FR2909726A1 - Exhaust gas recycling device for diesel engine of commercial vehicle, has control unit controlling quantity of sampled exhaust gas and including ultrasonic measurement installation for measuring mass flow in sampling channel - Google Patents

Exhaust gas recycling device for diesel engine of commercial vehicle, has control unit controlling quantity of sampled exhaust gas and including ultrasonic measurement installation for measuring mass flow in sampling channel Download PDF

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Nicolas Vogt
Norbert Breuer
Saldern Viola Von
Christof Rau
Hans Joachim Schulz
Jan Bahlo
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Abstract

The device has an exhaust gas sampling channel (16) connecting an exhaust gas conduit (13) to an intake manifold (11) of an internal combustion engine (10). An exhaust gas radiator (17) is installed in the sampling channel and is traversed by a coolant and a control unit. The control unit controls the quantity of the exhaust gas sampled by the sampling channel and includes an ultrasonic measurement installation (25) for measuring a mass flow in the sampling channel. The installation includes a processing electronics which is swept by the coolant.

Description

Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif deField of the Invention The present invention relates to a device for

recyclage des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, notamment d'un moteur Diesel, comprenant un canal de dérivation de gaz d'échappement reliant une conduite de gaz d'échappement à une con-duite d'admission du moteur, un radiateur de gaz d'échappement installé dans le canal de prélèvement des gaz d'échappement est traversé par un agent de refroidissement ainsi que des moyens de commande pour commander la quantité de gaz d'échappement dérivée par le canal de dérivation de gaz d'échappement. Etat de la technique Les dispositifs de recyclage des gaz d'échappement per-mettent d'abaisser les émissions d'oxydes d'azote contenues dans les gaz d'échappement de moteurs à combustion interne. On connaît un dispositif de recyclage des gaz d'échappement pour des moteurs Diesel décrits dans le document Dieselmotormanagement Robert Bosch GmbH 4ème édition, Octobre 2004, pages 330-332 Friedr. Vieweg 8v Sohn Verlag, Wiesbaden. Selon ce dispositif de recyclage des gaz d'échappement, les gaz d'échappement sont dérivés en amont de la tur- bine d'un turbocompresseur de gaz d'échappement pour arriver dans l'air aspiré du moteur par l'intermédiaire d'une installation de mélange. La quantité de gaz d'échappement recyclée dépend de la différence de pression entre la contrepression des gaz d'échappement en amont de la turbine et la pression dans la conduite d'admission ainsi que la position d'une vanne de recyclage des gaz d'échappement à commande pneumatique ou électrique. La régulation de la vanne de recyclage des gaz d'échappement est faite par un appareil de commande de moteur en fonction des masses d'air mesurées dans la conduite d'admission du moteur. Pour améliorer le rendement du recyclage des gaz d'échappement, on refroidit la quantité des gaz d'échappement recyclés dans un échangeur de chaleur traversé par l'agent de refroidissement du moteur ; cet échangeur de chaleur encore appelé radiateur de gaz d'échappement permet d'augmenter de manière significative le taux de recyclage des gaz d'échappement et de diminuer d'autant les émissions d'oxydes d'azote.  recycling the exhaust gases of an internal combustion engine, in particular a diesel engine, comprising an exhaust gas bypass channel connecting an exhaust gas duct to an intake duct of the engine, an exhaust gas radiator installed in the exhaust gas sampling channel is traversed by a coolant and control means for controlling the amount of exhaust gas derived from the gas bypass channel; exhaust. State of the art Exhaust gas recirculation devices can lower the emissions of nitrogen oxides contained in the exhaust gases of internal combustion engines. An exhaust gas recirculation device for diesel engines described in the document Dieselmotormanagement Robert Bosch GmbH 4th edition, October 2004, pages 330-332 Friedr. Vieweg 8v Sohn Verlag, Wiesbaden. According to this exhaust gas recirculation device, the exhaust gases are derived upstream from the turbo of an exhaust gas turbocharger to reach the intake air of the engine via a mixing plant. The amount of recycled exhaust gas depends on the pressure difference between the exhaust gas counterpressure upstream of the turbine and the pressure in the intake pipe as well as the position of a gas recirculation valve. pneumatic or electric exhaust. The regulation of the exhaust gas recirculation valve is made by a motor control unit according to the air masses measured in the engine intake duct. To improve the efficiency of the exhaust gas recirculation, the amount of the recycled exhaust gas is cooled in a heat exchanger through which the engine coolant passes; this heat exchanger, also known as the exhaust gas radiator, makes it possible to significantly increase the rate of exhaust gas recirculation and to reduce nitrogen oxide emissions accordingly.

