Brevet FR3050237A1 — publié le 20171020

SYSTEME DE MOTORI SATI ON D'UN VEHI CULE DOTE D'UN DISPOSITIF DE REFROI Dl SSEMENT AMELI ORE L'invention se rapporte à un système de motorisation d'un véhicule doté d'un dispositif de refroidissement amélioré. L'évolution des normes de plus en plus contraignantes sur les émissions de polluants des moteurs à combustion interne, notamment sur les oxydes d'azote (Nox), impose de nouveaux moyens de post traitement. Les systèmes SCR (réduction catalytique sélective) ou Nox trap (pièges à oxydes d'azote) sont des moyens utiles pour réduire les Nox, produits dans les gaz de combustion des moteurs à combustion interne, notamment les moteurs diesel qui émettent beaucoup de Nox. Mais de tels systèmes n'empêchent pas, sur les moteurs suralimentés, de continuer de devoir utiliser des boucles EGR (de l'anglais Exhaust Gas Recirculation), qui sont des boucles de recirculation partielle des gaz d'échappement à l'admission, pour diminuer les Nox à la sortie du moteur, lesdites boucles prenant naissance en amont des systèmes de dépollution conventionnels tels que par exemple un catalyseur. Les zones d'EGR, c'est-à-dire les conditions dans lesquelles on doit utiliser l'EGR, peuvent amener à utiliser de l'EGR BP (comme Basse Pression) avec des températures extérieures proches de 0°C. De manière connue en soi, la recirculation des gaz d'échappement à basse pression, qui prélève les gaz en un point situé en aval de la turbine du turbocompresseur de suralimentation du moteur et les renvoie à l'admission du moteur en un point situé en amont du compresseur du turbocompresseur de suralimentation du moteur, est généralement beaucoup plus efficace pour traiter les Nox que la recirculation des gaz d'échappement à haute pression, qui consiste à prélever les gaz en un point situé en amont de la turbine et à les renvoyer à l'admission du moteur en un point situé en aval du compresseur. Or, avec des températures aussi basses, l'eau présente dans les gaz d'échappement à l'état de vapeur, se condense dans le refroidisseur d'air à l'admission ou RAS (refroidisseur d'air de suralimentation), lorsqu'elle est réintroduite par la boucle EGR. En effet, il est conventionnellement supposé 3050237 2 qu'une ligne d'admission d'air d'un moteur à combustion interne est munie d'un RAS, pour refroidir l'air comprimé destiné à alimenter ledit moteur. Au sein d'un véhicule, dans la mesure où les RAS sont souvent placés plus bas que la ligne d'admission d'air du moteur, ils ont tendance à se remplir 5 d'eau, générant ainsi deux types de problèmes : 1) Des instabilités de combustion peuvent arriver en cours de fonctionnement, générées par des condensats qui finissent par arriver à l'admission en trop grande quantité. 2) En cas d'arrêt du moteur avec une température extérieure 10 inférieure à 0°C, l'eau se met à geler au risque de détériorer de façon irrémédiable le RAS, voire le moteur. Une solution, pour remédier à ces deux problèmes, consisterait à changer l'orientation du RAS dans le véhicule, afin qu'il ne se remplisse pas d'eau. Mais, de par son encombrement important, il parait difficile de changer 15 son orientation sans engendrer d'autres modifications ou aménagements importants au voisinage de celui-ci, pour notamment l'adapter à un type de véhicule donné. Cette solution est trop compliquée à mettre en oeuvre. La demande de brevet US2010/024929 divulgue un système de motorisation d'un véhicule comprenant une ligne d'admission d'air, une ligne 20 de gaz d'échappement, et une boucle EGR comprenant une succession de deux refroidisseurs. Des condensats sont récupérés au niveau de l'un des deux refroidisseurs de la boucle EGR, puis réacheminés via un tuyau en amont de l'autre refroidisseur. Ce document ne traite pas du refroidisseur RAS placé dans la ligne d'admission d'air. 25 Un système de motorisation selon l'invention, possède un refroidisseur sur sa ligne d'admission d'air, qui est configuré pour éviter de se remplir d'eau, sans avoir à modifier son positionnement dans le véhicule. Pour la suite de la description, les expressions « boucle de recyclage », « boucle de recirculation d'air » et « boucle EGR » sont équivalentes. 