Brevet FR3010447A1 — publié le 20150313

SYSTEME DE RECUPERATION ET D'EVACUATION DE CONDENSAT GENERE PAR UN DISPOSITIF EQUIPANT UN VEHICULE AUTOMOBILE [0001] L'invention porte sur un système de récupération et d'évacuation de condensat généré par un dispositif équipant un véhicule automobile, comme par exemple un évaporateur de circuit de climatisation ou un système de recirculation des gaz d'échappement connu sous l'acronyme anglo-saxon de EGR pour "Exhaust Gas Recirculation". [0002] Plus précisément, les systèmes EGR, tels que celui décrit dans le document US2009/0308070, comportent une ligne de recirculation des gaz d'échappement apte à réinjecter des gaz d'échappement issus de la chambre de combustion d'un des cylindres à l'intérieur du collecteur d'admission du moteur. Un tel système permet ainsi de réduire les rejets de polluants pénétrant dans la ligne d'échappement. [0003] Toutefois, lorsque le moteur démarre après avoir été à l'arrêt pendant une longue période, les gaz d'échappement du moteur qui atteignent rapidement des températures élevées (de l'ordre de 300°C) se retrouvent en contact avec des parois de la ligne EGR à température ambiante, ce qui engendre une condensation de liquide dans les points bas de la ligne de recirculation. Ce phénomène se trouve amplifié dans le cas où un refroidisseur est monté sur la ligne de recirculation des gaz d'échappement. Le liquide issu de la condensation des gaz d'échappement s'introduit à l'admission, si bien que son accumulation dans la ligne d'entrée d'air pourra constituer un risque d'endommagement des constituants du moteur thermique. [0004] Par ailleurs, dans les circuits de climatisation, il est connu que l'air chaud se condense lorsqu'il entre en contact avec l'évaporateur pour son refroidissement avant diffusion à l'intérieur de l'habitacle du véhicule. Le condensat résultant est alors susceptible de se répandre sur le sol lors du roulage du véhicule mais aussi pendant que le véhicule est à l'arrêt, ce qui peut susciter des doutes de la part du conducteur quant au fonctionnement correct de son véhicule. [0005] L'invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant un système de récupération et d'évacuation de condensat généré par un dispositif équipant un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un réservoir adapté à collecter ledit condensat généré par ledit dispositif ainsi qu'une vanne configurée pour évacuer ledit condensat lors de la détection d'une phase de roulage sur route ou sur autoroute du véhicule automobile. [0006] L'invention permet ainsi de collecter et d'évacuer le liquide produit par condensation des gaz d'échappement ou de l'air (dans le cas de la climatisation) en dehors du véhicule. On réduit donc l'accumulation de liquide à l'admission pour un système de type EGR, ce qui élimine les risques d'endommagement du moteur thermique. Dans le cas où l'invention est utilisée avec le circuit de climatisation, on évite toute vidange intempestive pouvant susciter des doutes de la part du conducteur quant au fonctionnement correct de son véhicule. [0007] Selon une réalisation, la phase de roulage sur route ou sur autoroute est détectée lorsqu'une vitesse du véhicule automobile dépasse un seuil. [0008] Selon une réalisation, la vanne est une vanne commandée électroniquement apte à s'ouvrir lorsque la vitesse du véhicule automobile dépasse ledit seuil. [0009] Selon une réalisation, la vanne comporte une membrane de dépression telle que lorsque la vitesse du véhicule automobile dépasse ledit seuil, une dépression associée engendre une ouverture de ladite vanne. [0010] L'invention a également pour objet un moteur à combustion interne comportant un collecteur d'admission d'air, un collecteur d'échappement, une pluralité de cylindres ayant chacun une chambre de combustion, et une ligne de recirculation des gaz d'échappement apte à réinjecter au moins une partie des gaz d'échappement issus de la chambre de combustion d'au moins un des cylindres à l'intérieur dudit collecteur d'admission d'air, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un système de récupération et d'évacuation de condensat généré par condensation des gaz d'échappement