2909726 2 Il est connu d'utiliser des débitmètres à ultrasons pour mesurer l'air aspiré par les moteurs à combustion interne. (voie le document DE 42 37 907 Al). Ces débitmètres exploitent la différence de temps de parcours d'ultrasons dans la direction de l'écoulement et dans 5 la direction opposée. A partir de la différence du temps de parcours mesurée on obtient la vitesse de l'écoulement. Pour déterminer le débit massique d'air, on effectue une mesure supplémentaire à partir de laquelle on détermine la densité de l'air arrivant, de sorte qu'à partir de cette densité de l'air et de la vitesse d'écoulement on peut calculer la 10 masse d'air. Cette mesure supplémentaire est une mesure de température faite à l'aide d'un capteur de température installé dans le canal d'air, par exemple un fil chauffé, un film chaud, une résistance PCT, une résistance NTC. A partir de la température de l'air débité, on dé-termine sa densité ; le calcul de la densité repose par exemple sur un 15 modèle fondé de manière empirique ou physique décrivant la relation entre les paramètres d'écoulement, la température et la densité. En va-riante, on a recours à une base de données dans l'unité d'exploitation. Cette base de données se complète chaque fois avec les valeurs mesurées actuellement.It is known to use ultrasonic flow meters for measuring the air drawn in by internal combustion engines. (see DE 42 37 907 A1). These flow meters exploit the difference in ultrasound travel time in the direction of flow and in the opposite direction. From the difference in the measured travel time, the flow velocity is obtained. In order to determine the mass flow of air, an additional measurement is made from which the density of the incoming air is determined, so that from this density of the air and the flow velocity calculate the mass of air. This additional measure is a temperature measurement made using a temperature sensor installed in the air channel, for example a heated wire, a hot film, a PCT resistor, an NTC resistor. From the temperature of the air discharged, its density is determined; the density calculation is based, for example, on an empirically or physically based model describing the relationship between flow parameters, temperature and density. In contrast, a database is used in the reporting unit. This database is completed each time with the currently measured values.

20 Exposé et avantages de l'invention L'invention concerne un dispositif de recyclage des gaz d'échappement du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que les moyens de commande comportent une installation de mesure par ultra-sons pour mesurer le débit massique dans le canal de prélèvement des 25 gaz d'échappement. Le dispositif de recyclage des gaz d'échappement a l'avantage que le taux de recyclage n'est pas défini indirectement par la mesure de l'air frais alimentant le moteur à combustion interne mais par la mesure directe du taux de recyclage lui-même. Cela permet un 30 contrôle très précis du taux de recyclage des gaz d'échappement qui est indispensable pour arriver à une combustion dite homogène des hydrocarbures et des oxydes d'azote dans un procédé de combustion HCCI. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'installation de mesure par ultrasons comporte au moins deux conver- 35 tisseurs d'ultrasons installés sur la paroi du canal de dérivation de gaz 2909726 3 d'échappement, au moins un capteur de température exposé aux gaz d'échappement et une électronique d'exploitation. L'installation de me-sure par ultrasons est disposée pour qu'au moins l'électronique d'exploitation soit balayée par l'agent de refroidissement traversant le 5 radiateur de gaz d'échappement. L'installation de mesure par ultrasons est prévue dans le circuit d'agent de refroidissement du radiateur de gaz d'échappement et elle se situe ainsi en amont du radiateur de gaz d'échappement dans le sens de passage de l'agent réfrigérant ce qui permet un refroidissement efficace au moins de l'électronique 10 d'exploitation. Cela permet sans difficultés d'avoir des installations de mesure par ultrasons situées directement dans les gaz d'échappement chauds et de mesurer ainsi directement les taux. Avec les signaux de mesure du convertisseur à ultrasons et du capteur de température on détermine la masse des gaz d'échappement et ainsi la masse des gaz 15 d'échappement recyclés. