FR2847946A1 - Systeme de recirculation de gaz d'echappement perfectionne pour moteur a combustion interne de vehicule automobile - Google Patents

Systeme de recirculation de gaz d'echappement perfectionne pour moteur a combustion interne de vehicule automobile Download PDF

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Abstract

Ce système de recirculation de gaz d'échappement pour moteur à combustion interne de véhicule automobile comprend un conduit (24) de recirculation de gaz d'échappement s'étendant entre un collecteur d'échappement du moteur et une conduite (16) d'alimentation du moteur en air, et une vanne de régulation (34) montée de manière déplaçable par rapport au conduit de recirculation entre des positions d'ouverture et de fermeture respectives du conduit. Il comporte en outre un élément formant tiroir (38) déplaçable conjointement avec la vanne de régulation entre une position de repos dans laquelle il s'escamote dans une cavité formée dans la paroi de la conduite et une position active dans laquelle il s'étend dans la conduite de manière à créer dans celle-ci une baisse de pression dans la région dans laquelle débouche le conduit (24) de recirculation de gaz d'échappement.

Description

i
Système de recirculation de gaz d'échappement perfectionné pour moteur à combustion interne de véhicule automobile L'invention concerne la recirculation de gaz d'échappement pour moteur à combustion interne de véhicule automobile.
Comme on le sait, les véhicules automobiles, et en particulier les véhicules automobiles de type diesel, sont souvent équipés de systèmes de recirculation de gaz d'échappement qui sont destinés à réinjecter une partie des gaz d'échappement issus de la combustion 10 dans le répartiteur d'admission du moteur.
Une telle recirculation permet de diminuer les émissions d'oxyde d'azote du moteur, qui sont des espèces chimiques particulièrement nocives. La quantité d'oxyde d'azote est en effet fortement liée à la composition du mélange réactif dans les cylindres 15 du moteur en air, en carburant, et à la présence de gaz inertes.
Ainsi, en prévoyant une recirculation des gaz d'échappement, on injecte dans les cylindres du moteur des gaz inertes, lesquels permettent de diminuer la quantité d'oxyde d'azote produit par le moteur. Cette recirculation est cependant susceptible d'accroître de manière non négligeable la quantité de fumée dans les gaz d'échappement si elle n'est pas correctement réglée et en particulier, si la quantité de gaz d'échappement recirculés est trop importante.
Ainsi, un calculateur électronique, dment programmé, est 25 chargé de gérer la quantité de gaz d'échappement à injecter en entrée du répartiteur d'admission du moteur en fonction, notamment, des conditions de roulage du véhicule.
Comme on le conçoit, il est nécessaire que le mélange air/gaz recirculés soit homogène de manière que les cylindres du moteur 30 reçoivent un mélange gazeux identique, c'est-à-dire un mélange gazeux ayant un même taux de gaz recirculés.
A cet effet, il a été proposé d'agencer le circuit de recirculation de gaz d'échappement tangentiellement à la conduite d'alimentation du moteur en air et de pourvoir cette conduite d'un papillon de manière à diminuer la pression régnant dans la conduite d'alimentation en air. De même, il a été proposé, selon une autre architecture connue, de placer une vanne de régulation dans le conduit de recirculation et de coupler cette vanne à un papillon placé dans la conduite d'alimentation en air.
On pourra à cet égard se référer au document US-A006,138,651 et au document EP-A-1 002 947.
Il a cependant été constaté que ces techniques présentent des inconvénients majeurs, relatifs notamment au fait que leur architecture 10 rend ces solutions difficilement implantables.
Au vu de ce qui précède, le but de l'invention est de pallier ces inconvénients et de fournir un système de recirculation des gaz d'échappement pour moteur de véhicule automobile, de structure simple, qui soit capable de favoriser la recirculation des gaz 15 d'échappement et de permettre un bon mélange de ces gaz avec l'air issu de la conduite d'alimentation, tout en limitant les pertes de charge en l'absence de recirculation de gaz d'échappement.
