENDICATIONS1. Dispositif de refroidissement pour un circuit (21) de recirculation de gaz d'échappement d'un moteur (1), notamment de véhicule automobile, ledit circuit comprenant une vanne (2) de contrôle de la circulation dudit gaz, ledit dispositif comprenant un échangeur de chaleur (3), dit échangeur EGR, destiné à permettre un échange de chaleur entre les gaz d'échappement passant dans ledit circuit de recirculation (21) et un fluide de refroidissement, et des moyens (4) de refroidissement de ladite vanne, caractérisé par le fait ledit dispositif comprend une boucle (5) de refroidissement, dite haute température conformée pour que lesdits moyens (4) de refroidissement de la vanne soient parcourus par un premier fluide, et une seconde boucle (12) de refroidissement, dite basse température, conformée pour que l'échangeur EGR (3) soit parcouru par un second fluide, prévu à une température inférieure à celle du premier fluide. 2. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel lesdites boucles haute et basse températures (5, 12) comprennent chacune un échangeur de chaleur (6, 13), dit radiateur de refroidissement, respectivement, haute et basse température, permettant un échange de chaleur entre un flux d'air ambiant et, respectivement, lesdits premier et second fluides. 3. Dispositif selon la revendication 2 dans lequel la boucle basse température comprend un refroidisseur d'air de suralimentation (19), ledit refroidisseur d'air permettant un échange de chaleur entre l'air parcourant un circuit d'alimentation en air du moteur et le fluide de ladite boucle basse température. 4. Dispositif selon la revendication 3 dans lequel le refroidisseur d'air de suralimentation (19), l'échangeur EGR (3) et le radiateur basse température (13) sont montés en série, selon le sens d'écoulement du fluide dans la boucle basse température. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la boucle haute température comprend un radiateur de chauffage (15), ladite boucle étant conformée pour permettre un échange de chaleur 10 entre de l'air traversant ledit radiateur de chauffage (15) et le premier fluide, sortant desdits moyens de refroidissement (4) de la vanne, de façon à réchauffer l'air traversant ledit radiateur de chauffage. 6. Ensemble d'un circuit (21) de recirculation des gaz d'échappement, comprenant une vanne (2) de contrôle de la circulation dudit gaz, et d'un dispositif de refroidissement dudit circuit, selon l'une quelconque des revendications précédentes. 7. Ensemble selon la revendication 6 dans lequel ladite vanne (2) comprend un corps et lesdits moyens (4) de refroidissement de la vanne (2) sont constitués par des canalisations, ménagés dans ledit corps.de façon à autoriser la circulation du premier fluide dans ladite vanne. 8. Système d'alimentation en gaz d'admission d'un moteur, notamment d'un moteur diesel suralimenté, comprenant un circuit (20) d'alimentation en air dudit moteur et un ensemble selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, le circuit (21) de recirculation de gaz d'échappement débouchant dans ledit circuit (20) d'alimentation en air. 9. Système selon la revendication 8 dans lequel ledit circuit d'alimentation en air comprend une vanne (23) de contrôle de la circulation de l'air. 10 Système selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9 comprenant une turbo compresseur (24) présentant une turbine (25), entraînée par les gaz d'échappement du moteur, et un compresseur (27), entrainé par ladite turbine (25), pour comprimer l'air circulant dans le circuit d'alimentation (20), ledit circuit (21) de recirculation des gaz d'échappement prélevant les gaz d'échappement en amont de la turbine (25) et les introduisant dans le circuit d'alimentation en air en aval du compresseur (27).