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, un canal de dérivation est associé au radiateur de gaz d'échappement, ce canal ayant d'une part une entrée et d'autre part une sortie pour le radiateur de gaz d'échappement. L'embouchure du canal de dérivation 20 côté entrée correspondant à l'entrée des gaz d'échappement il y a un volet basculant, commandé, qui dans l'une de ses deux position de basculement de fin de course permet de fermer l'entrée des gaz d'échappement du radiateur de gaz d'échappement et dans l'autre position, de fermer l'embouchure du canal de dérivation.DESCRIPTION AND ADVANTAGES OF THE INVENTION The invention relates to an exhaust gas recycling device of the type defined above, characterized in that the control means comprise an ultrasonic measurement system for measuring the mass flow rate. in the exhaust gas sampling channel. The exhaust gas recycling device has the advantage that the recycling rate is not defined indirectly by measuring the fresh air supplying the internal combustion engine but by directly measuring the recycling rate itself. . This allows a very precise control of the exhaust gas recirculation rate which is essential to achieve so-called homogeneous combustion of hydrocarbons and nitrogen oxides in an HCCI combustion process. According to an advantageous embodiment of the invention, the ultrasonic measurement installation comprises at least two ultrasonic converters installed on the wall of the exhaust gas bypass channel, at least one temperature exposed to the exhaust gas and an operating electronics. The ultrasonic measurement facility is arranged so that at least the operating electronics are swept by the coolant passing through the exhaust gas radiator. The ultrasonic measurement system is provided in the exhaust gas cooler coolant circuit and is thus upstream of the exhaust gas radiator in the direction of passage of the coolant which allows efficient cooling of at least the operating electronics. This makes it easy to have ultrasonic measurement facilities located directly in the hot exhaust and thus directly measure the rates. With the measurement signals of the ultrasonic converter and the temperature sensor the mass of the exhaust gases and thus the mass of the recycled exhaust gases are determined. According to an advantageous embodiment of the invention, a bypass channel is associated with the exhaust gas radiator, this channel having on the one hand an inlet and on the other hand an outlet for the exhaust gas radiator. The mouth of the bypass channel 20 on the inlet side corresponding to the exhaust gas inlet there is a tilting flap, controlled, which in one of its two end tilting position can close the inlet exhaust gas and in the other position to close the mouth of the diversion channel.

25 Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, on commande le volet basculant à l'aide de signaux de commande dé-duits du signal de mesure du capteur de température de l'installation de mesure par ultrasons. Comme la position du volet basculant définit le rapport entre les gaz d'échappement refroidis et les gaz 30 d'échappement non refroidis dans le taux de recyclage des gaz d'échappement, le volet basculant permet une régulation précise de la température des gaz d'échappement. Cela permet par exemple de régénérer un filtre à particules installé dans le flux des gaz d'échappement en faisant augmenter lentement la température des gaz d'échappement 35 recyclés et d'augmenter ainsi lentement la température des gaz 2909726 4 d'échappement en direction du filtre à particules et du catalyseur accumulateur d'oxydes d'azote, ce qui favorise une régulation contrôlée de la température pour la régénération des filtres à particules et des catalyseurs accumulateurs d'oxydes d'azote.According to a preferred embodiment of the invention, the tilting flap is controlled by means of control signals derived from the measurement signal of the temperature sensor of the ultrasonic measuring installation. Since the position of the tilting flap defines the ratio of the cooled exhaust gas to the uncooled exhaust gas in the exhaust gas recirculation rate, the tilting flap allows precise control of the gas temperature of the exhaust gases. exhaust. This allows, for example, regenerating a particulate filter installed in the exhaust stream by slowly increasing the temperature of the recycled exhaust gas and thus slowly increasing the temperature of the exhaust gas towards the exhaust gas stream. particulate filter and nitrogen oxide storage catalyst, which promotes controlled temperature regulation for the regeneration of particulate filters and nitrogen oxide storage catalysts.

