Brevet FR3047520A1 — publié le 20170811

Dispositif comportant un circuit de recirculation de gaz d'échappement La présente invention concerne un dispositif comportant un circuit de recirculation de gaz d'échappement, pour un moteur thermique. On connait le principe de recirculer à l'admission une partie des gaz d'échappement d'un moteur à allumage commandé. La recirculation de gaz d'échappement est généralement désignée par EGR, comme l'abréviation du terme Anglais « Exhaust Gas Recirculation ». Par la suite, on parlera d'EGR. Le fait de diluer l'air admis dans le moteur par des gaz d'échappement modifie le déroulement de la combustion du mélange carburé. Ainsi, la présence des gaz d'échappement, qui sont inertes chimiquement, et qui présentent une capacité calorifique élevée, permet de diminuer la température de combustion. De plus, la tendance à l'auto- inflammation du mélange est réduite, ce qui diminue la tendance au cliquetis. De manière générale, l'utilisation de recirculation de gaz d'échappement sur un moteur à essence permet de diminuer la consommation de carburant, ce qui en fait une technologie très intéressante, particulièrement lorsqu'elle est appliquée sur un moteur suralimenté. Par suralimenté, on entend que l'air d'admission du moteur est comprimé par un dispositif de suralimentation avant d'être admis dans le moteur. Il est ainsi bien connu de l'homme de métier d'effectuer une recirculation de gaz d'échappement de type « basse pression », dans laquelle une partie des gaz d'échappement est renvoyée vers le circuit d'admission, en amont du dispositif de suralimentation. Le débit de gaz recirculés est contrôlé par une vanne de dosage située sur le circuit de recirculation basse pression. Dans ce type de dispositif, il est connu de définir pour chaque point de fonctionnement le taux de gaz recirculé optimal. Dans la zone de faibles charges et bas régimes, la différence de pression à l'entrée et à la 3047520 2 sortie du circuit de recirculation peut être trop faible pour générer un débit de gaz recirculé suffisant et/ou des conditions de mesures optimales pour l'estimateur de débit. L'invention vise à pallier ces difficultés. 5 L'invention a ainsi pour objet un dispositif comportant une ligne d'admission d'air vers un moteur à combustion de véhicule automobile, cette ligne d'admission étant disposée en amont d'un circuit de recirculation de gaz d'échappement, la ligne d'admission étant reliée à ce circuit, cette 10 ligne d'admission comportant une vanne agencée pour générer une perte de charge de l'air d'admission circulant dans cette ligne, cette vanne étant agencée pour pouvoir occuper seulement deux positions stables de fonctionnement. Grâce à l'invention, il est possible d'éviter l'utilisation d'une 15 boucle d'asservissement pour la commande de la vanne, cette dernière ne pouvant prendre que deux positions et être de construction simple. Le pilotage de la vanne peut ainsi être simple. Selon un aspect de l'invention, la vanne est agencée de sorte que les deux positions stables de fonctionnement sont : 20 - une position de pleine ouverture, - une position partiellement fermée dans laquelle la section de passage est plus petite que la section de passage dans la position pleine ouverte. Selon un aspect de l'invention, la section de passage en position 25 partiellement fermée représente 35% à 65% de la section de passage en position pleine ouverte. Ceci permet d'avoir une différence de pression suffisante. Selon un aspect de l'invention, la vanne comporte un volet mobile entre la position pleinement ouverte et la position partiellement 30 fermée. Selon un aspect de l'invention, le volet est mobile en rotation. 3047520 3 Selon un aspect de l'invention, le volet est placé dans un conduit et présente une superficie plus faible que la superficie transversale du conduit de sorte que le volet en position partiellement fermée est perpendiculaire à l'axe du conduit en laissant libre un espace dans le 5 conduit formant la section de passage. Selon un aspect de l'invention, la vanne est agencée de sorte que le volet se trouve, dans la position partiellement fermée, incliné par rapport à un plan transversal au conduit. Le volet n'est alors pas perpendiculaire au conduit, étant arrêté dans la position partiellement 10 fermée par une butée. Selon un aspect de l'invention, le volet de la vanne est un diaphragme. Selon un aspect de l'invention, le volet de la vanne est agencé pour être mobile en translation, par exemple peut comporter un piston et/ou 15 être déplaçable en translation transversalement au conduit. Selon un aspect de l'invention, le déplacement du volet est commandé par un organe pneumatique ou électrique, par exemple un moteur à courant continu, ou électromagnétique. Selon un aspect de l'invention, un capteur de pression est prévu 20 pour mesurer la pression de l'air circulant dans la vanne. Selon un aspect de l'invention, le dispositif est agencé de sorte que la vanne est auto-pilotée sur la base d'une différence de pression en amont et en aval de cette vanne. Selon un aspect de l'invention, le dispositif est agencé de sorte 25 que la vanne est pilotée par l'unité de contrôle moteur. Selon un aspect de l'invention, le circuit de recirculation de gaz d'échappement est de type basse pression. L'invention a encore pour objet un dispositif