Brevet FR2972494A1 — publié le 20120914

GROUPE MOTO-PROPULSEUR AVEC CIRCUIT PNEUMATIQUE COMPRENANT UN PIQUAGE DANS LE REPARTITEUR D'ADMISSION, PROCEDE ET VEHICULE CORRESPONDANTS [0001 La présente invention concerne un groupe moto-propulseur avec un module de recirculation des gaz d'échappement et un circuit pneumatique comprenant un piquage dans le répartiteur d'admission. L'invention concerne aussi un procédé d'actionnement d'une vanne de court-circuit dans le module de recirculation des gaz d'échappement. L'invention concerne encore un véhicule automobile comprenant le groupe moto-propulseur précédent ou comprenant un calculateur mettant en oeuvre le procédé précédent. [0002] Dans le domaine de l'industrie automobile, le fonctionnement des moteurs diesel suralimentés bénéficie avantageusement de la ré-aspiration d'une partie des gaz d'échappement. Cette ré-aspiration est réalisée à l'aide d'un module de recirculation des gaz d'échappement. Ce module est plus connu sous la terminologie module EGR qui provient de l'expression anglaise Exhaust Gas Recirculation. Dans la suite de ce document les expressions "module de recirculation des gaz" et "module EGR" sont utilisées indifférement. [0003] La figure 1 montre un synoptique de positionnement du module EGR par rapport à un moteur à combustion interne. Le module EGR permet d'améliorer la dépollution des gaz d'échappement 90. Le module EGR 70 comprend classiquement un circuit EGR (non représenté) muni d'une vanne de contrôle (non représentée) de la recirculation des gaz d'échappement 90. La vanne de contrôle est classiquement pilotée électriquement par un calculateur 78. Le module EGR 70 peut aussi comprendre un échangeur (non représenté) de refroidissement des gaz d'échappement recirculé 92 avant leur réinjection à l'admission du moteur à combustion interne 80. Lorsque le circuit EGR est équipé d'un tel échangeur (appelé échangeur EGR dans la suite du document), il peut aussi comprendre une fonction by pass d'échangeur. Cette fonction de by pass correspond à une fonction de court-circuit de l'échangeur EGR dans le circuit EGR. Le court-circuit permet de ne pas refroidir des gaz d'échappement 90 déjà froids lors de la phase de montée en température du moteur à combustion interne 80. Cette fonction de court-circuit est mise en oeuvre à l'aide d'une vanne de court-circuit. Cette vanne de court-circuit peut être contrôlée pneumatiquement, c'est à dire à l'aide d'un circuit à vide, encore appelé circuit pneumatique. [0004] La figure 2 représente un circuit pneumatique 20 de contrôle de la vanne de court-circuit 74 de l'échangeur EGR. La vanne de court-circuit 74 présente une position fermée (en trait plein) et une position ouverte (en traits pointillés). La vanne de court-circuit 74 est actionnée selon la pression du fluide dans le poumon 72. Lorsque la pression du poumon 72 est égale à l'atmosphère (soit 105 Pa), la vanne de court-circuit 74 reste en position fermée. La position fermée correspond donc ici à une position de repos de la vanne 74. Lorsque le poumon 72 est en dépression, c'est à dire à une pression inférieure à l'atmosphère, la vanne de court-circuit 74 est actionnée de la position fermée à la position ouverte. La dépression fournie au poumon peut provenir de la pompe à vide 22 qui est reliée au circuit pneumatique 20. La fourniture de la dépression au poumon 72 est sélective par l'intermédiaire d'une électrovanne 76 contrôlée par le calculateur 78. La pompe à vide 22 est entraînée par le moteur à combustion interne 80 lorsque le moteur est en fonctionnement. Cependant il peut être utile de maintenir la dépression dans le circuit pneumatique 20 même après que le moteur à combustion interne 80 ait été arrêté. Un tel maintien de la dépression à l'arrêt du moteur à combustion interne 80 permet avantageusement un actionnement de la vanne de court-circuit 74 juste après l'arrêt d'utilisation du véhicule