5 Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, à partir des signaux de mesure de l'installation de mesures par ultrasons, on déduit un signal de détection de fuite significatif d'une fuite dans le radiateur de gaz d'échappement. L'installation de mesure par ultrasons peut, grâce à son principe de mesure, déterminer la densité des gaz 10 d'échappement qui sortent et l'humidité de ces gaz d'échappement car ces deux grandeurs de mesure se déduisent de la vitesse d'écoulement mesurée et de la température mesurée des gaz d'échappement dans le canal de prélèvement de gaz d'échappement. S'il y a une fuite dans le radiateur de gaz d'échappement, l'humidité augmente dans les gaz 15 d'échappement et il en est de même de la densité à l'entrée des gaz d'échappement dans le radiateur de gaz d'échappement ce qui est enregistré par l'installation de mesure par ultrasons, par exemple par une augmentation significative de la vitesse du son. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, on 20 convertit le signal de détection de fuite en un signal d'actionnement du volet basculant du canal de dérivation de façon que le volet basculant passe dans sa position de fin de course barrant l'entrée de gaz d'échappement du radiateur de gaz d'échappement. En même temps, le signal de détection de fuite est transformé en un signal d'affichage qui 25 actionne un afficheur d'avertissement indiquant que le radiateur de gaz d'échappement est défectueux. Une telle installation de détection de fuite et d'avertissement pour le radiateur de gaz d'échappement a une valeur économique considérable car de l'eau qui pénètre dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne peut provoquer des 30 dommages considérables jusqu'à l'arrêt du moteur. En détectant suffisamment à temps une fuite et en coupant le radiateur défectueux de gaz d'échappement, par la commutation du volet d'étranglement on évitera des dommages très graves pour le moteur.According to a preferred embodiment of the invention, from the measurement signals of the ultrasonic measurement system, a significant leak detection signal is deduced from a leak in the exhaust gas radiator. The ultrasonic measurement system can, by virtue of its measurement principle, determine the density of the exhaust gases that come out and the humidity of these exhaust gases because these two quantities of measurement are deduced from the speed of measured flow and the measured temperature of the exhaust gas in the exhaust gas sampling channel. If there is a leak in the exhaust gas radiator, the humidity increases in the exhaust gases and the same is true of the density at the exhaust gas inlet in the gas radiator. exhaust which is recorded by the ultrasonic measuring installation, for example by a significant increase in the speed of sound. According to another embodiment of the invention, the leak detection signal is converted into an actuating signal of the tilting flap of the bypass channel so that the tilting flap passes into its end-of-travel position barring the Exhaust gas inlet of the exhaust gas radiator. At the same time, the leak detection signal is transformed into a display signal which actuates a warning display indicating that the exhaust gas radiator is defective. Such a leak detection and warning system for the exhaust gas radiator has a considerable economic value because water entering the combustion chamber of the internal combustion engine can cause considerable damage to the engine. stopping the engine. By detecting a leak sufficiently in time and cutting off the faulty exhaust gas radiator, switching the throttle flap will prevent serious damage to the engine.

2909726 Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels : 5 - la figure 1 est une vue schématique d'un moteur à combustion in-terne équipé d'un dispositif de recyclage des gaz d'échappement, - la figure 2 est une coupe longitudinale partielle d'une installation de mesure par ultrasons placée dans un canal de prélèvement du dis-positif de recyclage des gaz d'échappement, 10 - la figure 3 montre le canal de prélèvement de gaz d'échappement et le dispositif de recyclage des gaz d'échappement vus dans la direction de la flèche III de la figure 2 en combinaison avec un appareil de commande de moteur relié à l'installation de mesure par ultrasons et des actionneurs commandés par l'appareil de commande du moteur.The present invention will be described below in more detail with the aid of an exemplary embodiment shown in the accompanying drawings in which: FIG. 1 is a schematic view of an internal combustion engine equipped with an exhaust gas recirculation device; - Figure 2 is a partial longitudinal section of an ultrasonic measuring system placed in a sampling channel of the exhaust gas recirculation dis-positive, 10 - FIG. 3 shows the exhaust gas sampling channel and the exhaust gas recirculation device seen in the direction of the arrow III of FIG. 2 in combination with a motor control apparatus connected to the installation of ultrasonic measurement and actuators controlled by the engine control unit.