comportant une ligne d'échappement depuis un moteur à combustion de véhicule 30 automobile, cette ligne d'échappement étant disposée en aval d'un circuit de recirculation de gaz d'échappement, cette ligne d'échappement 3047520 4 comportant une vanne agencée pour générer une perte de charge de l'air circulant dans cette ligne, cette vanne étant agencée pour pouvoir occuper seulement deux positions stables de fonctionnement. L'invention a également pour un objet un procédé pour générer 5 une perte de charge de l'air circulant en amont ou en aval d'un circuit de recirculation de gaz d'échappement associé à un moteur à combustion, le procédé comportant l'étape suivante : - générer la perte de charge à l'aide d'une vanne, laquelle vanne est agencée pour pouvoir occuper seulement deux positions 10 stables de fonctionnement. De préférence, le moteur à combustion est de type à allumage commandé. 15 On donne ci-après, une description détaillée, de modes de réalisation selon l'invention, en se référant aux figures 1 à 3 : - La figure 1 est une vue schématique et partielle d'un dispositif selon un exemple de l'invention, - La figure 2 représente, schématiquement et partiellement un 20 dispositif selon un autre exemple de l'invention, et - La figure 3 représente, schématiquement et partiellement, en coupe, une vanne du dispositif de la figure 1. On a représenté sur la figure 1 un dispositif 100 comportant : 25 - un moteur à combustion interne 1 à allumage commandé, - un circuit de recirculation de gaz d'échappement EGR 50, - une vanne 2. Le moteur 1 comporte plusieurs cylindres, tous formant une chambre de combustion. 30 L'air comburant alimentant le moteur traverse la vanne 2, puis est comprimé par un dispositif de suralimentation, comprenant un 3047520 5 compresseur 3 entrainé par une turbine 8 solidaire du même axe que le compresseur 3. Le flux gazeux sortant du compresseur 3 est refroidi dans l'échangeur de chaleur 4. Le débit de ce flux est ensuite ajusté par une vanne de dosage, constituée par un boitier papillon 5, et vient alimenter le 5 moteur 1 en gaz comburant. Le répartiteur d'admission 6 permet de répartir le flux traversant le boitier papillon 5 entre les différents cylindres du moteur 1. Le carburant est brulé dans les chambres de combustion, permettant ainsi au moteur de fournir de l'énergie mécanique. 10 Une unité de contrôle 20 pilote les différents actionneurs équipant le moteur, à partir des informations reçues des différents capteurs placés sur le moteur et des lois de contrôle implémentées dans la mémoire de l'unité de contrôle 20. Le mélange gazeux résultant du processus de combustion est 15 évacué du moteur 1 par le collecteur d'échappement 7. Les gaz d'échappement traversent la turbine 8 et fournissent, en s'y détendant, l'énergie mécanique nécessaire à la compression du mélange traversant le compresseur 3. Après détente dans la turbine 8, les gaz d'échappement 20 traversent un dispositif de post-traitement 9, dit catalyseur, qui catalyse les réactions chimiques d'oxydation et de réduction des polluants se trouvant dans les gaz d'échappement, ces polluants provenant notamment d'une combustion incomplète. La majorité des gaz d'échappement est ensuite rejetée à 25 l'atmosphère. Une partie des gaz d'échappement est recyclée vers l'admission du moteur 1, par le circuit de recirculation 50. Le circuit 50 comportant un conduit 11 entre une ligne d'échappement 56 et une ligne d'admission 55 du moteur à combustion interne 1. 3047520 6 Les gaz sont recyclés depuis le point de prélèvement 10 situé sur la ligne échappement 56, le point 10 schématisant l'entrée du circuit de recirculation 50. Le circuit 50 rejoint la ligne d'admission 55 du moteur 1 au point 5 14, le conduit de recirculation 11 y étant raccordé à la ligne d'admission. Le point de recirculation 14 est en aval de la vanne 2, les gaz d'échappement sont recirculés en aval de la vanne 2. Le point de recirculation 14 est situé entre la vanne 2 et le compresseur 3, les gaz d'échappement sont recirculés en amont du 10 dispositif de suralimentation 3. Les gaz d'échappement recirculés traversent le compresseur 3, ce qui correspond à l'architecture « basse pression » pour le circuit de recirculation 50. Le point d'entrée 10 du circuit de recirculation est en aval du catalyseur 9, les gaz d'échappement recirculés sont prélevés en aval d'un 15 dispositif de post-traitement 9 des gaz d'échappement. Les gaz recirculés sont ainsi débarrassés de la plupart des polluants et particules. Selon un mode de réalisation non représenté, les gaz d'échappement recirculés sont prélevés en amont du dispositif de post- 20 traitement des gaz d'échappement. Dans ce cas, les gaz sont à une pression plus élevée que lorsque le prélèvement a lieu en aval du dispositif de post-traitement des gaz d'échappement. A section de passage égale, le débit obtenu est ainsi plus élevé. Le circuit de recirculation d'EGR 50 comporte un échangeur de 25 chaleur 12 à travers lequel passent les gaz d'échappement circulant dans le conduit 11. Les gaz traversant le circuit 50 sont ainsi refroidis, ce qui augmente leur effet bénéfique sur les gains de consommation de carburant, notamment en diminuant la tendance au cliquetis du moteur 1. L'échangeur de chaleur 12 est agencé pour être refroidi par un 30 liquide de refroidissement. La circulation de liquide de refroidissement ainsi que le raccordement à l'échangeur 12 n'ont pas été représentés. La 3047520 7 circulation de liquide de refroidissement peut provenir d'une dérivation du circuit de refroidissement du moteur 1. Le circuit de recirculation 50 comprend en outre une vanne 13 pour réguler le débit dans le conduit 11. 