automobile. [0005i En effet, du fait de la circulation de gaz d'échappement 92 dans le module EGR et la présence du phénomène de thermophorèse (avec les parois froides de l'échangeur EGR ou du corps du module EGR), les gaz 92 peuvent se coller aux parois immobiles et mobiles de la vanne de court-circuit 74. De tel dépôts peuvent engendrer une altération de la fonction voire un blocage complet de la vanne de court-circuit 74. Pour éviter ce risque, le calculateur 78 demande trois activations successives (3 cycles de fermeture et ouverture) de la vanne de court-circuit 74, après l'arrêt du moteur 80 pour décoller les dépôts de gaz. Le maintien de la dépression dans le circuit pneumatique 20 à l'arrêt du moteur 80 permet de réaliser ces activations. [0006] Les documents EP 1 233 897, FR 2 790 224 et FR 2 796 908 proposent des circuits pneumatiques associés avec des groupes moto-propulseur. Ces circuits pneumatiques proposés sont notamment munis d'une réserve de vide. En référence à la figure 2, la présence d'une telle réserve de vide 60 dans le circuit pneumatique 20 permet de fournir la quantité de vide suffisante pour les trois activations de la vanne 74 après l'arrêt du moteur 80. La réserve de vide 60 fonctionne comme une réserve tampon compensant l'absence de nouvelle aspiration par la pompe à vide 22 à l'arrêt du moteur 80. Cependant les circuits pneumatiques proposés présentent tous un encombrement trop important ce qui pose des difficultés d'implantation dans le groupe moto-propulseur ou dans le véhicule automobile. Une telle complexité d'implantation peut notamment entraîner des surcoûts de réalisation. [000n Il existe donc un besoin pour un groupe moto-propulseur avec un circuit pneumatique moins encombrant. [0008] Pour cela l'invention propose un groupe moto-propulseur comprenant : - un moteur à combustion interne muni d'un répartiteur d'admission et d'un module de recirculation des gaz d'échappement issus du moteur, le module de recirculation des gaz d'échappement comprenant un échangeur thermique de refroidissement des gaz et une vanne de court-circuit de l'échangeur thermique ; une pompe à vide entraînée par le moteur à combustion interne ; et - un circuit pneumatique d'activation de la vanne de court-circuit, la pression dans le circuit pneumatique étant maintenue par la pompe à vide lors du fonctionnement du moteur à combustion interne ; dans lequel le circuit pneumatique comprend un piquage dans le répartiteur d'admission du moteur à combustion interne le piquage étant adapté à maintenir la pression du circuit pneumatique à l'arrêt du moteur à combustion interne. [0009 Selon une variante, le circuit pneumatique comprend : - un conduit principal entre la pompe à vide et la vanne de court-circuit de l'échangeur ; et ^ un raccord trois voies entre le conduit principal et le piquage dans le répartiteur d'admission. [oolo] Selon une variante, le circuit pneumatique comprend, dans le raccord trois voies ou dans le piquage, un clapet poussé en position de fermeture lorsque la pression du répartiteur d'admission est supérieure à la pression dans le conduit principal. [0011] Selon une variante, le circuit pneumatique est dépourvu d'une réserve de vide. [0012] Selon une variante, le circuit pneumatique comprend en outre : - un poumon de vanne de court-circuit ; et - un actionneur de commande pneumatique de la vanne de court-circuit ; le poumon étant relié fluidiquement à la pompe à vide de façon sélective par l'intermédiaire de l'actionneur de commande pneumatiqueen court circuit. [0013] Selon une variante, l'actionneur de commande pneumatique de la vanne de court-circuit est contrôlé par un calculateur de contrôle du moteur à combustion interne. [0014] L'invention propose aussi un procédé d'actionnement d'une vanne de court- circuit dans le groupe moto-propulseur précédent, le procédé comprenant : - lors du fonctionnement du moteur à combustion interne, le maintien