15 Description de modes de réalisation de l'invention Le moteur à combustion interne 10 représenté schématiquement à la figure 1 est un moteur à quatre cylindres, par exemple un moteur Diesel pour un véhicule utilitaire ; le collecteur d'admission 11 alimente les quatre cylindres du moteur 10 avec un mélange carburant- 20 air. Chaque cylindre est équipé d'une conduite d'échappement 12 dé-bouchant dans une conduite d'échappement 13. La conduite d'échappement 13 est équipée de la turbine 141 d'un turbocompresseur 14 dont le compresseur 142 est installé dans la conduite d'admission. La turbine 141 utilise l'énergie des gaz d'échappement pour entraîner le 25 compresseur 142 ; ce dernier aspire de l'air frais et le refoule par la conduite d'aspiration 15 de la conduite d'admission 11 dans les cylindres. La turbine 141 du turbocompresseur de gaz d'échappement 14 est suivie dans la veine de gaz d'échappement 13 par un catalyseur d'oxydation 39. Un canal de prélèvement de gaz d'échappement 16 est 30 issu de la conduite de gaz d'échappement 13 en amont de la turbine 141 du turbocompresseur de gaz d'échappement 14 ; ce canal de prélèvement débouche dans la tubulure d'admission 11 en étant raccordé par son embouchure à la conduite d'admission 15. Un radiateur de gaz d'échappement 17 fonctionnant selon le principe de l'échange à contrecourant est installé dans le canal de prélèvement de gaz d'échappement 5 2909726 6 16. Ce radiateur de gaz d'échappement est traversé à contre-courant d'une part par les gaz d'échappement chauds du canal de prélèvement de gaz d'échappement 16 et d'autre part par un liquide de refroidisse-ment. Le liquide de refroidissement est de préférence l'eau de refroidis- 5 sement du moteur à combustion interne 10. Pour le liquide de refroidissement, le radiateur de gaz d'échappement 17 comporte une entrée de liquide de refroidissement 18 et une sortie de liquide de refroidissement 19 ; pour les gaz d'échappement il comporte une entrée de gaz d'échappement 20 et une sortie de gaz d'échappement 21.DESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE INVENTION The internal combustion engine 10 shown schematically in FIG. 1 is a four-cylinder engine, for example a diesel engine for a commercial vehicle; the intake manifold 11 supplies the four cylinders of the engine 10 with a fuel-air mixture. Each cylinder is equipped with an exhaust pipe 12 unhooked in an exhaust pipe 13. The exhaust pipe 13 is equipped with the turbine 141 of a turbocharger 14, the compressor 142 of which is installed in the exhaust pipe. 'admission. The turbine 141 uses the energy of the exhaust gases to drive the compressor 142; the latter sucks in fresh air and delivers it through the suction pipe 15 of the intake pipe 11 into the cylinders. The turbine 141 of the exhaust gas turbocharger 14 is followed in the exhaust gas stream 13 by an oxidation catalyst 39. An exhaust gas sampling channel 16 is derived from the gas pipe of FIG. exhaust 13 upstream of the turbine 141 of the exhaust gas turbocharger 14; this sampling channel opens into the intake manifold 11 being connected by its mouth to the intake duct 15. An exhaust gas radiator 17 operating on the principle of the countercurrent exchange is installed in the duct This exhaust gas radiator is traversed countercurrently on the one hand by the hot exhaust gases of the exhaust gas sampling channel 16 and on the other hand by a coolant-ment. The coolant is preferably the cooling water of the internal combustion engine 10. For the coolant, the exhaust gas cooler 17 has a coolant inlet 18 and a liquid outlet of cooling 19; for the exhaust gas it has an exhaust gas inlet 20 and an exhaust gas outlet 21.