30 L'invention a pour objet un système de motorisation d'un véhicule comprenant un moteur à combustion interne suralimenté, une ligne 3050237 3 d'admission d'air frais dotée d'un refroidisseur et apte à alimenter ledit moteur, une ligne d'échappement apte à évacuer les gaz d'échappement issus dudit moteur et au moins une boucle de recyclage partielle des gaz d'échappement à basse pression à l'admission du moteur, reliant ladite ligne 5 d'échappement à ladite ligne d'admission et permettant d'acheminer des gaz d'échappement vers la ligne d'admission. La principale caractéristique d'un système de motorisation selon l'invention, est qu'il comporte un tuyau reliant le refroidisseur à une zone de la ligne d'admission située en aval dudit refroidisseur, et un volet placé dans la 10 ligne d'admission en amont du point de raccordement dudit tuyau à ladite ligne d'admission, ledit volet étant apte à créer une dépression dans la ligne d'admission pour aspirer, via le tuyau, des condensats qui se sont accumulés dans le refroidisseur. De cette manière, sans modifier la position du refroidisseur dans le véhicule, il devient possible d'évacuer les condensats en 15 provenance de la boucle de recyclage et qui se sont accumulés dans le refroidisseur. En effet, grâce à l'implantation du tuyau d'évacuation des condensats et à la présence du volet dans la ligne d'admission, une dépression temporaire peut alors être créée dans la ligne d'admission, au moment par exemple d'une décélération du véhicule, pour engendrer un effet d'aspiration 20 dans le tuyau favorable à l'évacuation des condensats. Généralement, la présence de condensats dans le refroidisseur de la ligne d'admission d'air est due à une boucle de recyclage basse pression, lorsque la température extérieure du véhicule est faible, de l'ordre de 0°C à 5°C. Le tuyau est fin et son diamètre interne n'excède pas 5mm. Le moteur est de préférence un 25 moteur diesel, mais l'invention est transposable à un moteur à essence. Avantageusement, il est supposé que le volet est spécifiquement conçu pour contribuer à évacuer les condensats du refroidisseur de la ligne d'admission, et qu'il n'a pas d'autre fonction dans la ligne d'admission. Il est à souligner que la dépression se crée dans la ligne d'admission, en aval de volet, lorsque ledit 30 volet obture ladite ligne d'admission. 3050237 4 Avantageusement, le tuyau prend naissance au niveau le plus bas du refroidisseur. En effet, l'eau ayant tendance à s'accumuler dans la partie la plus basse du refroidisseur, il est souhaitable d'implanter le tuyau dans la zone la plus basse du refroidisseur pour évacuer la totalité de l'eau présente dans le 5 refroidisseur. De façon préférentielle, le tuyau est souple. Il peut ainsi facilement être manipulé pour venir occuper un espace restreint et reculé du système de motorisation. Préférentiellement, un système de motorisation selon l'invention, 10 comprend un turbocompresseur, dont le compresseur est placé en amont du refroidisseur dans la ligne d'admission et dont la turbine est placée dans la ligne d'échappement. Pour cette configuration, le refroidisseur est communément désigné sous l'appellation RAS. De façon avantageuse, le volet est apte à subir un mouvement de 15 rotation entre une position extrême de fermeture de la ligne d'admission et une position extrême de complète ouverture de celle-ci. Lorsque le volet obture complètement la ligne d'admission, il crée une zone dépressionnaire en aval de celui-ci. Avantageusement, le volet est apte à occuper une pluralité de 20 positions intermédiaires entre les deux positions extrêmes. De cette façon, il peut créer une zone de dépression plus ou moins marquée. De façon préférentielle, le volet est piloté par un calculateur embarqué. Autrement dit, le mouvement du volet est piloté indépendamment des flux d'air dans la ligne d'admission. Le volet est placé dans une position de 25 fermeture dans la ligne d'admission, uniquement de façon