de la pression du circuit pneumatique du fait de l'entraînement de la pompe à vide par le moteur à combustion interne ; le procédé étant caractérisé en ce que, lors de l'arrêt du moteur à combustion interne, la pression du circuit pneumatique est maintenue par le piquage du circuit pneumatique dans le répartiteur d'admission. [0015] Selon une variante, à la suite de l'arrêt du moteur à combustion interne, la pression du répartiteur d'admission passe sous les 750 hPa en moins de 300ms. [0016] Selon une variante, le procédé comprend en outre, à l'arrêt du moteur à combustion interne, plusieurs actionnements successifs de la vanne de court-circuit, au moins un des actionnements de la vanne de court-circuit étant réalisé à l'aide de la dépression du répartiteur d'admission du moteur à combustion interne. [0017] L'invention propose en outre un véhicule automobile comprenant un groupe moto-propulseur et un calculateur, le groupe moto-propulseur étant le groupe moto-propulseur précédent ou le calculateur étant apte à mettre en oeuvre le procédé d'actionnement de la vanne de court-circuit précédent. [oo1s] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en référence aux dessins qui montrent : - figure 1, un synoptique de positionnement du module de recirculation des gaz d'échappement par rapport à un moteur à combustion interne ; figure 2, une représentation schématique d'un circuit pneumatique selon l'art antérieur ; - figure 3, une représentation schématique d'un circuit pneumatique du groupe moto-propulseur proposé. Il est proposé un groupe moto-propulseur comprenant un moteur à combustion interne. Il est fait référence à la figure 1 précédemment décrite pour illustrer la description du moteur à combustion interne 80 dans le groupe moto-propulseur proposé. Le moteur à combustion interne 80, encore appelé moteur thermique, est muni d'un répartiteur d'admission 28 et d'un module de recirculation des gaz d'échappement issus du moteur 80. Le répartiteur d'admission 28 est aussi désigné par le terme plénum. Le module de recirculation des gaz correspond au module EGR 70 précédemment décrit. Ainsi le module EGR peut comprendre une vanne (non représentée) d'ouverture et fermeture de la recirculation des gaz d'échappement. En outre, le module EGR 70 du groupe moto-propulseur proposé comprend un échangeur thermique (non représenté) de refroidissement des gaz recirculés 92 et une vanne de court-circuit de cet échangeur thermique. La faculté de court-circuit de l'échangeur permet d'améliorer la dépollution des gaz d'échappement du moteur à combustion interne. [0019] Le groupe moto-propulseur proposé comprend en outre une pompe à vide et un circuit pneumatique dont la pression est maintenue par la pompe à vide. La pompe à vide permet d'abaisser la pression du circuit pneumatique en dessous de l'atmosphère, c'est-à-dire en dessous de 105 Pa. Dans la suite de ce document, le terme dépression désigne une pression inférieure à l'atmosphère. [0020] La figure 3 montre un mode de réalisation du circuit pneumatique dans le groupe moto-propulseur proposé. Les organes communs à la figure 2 et à la figure 3 sont référencés par les mêmes signes de référence. Le circuit pneumatique 20 assure une fonction d'activation de la vanne 74 de court-circuit de l'échangeur EGR (non représenté). Cependant le circuit pneumatique 20 n'est de préférence pas dédié uniquement à la commande de la vanne 74 de court-circuit. Ainsi lors d'une utilisation du groupe moto-propulseur proposé dans un véhicule automobile, le circuit pneumatique 20 peut assurer avantageusement d'autres fonctions comme l'amplification de la force de freinage ou le pilotage du turbocompresseur. [0021] La pompe à vide 22 étant classiquement entraînée par le moteur à combustion interne 80, la dépression dans le circuit pneumatique 20 est maintenue lors du fonctionnement du moteur à combustion interne 80. Ainsi pour des besoins