10 Un canal de contournement 22 est associé au radiateur de gaz d'échappement 17 ; ce canal débouche dans le canal de prélève-ment de gaz d'échappement 16 ; son embouchure 221 est au niveau de l'entrée de gaz d'échappement 20 ou proche de l'entrée de gaz d'échappement 20 du radiateur de gaz d'échappement 17 et son autre 15 embouchure 222 est sur ou proche de la sortie de gaz d'échappement 21 du radiateur 17. En amont de l'embouchure 221 côté entrée du canal de contournement 22, le canal de prélèvement de gaz d'échappement 16 est équipé d'une vanne de recyclage de gaz d'échappement 23 pour commander la quantité de gaz d'échappement 20 prélevée de la conduite de gaz d'échappement 13 dans le canal de prélèvement 16. L'embouchure 221 côté entrée du canal de dérivation 22 comporte un volet basculant 24 qui, dans une position de fin de course, ferme l'embouchure 221 du canal de dérivation 22 et qui dans on autre position de fin de course ferme l'entrée de gaz d'échappement 20 du ra- 25 diateur de gaz d'échappement 17. La position du volet basculant 24 est commandée et permet de régler le rapport de mélange entre la quantité de gaz d'échappement refroidie par le passage dans le radiateur 17 et la quantité de gaz d'échappement non refroidie passant par le canal de contournement, ce qui permet de régler la température des gaz 30 d'échappement en aval du radiateur de gaz d'échappement 17. En aval de l'embouchure 222 côté sortie du canal de dérivation 22, le canal de prélèvement de gaz d'échappement 16 est équipé d'une installation de mesure par ultrasons 25 pour mesurer directe-ment la masse des gaz d'échappement traversant le canal de prélève- 35 ment de gaz d'échappement 16. L'installation de mesure par ultrasons 2909726 7 25 est avantageusement regroupée en un ensemble 40 avec le radiateur de gaz d'échappement 17 et son canal de dérivation 22 équipé du volet basculant 24 comme cela est indiqué par un trait interrompu à la figure 1. Cet ensemble est complété pour le canal de prélèvement de gaz 5 d'échappement 16 par deux ajutages de branchement prévus d'une part dans la tubulure de gaz d'échappement 13 et d'autre part dans la tubulure d'admission 15. La vanne de recyclage des gaz d'échappement 23 est de préférence intégrée également à l'ensemble 40. La figure 2 montre l'installation de mesure par ultrasons 10 25 placée dans un orifice 26 du canal de prélèvement de gaz d'échappement 16 comme cela est représenté schématiquement. L'installation de mesure par ultrasons 25 comprend un premier convertisseur d'ultrasons 27 et un second convertisseur d'ultrasons 28 ainsi qu'une électronique d'exploitation 29 entre les convertisseurs 15 d'ultrasons 27, 28 à laquelle sont reliés ces deux convertisseurs d'ultrasons. A proximité de la paroi, en regard des convertisseurs d'ultrasons 27, 28 dans le canal de prélèvement de gaz d'échappement 16 on a une surface réfléchissante 20 parallèle à l'axe du canal ; cette surface est fixée à un support 31 glissé à travers l'orifice de réception 20 26. Les deux convertisseurs d'ultrasons 27, 28 sont installés sur le support 31 en étant inclinés d'un certain angle par rapport à la normale à la surface de réflexion 30. La face supérieure de la surface de réflexion 30 est munie de façon avantageuse d'un revêtement favorisant la ré-flexion des impulsions d'ultrasons. Le support 31 comporte en outre un 25 capteur de température 32 installé avec le support 31 sensiblement au milieu du canal de prélèvement de gaz d'échappement 16. Le capteur de température 32 est également relié à l'électronique d'exploitation 29. Le capteur de température 32 est par exemple un élément NTC. Le support 31 est tel qu'il ne gêne pas ou pratiquement pas le passage des gaz 30 d'échappement dans le canal 16. Comme le montre la vue de côté de l'installation de mesure par ultrasons 25 représentée à la figure 3, le support 31 a pratiquement une forme de U ; le capteur de température 32 est installé sur l'un des deux branches 311, 312 et la surface réfléchissante 30 se trouve sur la partie 313 reliant les deux branches 311, 2909726 8 312. Chacune des deux branches 311, 312 est munie en son milieu d'une cavité centrale arrivant jusqu'à l'entretoise 313. L'installation de mesure par ultrasons 25 est couverte par un couvercle 33 dans lequel est réalisé au moins un canal de cir- 5 culation 34 pour un liquide de refroidissement. Le canal de circulation 34 comporte deux ajutages de branchement 341, 342 ; l'ajutage 341 constitue l'entrée de liquide de refroidissement 18 du radiateur de gaz d'échappement 17 et l'autre ajutage 342 est relié par un serpentin de refroidissement 171 au retour d'agent de refroidissement 19 à travers le 10 radiateur de gaz d'échappement 17 et se situe ainsi en avant de l'arrivée d'agent de refroidissement 18 du radiateur de gaz d'échappement 17. Le côté du volet 34 comporte un connecteur 35 pour alimenter en tension de fonction l'installation de mesure par ultrasons 25 et transmettre les signaux de mesure. Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, le con- 15 necteur 35 est relié à un câble 36 relié à l'appareil de commande 37 du moteur. L'appareil de commande 37 du moteur commande comme l'indique schématiquement la figure 13, d'une part, la vanne de recyclage des gaz d'échappement 23, et, d'autre part, le volet basculant 24 ; cet appareil peut en outre commander un témoin de fuite 38 qui sera 20 actionné en cas de fuite du radiateur de gaz d'échappement 17 indiquant que cette fuite mélange une forte quantité d'eau au gaz d'échappement alimentant les cylindres du moteur à combustion in-terne 10. En liaison avec les signaux de mesure fournis par 25 l'électronique d'exploitation 29 de l'installation de mesure par ultrasons 25 par l'appareil de commande moteur 37, en commandant la vanne de recyclage des gaz d'échappement 23 on commande la quantité des gaz d'échappement prélevée dans la tubulure de gaz d'échappement 13 et par la commande du volet basculant 24 on règle la température des gaz 30 d'échappement réintroduits dans le moteur à combustion interne 10. Pour cela, l'appareil de commande central 37 du moteur calcule la quantité de gaz d'échappement à recycler pour une combustion optimale ainsi que la température de ces gaz d'échappement et génère des signaux de réglage correspondants destinés à la vanne de recyclage des 35 gaz d'échappement 23 et au volet basculant 24.A bypass channel 22 is associated with the exhaust gas radiator 17; this channel opens into the exhaust gas sampling channel 16; its mouth 221 is at the exhaust gas inlet 20 or near the exhaust gas inlet 20 of the exhaust gas radiator 17 and its other mouth 222 is on or near the exit of exhaust gas 21 of the radiator 17. Upstream of the mouth 221 on the inlet side of the bypass channel 22, the exhaust gas sampling channel 16 is equipped with an exhaust gas recirculation valve 23 for controlling the amount of exhaust gas taken from the exhaust pipe 13 in the sampling channel 16. The mouth 221 on the inlet side of the bypass channel 22 has a tilting flap 24 which, in an end-of-travel position , closes the mouth 221 of the bypass channel 22 and which in another end position closes the exhaust gas inlet 20 of the exhaust gas distributor 17. The position of the tilting flap 24 is controlled and allows to adjust the mixing ratio between the quantity of exhaust gas cooled by the passage in the radiator 17 and the amount of uncooled exhaust gas passing through the bypass channel, which makes it possible to adjust the temperature of the exhaust gas downstream of the radiator Exhaust gas 17. Downstream of the mouth 222 on the outlet side of the bypass channel 22, the exhaust gas sampling channel 16 is equipped with an ultrasonic measurement system 25 for directly measuring the mass of the exhaust gases. Exhaust gas passing through the exhaust gas sampling channel 16. The ultrasonic measurement system 290 is advantageously grouped together in an assembly 40 with the exhaust gas radiator 17 and its bypass channel. 22 equipped with the tilting flap 24 as indicated by a broken line in Figure 1. This set is completed for the exhaust gas sampling channel 16 by two connection nozzles provided on the one hand in the exhaust pipe 13 and on the other hand in the intake manifold 15. The exhaust gas recirculation valve 23 is preferably also integrated in the assembly 40. FIG. 2 shows the installation The ultrasonic measurement system 25 is located in an orifice 26 of the exhaust gas sampling channel 16 as shown schematically. The ultrasonic measurement system 25 comprises a first ultrasonic converter 27 and a second ultrasonic converter 28 as well as an operating electronics 29 between the ultrasonic converters 27, 28 to which these two converters are connected. ultrasound. Close to the wall, facing ultrasonic converters 27, 28 in the exhaust gas sampling channel 16 is a reflective surface 20 parallel to the axis of the channel; this surface is fixed to a support 31 slid through the receiving orifice 26. The two ultrasonic converters 27, 28 are installed on the support 31 while being inclined at an angle to the normal to the surface. The upper face of the reflection surface 30 