à l'intérieur de ladite ligne de recirculation des gaz d'échappement selon l'invention. [0011] Selon une réalisation, le système de récupération et d'évacuation de condensat est monté directement sur ladite ligne de recirculation des gaz d'échappement. [0012] Selon une réalisation, le système de récupération et d'évacuation de condensat est monté au niveau d'un refroidisseur positionné sur ladite ligne de recirculation des gaz d'échappement. [0013] Selon une réalisation, le système de récupération et d'évacuation de condensat est installé au niveau d'un refroidisseur d'air de suralimentation situé en amont dudit collecteur d'admission du moteur. [0014] Selon une réalisation, le réservoir est équipé de moyens de dépollution du condensat. [0015] En outre, l'invention a pour objet un circuit de climatisation pour véhicule automobile comportant un évaporateur à l'intérieur duquel circule un fluide frigorigène, ledit évaporateur étant destiné à être soumis à un flux d'air chaud, de manière à provoquer une évaporation du fluide frigorigène qui passe en phase gazeuse en devenant un gaz frigorigène et un refroidissement du flux d'air chaud en un flux d'air froid envoyé dans un habitable du véhicule, et un condenseur monté en façade avant du véhicule à l'intérieur duquel circule le gaz frigorigène, ledit condenseur étant destiné à être soumis à un flux d'air refroidi, de manière à provoquer la transformation du gaz frigorigène en fluide frigorigène et le réchauffement du flux d'air refroidi en un flux d'air chaud, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un système selon l'invention installé au niveau de l'évaporateur pour la récupération et l'évacuation de l'eau issue d'une condensation de l'air lors du refroidissement du flux d'air chaud en un flux d'air froid. [0016] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. [0017] La figure 1 illustre l'utilisation du système de récupération et d'évacuation de condensat selon l'invention avec un système de recirculation des gaz d'échappement d'un moteur thermique; [0018] La figure 2 est une représentation schématique de l'implantation du système de récupération et d'évacuation de condensat selon l'invention monté au niveau d'un refroidisseur situé sur la ligne de recirculation des gaz d'échappement; [0019] La figure 3 illustre l'utilisation du système de récupération et d'évacuation de condensat selon l'invention avec un circuit de climatisation de véhicule automobile. [0020] Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. [0021] La figure 1 montre un moteur 1 à combustion interne à quatre cylindres 2.1-2.4 turbocompressé. Le moteur 1 comprend un bloc moteur 3 dans lequel sont ménagés des chambres 5.1-5.4 de combustion des cylindres 2.1-2.4. [0022] Un collecteur 8 d'admission reçoit de l'air à introduire dans les chambres 5.1-5.4 5 de combustion. L'air d'admission est aspiré depuis l'extérieur du véhicule, par l'intermédiaire d'un filtre à air (non représenté). Le sens de déplacement de l'air d'admission est symbolisé par les flèches 11. [0023] Une injection de carburant à l'intérieur les chambres 5.1-5.4 de combustion est effectuée au moyen d'injecteurs référencés 14.1-14.4. En outre, dans le cas d'un moteur à 10 essence, des bougies 16.1-16.4 permettent d'enflammer le mélange gazeux d'air et de carburant à l'intérieur des chambres 5.1-5.4 de combustion. [0024] Par ailleurs, un collecteur 17 d'échappement reçoit les émissions de gaz produites par la combustion et les dirige vers un catalyseur d'échappement 19 adapté à traiter les polluants avant leur expulsion vers l'atmosphère extérieure de façon connue en 15 soi. Le sens de circulation des gaz d'échappement est représenté par les flèches 20. [0025] Les cylindres 2.1-2.3, qui fonctionnent de manière classique, présentent chacun une entrée en relation avec le collecteur 8 d'admission et une sortie en relation avec le collecteur 17 d'échappement. Le cylindre 2.4, dit cylindre dédié à l'EGR, présente une entrée reliée au collecteur 8 d'admission et une sortie reliée également au collecteur 8 20 d'admission via une ligne 22 de recirculation des gaz d'échappement. La ligne 22 assure ainsi la réinjection de la