d'activation du court-circuit lors du fonctionnement du moteur 80, le pilotage de la vanne 74 se fait grâce à la pompe à vide 22 reliée au circuit 20. A l'arrêt du moteur 80, la pompe à vide 22 est arrêtée. Malgré l'arrêt de la pompe à vide 22, le volume des canaux du circuit pneumatique 20 peut être suffisant pour permettre d'activer une première fois la vanne 74 de court-circuit dans le cadre des trois activations préventives de la vanne 74 contre les dépôts de gaz. [0022] Le circuit pneumatique 20 dans le groupe moto-propulseur proposé comprend en outre un piquage dans le répartiteur d'admission 28 du moteur à combustion interne 80. Le piquage dans le répartiteur d'admission 28 est adapté à maintenir la pression du circuit pneumatique 20 à l'arrêt du moteur. Le maintien de la pression du circuit 20 correspond à un maintien suffisant de la dépression dans le circuit 20 pour permettre de réaliser les activations restantes de la vanne 74 parmi les trois activations successives de prévention contre le dépôt de gaz. En référence à la figure 1, le maintien suffisant de la dépression à l'arrêt du moteur 80 est créé naturellement lors de l'étouffement du moteur 80 par la fermeture du boîtier doseur 88 en amont du répartiteur d'admission 28. [0023] En résumé, à l'arrêt du moteur 80, les trois activations successives de la vanne 74 de court-circuit EGR pour la prévention de son encrassement sont réalisées d'une part par le volume du circuit pneumatique 20 et d'autre part par le piquage dans le répartiteur d'admission 28. Le circuit pneumatique 20 peut alors être dépourvu de toute réserve de vide 60 telle qu'illustré en figure 2 et telle que décrite dans les documents EP 1 233 897, FR 2 790 224 et FR 2 796 908. En l'absence d'une réserve de vide, l'encombrement du circuit pneumatique 20 est diminué. [0024] En définitive, le groupe moto-propulseur proposé comprend un circuit 10 pneumatique moins encombrant. [0025] L'invention propose aussi un procédé d'actionnement de la vanne 74 de court-circuit dans le groupe moto-propulseur proposé. Tel que précédemment décrit, lors du fonctionnement du moteur à combustion interne 80, la dépression du circuit pneumatique 20 est maintenue du fait de l'entraînement de la pompe à vide 15 22 par le moteur à combustion interne 80. Selon le procédé proposé lors de l'arrêt du moteur à combustion interne 80, la pression du circuit pneumatique est maintenue par le piquage du circuit pneumatique 20 dans le répartiteur d'admission 28. Le procédé proposé permet, à l'arrêt du moteur 80, plusieurs actionnements successifs de la vanne 74, au moins un des actionnements de la vanne 74 étant 20 réalisé à l'aide de la dépression du répartiteur d'admission 28 du moteur 80. [0026] L'invention se rapporte encore à un véhicule automobile comprenant un groupe moto-propulseur et un calculateur. Le groupe moto-propulseur correspond avantageusement au groupe moto-propulseur précédemment décrit et le calculateur est avantageusement apte à mettre en oeuvre le procédé précédent. 25 [0027] En référence à la figure 3, le circuit pneumatique 20 proposé comprend un conduit principal 26 entre la pompe à vide 22 et la vanne 72 de court-circuit de l'échangeur EGR. Un raccord trois voies 32 est alors prévu entre le conduit principal 26 et le piquage 30 dans le répartiteur d'admission 28. Il est avantageux que le raccord trois voies 32 ou le piquage 30 comprenne un clapet 24. La figure 3 30 représente le clapet 24 dans le piquage 30. Cependant le clapet 24 peut également être intégré dans le raccord trois voies 32. [0028] Le clapet 24 est poussé en position de fermeture lorsque la pression du répartiteur d'admission 28 est supérieure à la pression dans le conduit principal 28. Ainsi en mode normal, c'est-à-dire lors du fonctionnement du moteur 80, le clapet 24 est d'un coté poussé par la surpression dans le répartiteur d'admission 28 et d'un autre côté aspiré par le vide dans le