5 Un capteur de température peut être prévu dans le circuit 50 pour mesurer la température des gaz lorsqu'ils quittent le circuit de recirculation 50 et rejoignent le circuit d'admission. La température des gaz est un des facteurs pris en compte pour la détermination du débit de gaz recirculés traversant le circuit 50. 10 Le dispositif 100 comprend un capteur 16 mesurant la différence de pression entre l'entrée 10 du circuit de recirculation 50 et la sortie 14 de ce circuit 50. La vanne 2 est agencée pour générer une perte de charge de l'air d'admission circulant dans cette ligne 55, cette vanne 2 étant agencée 15 pour pouvoir occuper seulement deux positions stables de fonctionnement, à savoir : - une position de pleine ouverture, - une position partiellement fermée dans laquelle la section de passage est plus petite que la section de passage dans la 20 position pleine ouverte. La section de passage en position partiellement fermée représente 35% à 65% de la section de passage en position pleine ouverte. La vanne 2 comporte un volet 60 mobile en rotation entre la position pleinement ouverte et la position partiellement fermée, comme on 25 peut le voir sur la figure 3. Le volet 60 est placé dans un conduit 61 et présente une superficie S plus faible que la superficie transversale S2 du conduit 61 de sorte que le volet en position partiellement fermée est perpendiculaire à l'axe Y du conduit 61 en laissant libre un espace 62 dans le conduit formant 30 la section de passage 65. 3047520 8 La vanne 2 est commandée par un moteur électrique piloté par l'unité de contrôle moteur 20. Le débit de gaz entrant dans le moteur comprend le débit d'air frais traversant la vanne 2 ainsi que le débit de gaz d'EGR traversant le 5 circuit 50. En variante, selon un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention, comme illustré sur la figure 2, le dispositif 100 comporte la vanne 2 agencée sur la ligne d'échappement 56 pour générer une perte de charge de l'air circulant dans cette ligne. 10 REVENDICATIONS1. Dispositif (100) comportant une ligne d'admission (55) d'air vers un moteur à combustion de véhicule automobile, cette ligne d'admission étant disposée en amont d'un circuit de recirculation de gaz d'échappement (50), la ligne d'admission étant reliée à ce circuit, cette ligne d'admission comportant une vanne (2) agencée pour générer une perte de charge de l'air d'admission circulant dans cette ligne, cette vanne étant agencée pour pouvoir occuper seulement deux positions stables de fonctionnement. 2. Dispositif selon la revendication précédente, la vanne (2) est agencée de sorte que les deux positions stables de fonctionnement sont : - une position de pleine ouverture, - une position partiellement fermée dans laquelle la section de passage est plus petite que la section de passage dans la position pleine ouverte. 3. Dispositif selon la revendication précédente, la section de passage en position partiellement fermée représente 35% à 65% de la section de passage en position pleine ouverte. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, la vanne comporte un volet mobile (60) entre la position pleinement ouverte et la position partiellement fermée. 5. Dispositif selon la revendication précédente, le volet est mobile en rotation. 3047520 10 6. Dispositif selon la revendication précédente, le volet est placé dans un conduit (61) et présente une superficie plus faible que la superficie transversale du conduit de sorte que le volet en position partiellement fermée est perpendiculaire à l'axe du conduit (Y) en laissant libre un 5 espace dans le conduit formant la section de passage. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, la vanne est agencée de sorte que le volet se trouve, dans la position partiellement fermée, incliné par rapport à un plan transversal au conduit. 10 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, le déplacement du volet peut être commandé par un organe pneumatique ou électrique, par exemple un moteur électrique à courant continu, ou électromagnétique. 15 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, un capteur de pression est prévu pour mesurer la pression de l'air circulant dans la vanne. 20 10. Dispositif comportant une ligne d'échappement depuis un moteur à combustion de véhicule automobile, cette ligne d'échappement étant disposée en aval d'un circuit de recirculation de gaz d'échappement, cette ligne d'échappement comportant une vanne agencée pour générer une perte de charge de l'air circulant dans cette ligne, cette vanne étant 25 agencée pour pouvoir occuper seulement deux positions stables de fonctionnement. 11. Procédé pour générer une perte de charge de l'air circulant en amont ou en aval d'un circuit de recirculation de gaz 30 d'échappement associé à un moteur à combustion, le procédé comportant l'étape suivante : 3047520 11 - Générer la perte de charge à l'aide d'une vanne, laquelle vanne est agencée pour pouvoir occuper seulement deux positions stables de fonctionnement. 5