totalité des gaz d'échappement issus de la chambre 5.4 de combustion du cylindre 2.4 dédié à l'EGR à l'intérieur du collecteur 8 d'admission d'air. Le sens de circulation des gaz dans le conduit 22 est indiqué par les flèches 24. [0026] Il est à noter que pour une telle architecture ayant un cylindre dédié à l'EGR, le 25 taux de recirculation des gaz d'échappement augmente en même temps que diminue le nombre de cylindres. Ainsi, le taux de recirculation, qui est ici de 25% pour le moteur à quatre cylindres, serait de 33% pour un moteur à trois cylindres. [0027] En variante, le conduit 22 assure la réinjection d'une partie seulement des gaz d'échappement issus de la chambre 5.4 de combustion du cylindre 2.4. 30 [0028] Le moteur 1 comporte en outre un turbocompresseur 23 comprenant un étage de compression 25 et un étage de détente 26. L'étage de compression 25 comprime l'air d'admission afin d'optimiser le remplissage des chambres 5.1-5.4 de combustion. L'écoulement des gaz d'échappement entraîne en rotation une turbine de l'étage de détente 26 qui entraîne alors en rotation une turbine de l'étage de compression 25 par l'intermédiaire d'un arbre d'accouplement 29 reliant les deux turbines entre elles. [0029] Un premier 31 et un second 32 échangeurs thermiques sont destinés à refroidir, respectivement, l'air entrant dans le collecteur 8 d'admission et les gaz circulant dans la ligne 22. L'échangeur 31 situé en amont du collecteur d'admission du moteur 8 est appelé refroidisseur d'air de suralimentation (RAS). Le refroidissement est effectué de manière à d'obtenir un mélange d'air frais et de gaz d'échappement à l'admission ayant une température adaptée à la combustion du mélange d'air, de gaz d'échappement, et de carburant dans les chambres 5.1-5.4 des cylindres. En tout état de cause, cette température est inférieure à 200°C pour le cas le plus extrême. Alternativement, le moteur pourra comporter un seul des deux échangeurs 31 ou 32. L'échangeur unique 31 ou 32 devra alors être suffisamment performant pour permettre un refroidissement de l'air issu du turbocompresseur et des gaz de recirculation. [0030] Un catalyseur 33 est installé sur la ligne 22 de recirculation. Ce catalyseur 33 du type WGS ("Water Gas Shift" en anglais pour réaction de gaz à l'eau) est apte à transformer en hydrogène un mélange d'eau et de monoxyde de carbone suivant la réaction chimique suivante: CO + H2O CO2 + H2, dite "de gaz à l'eau". L'hydrogène ainsi créé permet d'améliorer la combustion à l'intérieur des chambres des cylindres 2.1- 2.4. En variante, le catalyseur 33 est un catalyseur trois voies ou prend la forme de tout autre catalyseur permettant de réaliser la réaction de gaz à l'eau. [0031] Le moteur 1 comporte également un calculateur 40 muni d'une mémoire 41 contenant des instructions pour gérer la commande des différents éléments de l'architecture du moteur. Plus précisément, le calculateur 40 assure la commande des injecteurs 14.1-14.4 et le cas échéant (pour les moteurs à essence) des bougies 16.1-16.4 d'allumage. [0032] En outre, un système 43 assure une récupération et une évacuation du condensat généré par la condensation des gaz d'échappement à l'intérieur de la ligne de recirculation 22. Comme cela est visible sur la figure 2, le système 43 comporte à cet effet un réservoir 44 de petites dimensions associé à une vanne 45 permettant d'évacuer le liquide collecté par le réservoir 44. Le réservoir 44 présente par exemple un volume compris entre 0.5L et 2L, valant de préférence 1L. Le réservoir 44 pourra être équipé de moyens de dépollution 46 du condensat contenant de l'eau ainsi que des particules nocives pour l'environnement contenues dans les gaz d'échappement. [0033] Dans un premier mode de réalisation, le système 43 est installé directement sur la ligne 22 de recirculation des gaz d'échappement (cf. figure 1) à proximité des zones susceptibles de créer de la condensation, telles que les parois les plus froides de la ligne 22 de recirculation. Un point bas pourra ainsi être créé dans le conduit de la ligne 22 de recirculation par ménagement d'une cuvette dans la zone la plus favorable à la formation de condensats. [0034] Dans