Ainsi, selon l'invention, il est proposé un système de recirculation de gaz d'échappement pour moteur à combustion interne 20 de véhicule automobile, comprenant un conduit de recirculation de gaz d'échappement s'étendant entre une zone de sortie d'un collecteur d'échappement du moteur et une conduite d'alimentation du moteur en air, en amont d'un répartiteur d'admission d'air dans les cylindres du moteur, et une vanne de régulation montée de manière déplaçable par 25 rapport au conduit de recirculation entre des positions d'ouverture et de fermeture respectives du conduit.
Selon une caractéristique générale de ce système, celui-ci comporte en outre un élément formant tiroir déplaçable conjointement avec la vanne de régulation entre une position de repos dans laquelle il 30 s'escamote dans une cavité formée dans la paroi de la conduite et une position active dans laquelle il s'étend dans la conduite de manière à créer dans celle-ci une baisse de pression dans la région dans laquelle débouche le conduit de recirculation de gaz d'échappement.
On améliore ainsi, d'une part, l'injection des gaz d'échappement recirculés et, d'autre part, le mélange de ces gaz avec l'air issu de la conduite d'alimentation en air. On limite également les contraintes architecturales liées à l'injection.
Selon une autre caractéristique de ce système, le conduit de recirculation débouche dans ladite cavité et, en position de repos, l'élément formant tiroir constitue un organe d'obturation de la cavité.
On limite ainsi les pertes de charge en l'absence de recirculation.
Selon un mode de réalisation, l'élément formant tiroir 10 comporte une plaque transversale s'étendant parallèlement à l'axe général de la conduite d'alimentation et déplaçable perpendiculairement à cet axe, ladite plaque constituant un élément de paroi de la conduite d'alimentation en air, en position de repos de l'élément formant tiroir.
Selon encore une autre caractéristique, le conduit de recirculation débouche dans la cavité perpendiculairement à l'axe général de la conduite d'alimentation en air. Un autre agencement peut bien entendu être envisagé. Ainsi, la plaque constitue un obstacle contribuant à une dispersion du flux de gaz recirculés au sein du flux 20 d'air incident.
L'élément formant tiroir peut comporter en outre une plaque latérale portée par la plaque transversale et s'étendant dans la conduite d'alimentation en air, perpendiculairement à l'axe général de cette conduite d'alimentation, en position active de l'élément formant tiroir. 25 On limite ainsi l'injection des gaz recirculés vers l'amont. Une telle caractéristique permet, en particulier, de réduire, voire éviter, un encrassement d'un éventuel boîtier papillon placé en amont.
Selon un agencement particulier, l'élément formant tiroir comporte une plaque déplaçable perpendiculairement à l'axe général 30 de la conduite d'alimentation et inclinée par rapport à cet axe de manière à former une rampe dans cette conduite en position active.
Par exemple, l'élément formant tiroir est porté par une tige de commande du déplacement de la vanne de régulation.
La vanne de régulation peut être, quant à elle, montée de manière déplaçable dans ladite cavité.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement 5 à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 illustre de manière schématique la structure d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile pourvu d'un système de recirculation de gaz d'échappement; - la figure 2 est une vue de détail d'un système de recirculation de gaz d'échappement conforme à l'invention, en position escamotée de l'élément formant tiroir; - la figure 3 est une vue de détail du système de recirculation de gaz d'échappement de la figure 1, en position active de l'élément 15 formant tiroir; - la figure 4 est une vue de détail d'un système de recirculation de gaz d'échappement selon un autre mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 1, on a représenté, de manière schématique, la 20 structure générale d'un moteur 10 à combustion interne d'un véhicule automobile, ainsi que ses circuits d'admission d'air frais et d'échappement. Dans l'exemple de réalisation considéré, le moteur 10 est un moteur pourvu de quatre cylindres 12 en ligne.
Les cylindres 12 sont alimentés en air par l'intermédiaire d'un répartiteur d'admission 14, lui-même alimenté en air par une conduite 16 d'alimentation pourvue d'un filtre à air (non représenté).
Un collecteur d'échappement 18 récupère les gaz d'échappement issus de la combustion et évacuent ces derniers vers 30 l'extérieur, par l'intermédiaire d'une ligne d'échappement 20.