temporaire, lorsqu'il y a une volonté d'évacuer les condensats du refroidisseur. Préférentiellement, le volet est fermé lors d'une phase de décélération du véhicule, lorsque le moteur n'a temporairement pas besoin d'être alimenté en air. 3050237 5 Préférentiellement, une première extrémité du tuyau débouchant dans le refroidisseur est à une altitude plus faible que celle d'une deuxième extrémité dudit tuyau débouchant dans la ligne d'admission. L'invention a pour autre objet un procédé d'élimination des condensats 5 accumulés dans un refroidisseur de la ligne d'admission d'air d'un système selon l'invention. La principale caractéristique d'un procédé selon l'invention est qu'il comprend les étapes suivantes, - une étape d'accumulation de condensats dans une partie basse du 10 refroidisseur, - une étape de décélération du véhicule, - une étape de fermeture du volet pour créer une phase de dépression en aval dudit volet, une étape d'aspiration desdits condensats dans la ligne d'admission 15 grâce au tuyau débouchant dans la zone dépressionnaire de la ligne d'admission. En effet, l'évacuation des condensats s'effectue préférentiellement lors de phases de décélération du véhicule. Ainsi, lorsque les conditions de roulage amènent un conducteur à opérer une phase de décélération de son véhicule, 20 un calculateur embarqué pilote le volet pour le placer temporairement dans une position de fermeture, afin de créer créer une dépression dans la ligne d'admission et aspirer les condensats accumulés dans le refroidisseur de la ligne d'admission. Il est bien évident que la fermeture du volet dans la ligne d'admission n'est que temporaire, le temps d'évacuer les condensats, pour ne 25 pas perturber durablement l'arrivée d'air dans le moteur, qui risquerait de perturber le fonctionnement du système de motorisation du véhicule. La présence de condensats dans le refroidisseur peut par exemple provenir d'une 3050237 6 boucle EGR basse pression, lorsque la température à l'extérieur du véhicule est de l'ordre de 0°C. Un système de motorisation selon l'invention a l'avantage de présenter une fonctionnalité supplémentaire par rapport aux systèmes existants, qui est 5 l'évacuation des condensats dans le refroidisseur de la ligne d'admission, tout en demeurant d'un encombrement constant. Il présente de plus l'avantage de pouvoir déclencher des phases d'évacuation des condensats, de façon simple et rapide, sans perturber le fonctionnement du moteur. Il a enfin l'avantage d'être d'un coût constant par rapport aux systèmes de motorisation déjà 10 existants, car il ne nécessite que peu de pièces supplémentaires, qui sont faciles à fabriquer. On donne, ci-après, une description détaillée d'un mode de réalisation préféré d'un système de motorisation d'un véhicule selon l'invention, en se référant aux figures suivantes : 15 - La figure 1 est une vue schématique d'un système de motorisation selon l'invention, La figure 2 est une vue schématique d'un tuyau et d'un volet mis en oeuvre dans un système de motorisation selon l'invention pour évacuer les condensats. 20 En se référant à la figure 1, un système de motorisation 1 d'un véhicule selon l'invention comprend un moteur à combustion interne 2, une ligne d'admission 3 d'air, une ligne d'échappement 4 et un turbocompresseur 5. Le moteur 2 peut par exemple être un moteur diesel présentant quatre cylindres 6 en ligne. Lors de son fonctionnement, le moteur 2 aspire de l'air en 25 provenance de la ligne d'admission 3, et rejette des gaz de combustion dans la ligne d'échappement 4 afin de les évacuer hors du véhicule. Le moteur 2 consomme du carburant, par exemple du gazole, qui est amené audit moteur 2 grâce à un système d'injection 7 comportant une rampe d'alimentation 8 à très haute pression commune aux cylindres 6 du moteur 2, 3050237 7 et au moins un injecteur de carburant par cylindre 6 apte à injecter le carburant directement dans chacun des cylindres 6. La ligne d'admission d'air 3 comprend schématiquement un filtre à air 9, un compresseur 10 du turbocompresseur 5, un refroidisseur d'air 5 suralimenté 11 ou RAS 11, et un collecteur d'admission d'air 12 ou répartiteur 12, acheminant l'air circulant dans la ligne d'admission 3 d'air dans les différents cylindres 6 du moteur 2. De manière connue en soi, le moteur 2 étant suralimenté, le refroidisseur 11 permet d'abaisser la température des gaz comprimés par le compresseur 10. 