le cas où la ligne 22 de recirculation des gaz d'échappement comporte un refroidisseur 32, le système 43 est positionné au niveau dudit refroidisseur 32 comme dans le mode de réalisation de la figure 2. A cette fin, une ouverture est par exemple ménagée dans un point bas du refroidisseur 32 pour l'installation d'un tuyau reliant le refroidisseur 32 au réservoir 44. [0035] En variante, le point bas de collecte de liquide pourra être situé à un endroit différent, comme par exemple dans le refroidisseur d'air de suralimentation 31 déjà existant sur la ligne admission moteur (cf. système 43 représenté en traits discontinus sur la figure 1). Ce mode de réalisation est de préférence mis en oeuvre lorsque la ligne 22 de recirculation est dépourvue de refroidisseur 32. Le réservoir 44 et la vanne 45 associées pourront également être montés entre le refroidisseur 31 et le collecteur d'admission 8. [0036] Ainsi, dans les cas de vie où la ligne 22 de recirculation génère un liquide issu de la condensation des gaz d'échappement, ce dernier va remplir le réservoir 44 sans pouvoir s'accumuler à l'admission comme cela était le cas dans l'architecture de l'état de l'art, ce qui élimine les risques d'endommagement du moteur thermique. Dans une configuration dans laquelle l'arrivée de la ligne 22 de recirculation des gaz d'échappement est située avant le turbocompresseur 23, l'invention permet également de préserver le fonctionnement dudit turbocompresseur 23. On limite la perte d'espace due à des volumes de la ligne d'air du moteur remplis d'eau. [0037] Les opérations de vidange du réservoir 44 sont de préférence réalisées dans certaines conditions afin de prévenir tout vidage intempestif (comme par exemple une vidange à l'arrêt dans un parking) pouvant susciter des doutes de la part du conducteur quant au fonctionnement correct de son véhicule. A cet effet, on utilise une vanne 45 commandée électroniquement par le calculateur 40. Les phases de rejet sont commandées par le calculateur 40 lors d'une phase de roulage sur route ou autoroute. Les phases de rejet pourront ainsi être réalisées lorsque la vitesse du véhicule dépasse un seuil Vs stocké dans la mémoire 41 et valant par exemple environ 50km/h. La vitesse du véhicule pourra être aisément déterminée par le calculateur 40 à partir d'une information issue d'un capteur de vitesse. En variante, les phases de roulage sur route ou autoroute pourront être détectées par lecture de panneaux au moyen d'une caméra embarquée. [0038] Alternativement, la vanne 45 est à commande mécanique et comporte une membrane à dépression telle que dès que la vitesse du véhicule dépasse le seuil Vs, cela génère une dépression engendrant l'ouverture de la vanne 45. A cet effet, la membrane est mise en relation avec l'extérieur du véhicule via un tuyau ayant une entrée d'air débouchant par exemple sous le cache moteur. [0039] La figure 3 représente un circuit de climatisation 61 qui fonctionne en boucle fermée. Un fluide frigorigène 62 est introduit dans un évaporateur 63 et circule au sein de cet évaporateur 63 dans des tubes d'écoulement 64. L'évaporateur 63 situé au niveau de la commande centrale du véhicule est soumis à un flux d'air chaud 65, ce qui provoque de façon concomitante l'évaporation du fluide frigorigène 62 qui passe en phase gazeuse en devenant un gaz frigorigène 66, et le refroidissement du flux d'air chaud 65 en un flux d'air froid 67 qui est renvoyé dans l'habitable du véhicule. En sortie de l'évaporateur 63, le gaz frigorigène 66 passe dans un détendeur 68 puis circule dans les canalisations jusqu'à un compresseur 69 dans lequel il est comprimé. Le gaz frigorigène haute pression 70 en sortie de compresseur 9 est introduit dans un condenseur 71 et circule au sein de ce condenseur 71 dans des tubes d'écoulement 72. Le condenseur 71 monté en façade avant du véhicule est soumis à un flux d'air refroidi 73 par exemple sous l'effet de la vitesse du véhicule ou par des motos ventilateurs lorsque le véhicule est à l'arrêt, ce qui provoque de façon concomitante la transformation du gaz frigorigène haute pression 70 en fluide frigorigène 72 et le réchauffement du flux d'air refroidi 73 en un flux