conduit principal 26. Le clapet 24 réalise alors une étanchéité pour isoler la dépression du circuit 20. [0029] A l'arrêt du moteur, la première activation de la vanne 74 de court-circuit rapproche la pression du circuit pneumatique 20 de l'atmosphère. En même temps, la dépression dans le répartiteur d'admission 28 passe sous les 700 hPa en moins de 300ms. Une telle différence de pression entre le répartiteur d'admission 28 et le conduit principal 26 du circuit pneumatique 20 permet l'ouverture du clapet 24. Le clapet 24 étant ouvert, les pressions du conduit principal 26 et du répartiteur d'admission 28 s'équilibrent en une dépression suffisante pour réactiver plusieurs fois la vanne 74. [0030] En d'autres termes, quand le moteur 80 fonctionne, le clapet 24 est sur son étanchéité, car le clapet est aspiré par la pompe à vide 22 et poussé par la pression du répartiteur d'admission 28 pour éviter toute fuite. Lorsque le calculateur demande l'ouverture de la vanne 74 à l'arrêt du moteur 80, le clapet 24 se déplace vers le répartiteur d'admission 28 du fait de la chute de dépression dans le circuit de vide et de la forte dépression dans le répartiteur d'admission 28. Ainsi la dépression redevient importante dans le circuit de vide, permettant alors la poursuite des activations de la vanne 74. [0031] De façon conforme à la figure 2, le circuit pneumatique 20 de la figure 3 peut comprendre un poumon 72 de vanne de court-circuit 74 et un actionneur de commande pneumatique de la vanne 74. Le poumon 72 est relié fluidiquement à la pompe à vide 22 de façon sélective par l'intermédiaire de l'actionneur. L'actionneur correspond alors à l'électrovanne 76 précédemment décrite. L'actionneur peut ainsi être contrôlé par le calculateur 78 de contrôle du moteur à combustion interne 80. Ainsi en l'absence d'activation de la vanne 74, le poumon 72 est à l'atmosphère c'est-à-dire que sa pression est égale à 105 Pa pour une altitude proche de Om au-dessus du niveau de la mer. Cette configuration correspond à la position représentée en figures 2 et 3. Dans le cas où la vanne 74 doit être activée, l'électrovanne 76 est déplacée de la gauche vers la droite des figures 2 et 3, entraînant la mise en dépression du poumon 72, ce qui active la vanne 74. [0032] Le moteur à combustion interne est de préférence un moteur de type Diesel. De retour à la figure 1, le moteur à combustion interne 80 admet un mélange de gaz recirculé 92 avec un dosage d'air 98 à une température T2' et une pression P2'. Ce dosage est réalisé par le doseur 88. L'air 98 provient de l'environnement extérieur au groupe moto-propulseur, cet air 98 correspond alors à de l'air ambiant à une température TO et une pression PO qui est la pression de l'atmosphère. Cet air 98 est filtré et son débit est mesuré à l'aide d'un ensemble 82 formé d'un filtre à air et d'un débitmètre. L'air 98 rentre alors dans le turbocompresseur 84 avec une pression P1 et une température T1 pour en ressortir avec une pression P2 et une température T2. L'air 98 passe ensuite dans un refroidisseur d'air de suralimentation 86 (connu sous l'abréviation RAS) pour arriver à une pression P2+ et une température T2+ en amont du doseur 88. En aval du moteur 80, les gaz d'échappement, à une pression P3 et une température T3, sont en parties recirculés par l'intermédiaire du module EGR 70. Pour le reste ces gaz d'échappement 90 sont envoyés dans le turbocompresseur 84 dont ils ressortent avec une pression P4 et une température T4. Les gaz d'échappement 90 sont alors traités par un ensemble de dépollution 94 formé, par exemple, d'un catalyseur d'oxydation et d'un filtre à particules. Après leur dépollution, les gaz sont à une température T5 et à une pression P5 et peuvent être relâchés dans l'atmosphère par l'intermédiaire de la ligne d'échappement 96. REVENDICATIONS1. Un groupe moto-propulseur comprenant : - un moteur à combustion interne (80) muni d'un répartiteur