Le moteur 10 est en outre associé à un système 22 de recirculation de gaz d'échappement, servant à réinjecter une partie de ces gaz dans le répartiteur d'admission 14. Ce système de recirculation comporte essentiellement un conduit 24 de recirculation de gaz d'échappement s'étendant entre une zone de sortie du collecteur d'échappement 18 et la conduite d'alimentation 16, en amont du répartiteur d'admission 14, ainsi qu'un dispositif de régulation 26 piloté par un calculateur central 28 dment programmé pour contrôler 5 le taux de gaz d'échappement recirculés dans le mélange gazeux alimentant le répartiteur d'admission 14.
En se référant aux figures 2, 3 et 4, le conduit de recirculation de gaz d'échappement 24 débouche dans une cavité 30 ménagée dans la paroi constitutive de la conduite 16, perpendiculairement à cette 10 conduite. Comme on le voit sur ces figures, cette cavité 30 a une section en coupe longitudinale en forme de trapèze, mais peut être également de forme quelconque, le côté incliné 32 étant situé du côté aval, en considérant le sens d'écoulement de l'air dans la conduite 16, représenté par la flèche F, de manière à faciliter l'injection des gaz 15 issus du conduit de recirculation 24 dans la conduite 16.
Le dispositif de régulation 26 comporte essentiellement une vanne de régulation 34 portée par une tige 36 associée à des moyens moteurs (non représentés) pilotés par le calculateur central 28 de manière à provoquer le déplacement de la vanne 34 entre une position 20 d'obturation du conduit 24 de recirculation, dans laquelle elle s'appuie contre la tranche d'extrémité libre de ce conduit 24 (figure 2) et une position d'ouverture du conduit 24 (figure 3), en fonction d'un taux de gaz recirculés à obtenir.
Par ailleurs, le dispositif de recirculation est pourvu d'un tiroir, 25 désigné par la référence numérique générale 38, déplaçable conjointement avec la vanne 34 entre une position de repos dans laquelle il s'escamote dans la cavité 30 (figure 2) et une position active, visible sur la figure 3, dans laquelle il s'étend dans la conduite 16. Comme on le voit sur les figures 2 et 3, ce tiroir 38 comporte une première plaque 40 qui est portée par la tige 36 et qui s'étend transversalement par rapport au conduit de recirculation 24, parallèlement à l'axe général X-X' de la conduite 16, et une deuxième plaque 42 solidaire de la première plaque 40 et perpendiculaire à cette dernière, cette deuxième plaque 42 étant disposée du côté amont, en considérant le flux d'air F. Deux autre plaques latérales trapézodales ou de forme quelconque, mutuellement opposées (non représentées) peuvent également être prévues de part et d'autre de la tige de manière 5 à s'étendre entre la première plaque 40 et la deuxième plaque 42, tout en laissant subsister un espace 44 en position active pour l'injection des gaz recirculés.
En position de repos, la première plaque 40 constitue un élément de paroi de la conduite 16 et obture la cavité 30.
Au contraire, en positon active, la première plaque 40 s'étend dans la conduite 16, parallèlement à l'axe général X-X' de cette dernière et constitue un obstacle contre lequel vient buter le flux de gaz d'échappement recirculés EGR pour engendrer des turbulences aptes à homogénéiser le mélange air/gaz recirculés.
Par ailleurs, dans cette position active, la deuxième plaque 42 et la première plaque 40 constituent, conjointement, un rétrécissement de section localisé engendrant une accélération de l'écoulement d'air et une dépression au niveau de la sortie 44 au niveau de laquelle débouchent les gaz d'échappement recirculés, entre la plaque 40 et la 20 paroi de la conduite 16. Une telle dépression est en outre améliorée lorsque l'on prévoit les deux plaques latérales additionnelles On facilite ainsi l'injection de ces gaz dans la conduite 16.
Comme on le voit sur les figures 2 et 3, cette baisse de pression peut également être obtenue, conjointement, en utilisant un papillon 46 25 piloté par le calculateur 28, dans le sens de la fermeture lorsque la vanne de régulation 34 est déplacée dans le sens de l'ouverture.
Selon un autre mode de réalisation, visible sur la figure 4, qui est par ailleurs identique au mode de réalisation illustré aux figures 2 et 3, le tiroir 38 est pourvu d'une unique plaque 48, identique à la 30 première plaque 40 du premier mode de réalisation. Ainsi, en position active du tiroir, il n'est pas prévu d'obstacle pour le flux d'air F. Cependant, cette plaque 48 peut être inclinée tout en épousant la forme de la conduite d'air 16 de manière à engendrer une rampe pour l'écoulement d'air principal apte à créer une dépression, en aval.