d'air chaud 74. [0040] Le système 43 de récupération et d'évacuation est installé au niveau de l'évaporateur 63 de manière à récupérer l'eau issue de la condensation de l'air lors du refroidissement du flux d'air chaud 65 en un flux d'air froid 67. A cet effet, le réservoir 44 pourra être relié au boîtier de l'évaporateur 63 via un tuyau ayant une extrémité débouchant du côté d'un point bas du boîtier et une autre extrémité débouchant du côté du réservoir 44. REVENDICATIONS: 1. Système (43) de récupération et d'évacuation de condensat généré par un dispositif (22, 63) équipant un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un réservoir (44) adapté à collecter ledit condensat généré par ledit dispositif (22, 63) ainsi qu'une vanne (45) configurée pour évacuer ledit condensat lors de la détection d'une phase de roulage sur route ou sur autoroute du véhicule automobile. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la phase de roulage sur route ou sur autoroute est détectée lorsqu'une vitesse du véhicule automobile dépasse un seuil (Vs). 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que la vanne (45) est une vanne commandée électroniquement apte à s'ouvrir lorsque la vitesse du véhicule automobile dépasse ledit seuil (Vs). 4. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que la vanne (45) comporte une membrane de dépression telle que lorsque la vitesse du véhicule automobile dépasse ledit seuil (Vs), une dépression associée engendre une ouverture de ladite vanne (45). 5. Moteur (1) à combustion interne comportant un collecteur (8) d'admission d'air, un collecteur (17) d'échappement, une pluralité de cylindres (2.1-2.4) ayant chacun une chambre (5.1-5.4) de combustion, et une ligne (22) de recirculation des gaz d'échappement apte à réinjecter au moins une partie des gaz d'échappement issus de la chambre (5.4) de combustion d'au moins un des cylindres (2.4) à l'intérieur dudit collecteur (8) d'admission d'air, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un système (43) de récupération et d'évacuation de condensat généré par condensation des gaz d'échappement à l'intérieur de ladite ligne (22) de recirculation des gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes. 6. Moteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le système (43) de récupération et d'évacuation de condensat est monté directement sur ladite ligne (22) de recirculation des gaz d'échappement. 7. Moteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le système (43) de récupération et d'évacuation de condensat est monté au niveau d'un refroidisseur (32) positionné sur ladite ligne (22) de recirculation des gaz d'échappement. 8. Moteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le système (43) de récupération et d'évacuation de condensat est installé au niveau d'un refroidisseur d'air de suralimentation (31) situé en amont dudit collecteur d'admission du moteur (8). 9. Moteur selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le réservoir (44) est équipé de moyens de dépollution (46) du condensat. 10. Circuit de climatisation pour véhicule automobile comportant un évaporateur (63) à l'intérieur duquel circule un fluide frigorigène, ledit évaporateur (63) étant destiné à être soumis à un flux d'air chaud (65), de manière à provoquer une évaporation du fluide frigorigène (62) qui passe en phase gazeuse en devenant un gaz frigorigène (66) et un refroidissement du flux d'air chaud (65) en un flux d'air froid (67) envoyé dans un habitable du véhicule, et un condenseur (71) monté en façade avant du véhicule à l'intérieur duquel circule le gaz frigorigène (70), ledit condenseur étant destiné à être soumis à un flux d'air refroidi (73), de manière à provoquer la transformation du gaz frigorigène (70) en fluide frigorigène (72) et le réchauffement du flux d'air refroidi (73) en un flux d'air chaud (74), caractérisé en ce qu'il comporte en outre un système (43) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 installé au niveau de l'évaporateur (63) pour la récupération et l'évacuation de l'eau issue d'une condensation de l'air lors du refroidissement du flux d'air chaud (65) en un flux d'air froid (67).