10 La ligne d'échappement 4 comprend schématiquement un collecteur d'échappement 13 des gaz, une turbine 14 du turbocompresseur 5, et au moins un dispositif de post-traitement 15 des gaz de combustion du moteur 2, comme par exemple un catalyseur d'oxydation, un filtre à particules, un piège à oxydes d'azote ou un catalyseur de réduction sélective des oxydes d'azote. 15 Un système de motorisation 1 selon l'invention comporte au moins une boucle 16 de recirculation des gaz d'échappement, encore appelée boucle EGR basse pression. Il peut aussi comporter une deuxième boucle de recirculation des gaz d'échappement, encore appelée boucle EGR à haute pression, non visible sur la figure 1, sans nuire à la généralité de l'invention. La boucle EGR 20 basse pression 16 prend naissance en un point de la ligne d'échappement 4, situé en aval de la turbine 14, ici plus précisément à la sortie du catalyseur 15, et débouche en un point de la ligne d'admission 3 situé en amont du compresseur 5, ici plus précisément entre le filtre 9 et le compresseur 5, afin d'acheminer une partie des gaz d'échappement déjà détendus par la turbine 25 14 vers ladite ligne d'admission 3 d'air, dans le but notamment de réduire la production de particules polluantes, plus particulièrement les Nox. Cette boucle EGR 16 basse pression comprend une vanne EGR 21 apte à doser la quantité de gaz d'échappement recyclés à l'admission, et un refroidisseur desdits gaz recyclés 20. 30 Lorsque la température ambiante à l'extérieur du véhicule est faible, de l'ordre de 0°C, l'eau qui est présente dans les gaz d'échappement à l'état 3050237 8 de vapeur, se condense dans le refroidisseur 11 de la ligne d'admission 3, lorsque les gaz d'échappement sont réacheminés dans la ligne d'admission d'air 3 via la boucle EGR 16 basse pression. Or, quand le refroidisseur d'air 11 est placé plus bas que la ligne d'admission d'air 3, il a tendance à se remplir 5 d'eau, engendrant deux événements redoutés : - le gel de l'eau dans le refroidisseur 11 lorsque le moteur 2 va être arrêté, - la création d'instabilités de combustion, si les condensats arrivent dans la ligne d'admission 3 en trop grande quantité. 10 En se référant à la figure 2, afin d'éviter l'accumulation d'eau dans le refroidisseur 11 due aux gaz d'échappement réacheminés dans la ligne d'admission 3 par la boucle EGR 16 basse pression, un système de motorisation 1 selon l'invention, met en oeuvre un tuyau 17 d'évacuation des condensats présents dans le refroidisseur 11, et un volet 18 apte à obturer la 15 ligne d'admission 3. Le tuyau 17 relie la partie 19 la plus basse du refroidisseur 11, où est susceptible de se retrouver l'eau accumulée, à la ligne d'admission 3, en un point situé en amont du point de raccordement de la boucle EGR haute pression à ladite ligne d'admission 3. Le tuyau 17 est préférentiellement souple, et possède un faible diamètre interne n'excédant 20 pas 3mm. Il est avantageusement réalisé en plastique, pouvant par exemple être un caoutchouc. Le volet 18 est placé dans la ligne d'admission 3, en amont du point de raccordement de la boucle EGR haute pression sur ladite ligne d'admission 3. Le tuyau 17 débouche dans la ligne d'admission 3 en aval du volet 18. Le volet 18 est mobile en rotation et son mouvement est piloté 25 au moyen d'un calculateur embarqué. Ledit volet 18 est ainsi apte à subir un mouvement de rotation entre une position extrême de fermeture de la ligne d'admission 3, et une position extrême de complète ouverture de celle-ci. Il peut également occuper de façon stable une multiplicité de positions intermédiaires entre lesdites deux positions extrêmes. Le volet 18 peut ainsi 30 fermer la ligne d'admission d'air 3 afin de créer une dépression dans