Claims (8)

REVENDICATIONS
1. Système de recirculation de gaz d'échappement pour moteur à combustion interne de véhicule automobile, comprenant un conduit (24) de recirculation de gaz d'échappement s'étendant entre une zone 5 de sortie d'un collecteur d'échappement (24) du moteur et une conduite (16) d'alimentation du moteur en air, en amont d'un répartiteur (14) d'admission d'air dans les cylindres du moteur, et une vanne de régulation (34) montée de manière déplaçable par rapport au conduit de recirculation entre des positions d'ouverture et de 10 fermeture respectives du conduit, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un élément formant tiroir (38) déplaçable conjointement avec la vanne de régulation entre une position de repos dans laquelle il s'escamote dans une cavité (30) formée dans la paroi de la conduite et une position active dans laquelle il s'étend dans la conduite de 15 manière à créer dans celle-ci une baisse de pression dans la région dans laquelle débouche le conduit (24) de recirculation de gaz d'échappement.
2. Système de recirculation de gaz d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit de recirculation (24) 20 débouche dans ladite cavité (30), et en ce que, en position de repos, l'élément formant tiroir constitue un organe d'obturation de la cavité.
3. Système de recirculation de gaz d'échappement selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'élément formant tiroir comporte une plaque transversale (40) s'étendant parallèlement à 25 l'axe général de la conduite d'alimentation et déplaçable perpendiculairement à cet axe, ladite plaque constituant un élément de paroi de la conduite d'alimentation en air, en position de repos de l'élément formant tiroir.
4. Système de recirculation de gaz d'échappement selon la 30 revendication 3, caractérisé en ce que le conduit de recirculation (24) débouche dans la cavité (30) perpendiculairement à l'axe général de la conduite d'alimentation en air.
5. Système de recirculation de gaz d'échappement selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'élément (38) formant tiroir comporte en outre une plaque latérale (42) portée par la plaque transversale (40) et s'étendant dans la conduite d'alimentation en air, 5 perpendiculairement à l'axe général de cette conduite d'alimentation, en position active de l'élément formant tiroir.
6. Système de recirculation de gaz d'échappement selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'élément formant tiroir comporte une plaque (40) déplaçable perpendiculairement à l'axe 10 général de la conduite d'alimentation et inclinée par rapport à cet axe de manière à former une rampe dans cette conduite en position active.
7. Système de recirculation de gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément formant tiroir est porté par une tige (36) de commande du déplacement 15 de la vanne de régulation.
8. Système de recirculation de gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la vanne de régulation est montée de manière déplaçable dans ladite cavité.
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