d'admission (28) et d'un module (70) de recirculation des gaz d'échappement (90) issus du moteur (80), le module (70) de recirculation des gaz d'échappement comprenant un échangeur thermique de refroidissement des gaz et une vanne (74) de court-circuit de l'échangeur thermique ; - une pompe à vide (22) entraînée par le moteur à combustion interne ; et un circuit pneumatique (20) d'activation de la vanne (74) de court-circuit, la pression dans le circuit pneumatique (20) étant maintenue par la pompe à vide (22) lors du fonctionnement du moteur à combustion interne (80) ; le groupe moto-propulseur étant caractérisé en ce que le circuit pneumatique (20) comprend un piquage (30) dans le répartiteur d'admission (28) du moteur à combustion interne (28) le piquage (30) étant adapté à maintenir la pression du circuit pneumatique (20) à l'arrêt du moteur à combustion interne (80). 2. Le groupe moto-propulseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit pneumatique (20) comprend : - un conduit principal (26) entre la pompe à vide (22) et la vanne (74) de court- circuit de l'échangeur ; et - un raccord trois voies (32) entre le conduit principal (26) et le piquage (30) dans le répartiteur d'admission (28). 3. Le groupe moto-propulseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit pneumatique (20) comprend, dans le raccord trois voies (32) ou dans le piquage (30), un clapet (24) poussé en position de fermeture lorsque la pression du répartiteur d'admission (28) est supérieure à la pression dans le conduit principal (26). 4. Le groupe moto-propulseur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit pneumatique (20) est dépourvu d'une réserve de vide. 5. Le groupe moto-propulseur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le circuit pneumatique (20) comprend en outre : - un poumon (72) de vanne de court-circuit ; et- un actionneur (76) de commande pneumatique de la vanne (74) de court-circuit , le poumon (72) étant relié fluidiquement à la pompe à vide (22) de façon sélective par l'intermédiaire de l'actionneur (76) de commande pneumatique en court-circuit. 6. Le groupe moto-propulseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'actionneur (76) de commande pneumatique de la vanne (74) de court-circuit est contrôlé par un calculateur (78) de contrôle du moteur à combustion interne (80). 7. Un procédé d'actionnement d'une vanne (74) de court-circuit dans un groupe moto-propulseur selon l'une des revendications 1 à 6, le procédé comprenant : - lors du fonctionnement du moteur à combustion interne (80), le maintien de la pression du circuit pneumatique (20) du fait de l'entraînement de la pompe à vide (22) par le moteur à combustion interne (80) ; - le procédé étant caractérisé en ce que, lors de l'arrêt du moteur à combustion interne (80), la pression du circuit pneumatique (20) est maintenue par le piquage (30) du circuit pneumatique (20) dans le répartiteur d'admission (28). 8. Le procédé d'actionnement selon la revendication 7, caractérisé en ce que, à la suite de l'arrêt du moteur à combustion interne (80), la pression du répartiteur d'admission (28) passe sous les 750 hPa en moins de 300ms. 9. Le procédé d'actionnement selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, à l'arrêt du moteur à combustion interne (80), plusieurs actionnements successifs de la vanne (74) de court-circuit, au moins un des actionnements de la vanne (74) de court-circuit étant réalisé à l'aide de la pression du répartiteur d'admission (28) du moteur à combustion interne (80). 10. Un véhicule automobile comprenant un groupe moto-propulseur et un calculateur (78), le véhicule étant caractérisé en ce que le groupe moto-propulseur est le groupe moto-propulseur selon l'une des revendications 1 à 6 ou en ce que le calculateur (78) est apte à de mettre en oeuvre le procédé d'actionnement de la vanne (74) de court-circuit selon l'une des revendication 7 à 9.