ladite 3050237 9 ligne 3 en aval de celui-ci, afin de permettre une aspiration des condensats présents dans le refroidisseur 11 via le tuyau d'évacuation 18. De cette manière, un procédé d'élimination des condensats accumulés dans un refroidisseur 11 de la ligne d'admission d'air 3 d'un système 1 selon 5 l'invention, lesdits condensats provenant de la boucle EGR 16 basse pression, comprend les étapes suivantes, - une étape d'accumulation de condensats dans la partie 19 la plus basse du refroidisseur 11, - une étape de décélération du véhicule, 10 une étape de fermeture du volet 18 pour obturer temporairement la ligne d'admission d'air 3 et créer une dépression en aval dudit volet 18, une étape d'aspiration desdits condensats dans la ligne d'admission 3 grâce au tuyau 17 débouchant dans la zone dépressionnaire de la 15 ligne d'admission 3. En effet, lors d'une phase de décélération du véhicule, le moteur 2 n'a temporairement pas besoin d'être alimenté en air. La fermeture de la ligne d'admission 3 est donc sans conséquence sur le fonctionnement du moteur 2. Le volet 18 est piloté pour rester dans une position d'obturation de la ligne 20 d'admission 3 durant une période prédéterminée, n'excédant pas quelques secondes, juste le temps d'évacuer l'eau présente dans le refroidisseur 11. REVENDICATIONS1. Système de motorisation (1) d'un véhicule comprenant un moteur (2) à combustion interne suralimenté, une ligne d'admission (3) d'air frais dotée d'un refroidisseur (11) et apte à alimenter ledit moteur (2), une ligne d'échappement (4) apte à évacuer les gaz d'échappement issus dudit moteur (2) et au moins une boucle de recyclage partielle des gaz d'échappement à basse pression à l'admission du moteur (16) reliant ladite ligne d'échappement (4) à ladite ligne d'admission (3) et permettant d'acheminer des gaz d'échappement vers la ligne d'admission (3), caractérisé en ce qu'il comporte un tuyau (17) reliant le refroidisseur (11) à une zone de la ligne d'admission (3) située en aval dudit refroidisseur (11), et en ce qu'il comporte un volet (18) placé dans la ligne d'admission (3) en amont du point de raccordement dudit tuyau (17) à ladite ligne d'admission (3), ledit volet (18) étant apte à créer une dépression dans la ligne d'admission (3) pour aspirer, via le tuyau (17), des condensats qui se sont accumulés dans le refroidisseur (11). 2. Système de motorisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tuyau (17) prend naissance au niveau le plus bas (19) du refroidisseur (11). 3. Système de motorisation selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le tuyau (17) est souple. 4. Système de motorisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le volet (18) est apte à subir un mouvement de rotation entre une position extrême de fermeture de la ligne d'admission (3) et une position extrême de complète ouverture de celle-ci. 5. Système de motorisation selon la revendication 4, caractérisé en ce que le volet (18) est apte à occuper une pluralité de positions intermédiaires entre les deux positions extrêmes. 3050237 11 6. Système de motorisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce le volet (18) est piloté par un calculateur embarqué. 7. Système de motorisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'une première extrémité du tuyau (17) 5 débouchant dans le refroidisseur (11) est à une altitude plus faible que celle d'une deuxième extrémité dudit tuyau (17) débouchant dans la ligne d'admission (3). 8. Procédé d'élimination des condensats accumulés dans un refroidisseur (11) de la ligne d'admission (3) d'air d'un système selon l'une 10 quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes, - une étape d'accumulation de condensats dans une partie basse (19) du refroidisseur (11), - une étape de décélération du véhicule, 15 - une étape de fermeture du volet (18) pour créer une phase de dépression en aval dudit volet (18), - une étape d'aspiration desdits condensats dans la ligne d'admission (3) grâce au tuyau (17) débouchant dans la zone dépressionnaire de la ligne d'admission (3).