is advantageously provided with a coating promoting the re-inflection of the ultrasonic pulses. The support 31 further comprises a temperature sensor 32 installed with the support 31 substantially in the middle of the exhaust gas sampling channel 16. The temperature sensor 32 is also connected to the operating electronics 29. The sensor temperature 32 is for example an NTC element. The support 31 is such that it does not interfere with the passage of the exhaust gases in the channel 16. The side view of the ultrasonic measurement system 25 shown in FIG. support 31 is substantially U-shaped; the temperature sensor 32 is installed on one of the two branches 311, 312 and the reflecting surface 30 is on the portion 313 connecting the two branches 311, 2909726 8 312. Each of the two branches 311, 312 is provided in its middle The ultrasonic measurement system 25 is covered by a cover 33 in which at least one circulation channel 34 is formed for a cooling liquid. The circulation channel 34 comprises two branching nozzles 341, 342; the nozzle 341 constitutes the coolant inlet 18 of the exhaust gas radiator 17 and the other nozzle 342 is connected by a cooling coil 171 to the coolant return 19 through the gas radiator 17 and thus is in front of the arrival of coolant 18 of the exhaust gas radiator 17. The side of the flap 34 comprises a connector 35 for supplying voltage to the measuring installation by ultrasound 25 and transmit the measurement signals. In the exemplary embodiment of FIG. 3, the connector 35 is connected to a cable 36 connected to the control apparatus 37 of the motor. The control apparatus 37 of the engine controls, as shown schematically in FIG. 13, on the one hand, the exhaust gas recycling valve 23, and, on the other hand, the rocker flap 24; this apparatus may further control a leakage indicator 38 which will be actuated in the event of a leak in the exhaust gas radiator 17 indicating that this leakage mixes a large amount of water with the exhaust gas supplying the combustion engine cylinders. In-dull 10. In connection with the measurement signals provided by the operating electronics 29 of the ultrasonic measurement system 25 by the motor control unit 37, by controlling the gas recirculation valve exhaust 23 controls the amount of exhaust gas taken from the exhaust pipe 13 and by the control of the tilting flap 24 the temperature of the exhaust gases reintroduced into the internal combustion engine 10 is adjusted. , the central control unit 37 of the engine calculates the amount of exhaust gas to be recycled for optimal combustion and the temperature of these exhaust gases and generates corresponding control signals. Nts for the exhaust gas recirculation valve 23 and the tilting flap 24.

2909726 9 A l'aide des deux convertisseurs d'ultrasons 27, 28 fonctionnant alternativement comme émetteurs et comme récepteurs d'impulsions de son on mesure les temps de parcours dans le sens de passage des gaz d'échappement et dans le sens opposé, c'est-à-dire en 5 amont et en aval et avec le capteur de température 32 on mesure la température des gaz d'échappement qui circulent. Les temps de par-cours permettent de déterminer la vitesse d'écoulement des gaz d'échappement et le débit volumique (débit volumique par unité de temps). Comme cela est connu, à partir du débit volumique, connaissant la température et la pression on peut calculer la masse des gaz d'échappement. La pression des gaz d'échappement est soit connue soit obtenue à l'aide d'un capteur de pression supplémentaire combiné à l'installation de mesure par ultrasons 25. Si à cause d'une fuite dans le radiateur de gaz 15 d'échappement 17, du liquide de refroidissement passe dans les gaz d'échappement, l'humidité des gaz d'échappement augmente alors de manière significative. Par conséquent, la vitesse du son dans les gaz d'échappement augmente de façon extrême. Cette vitesse des sons se calcule à partir de la vitesse d'écoulement mesurée des gaz 20 d'échappement. Si l'on surveille en permanence la vitesse d'écoulement, une augmentation extrême de cette vitesse est une indication d'une fuite dans le radiateur de gaz d'échappement 17. Cette augmentation extrême de la vitesse d'écoulement est détectée dans l'appareil de commande de moteur 37 comme un signal de fuite et un signal 25 d'actionnement correspondant sera appliqué au volet basculant 24 pour couper le radiateur de gaz d'échappement 17 par le volet basculant 24. En même temps, le signal de détection de fuite appliqué à l'appareil de commande de moteur 37 provoque l'émission d'un signal d'affichage actionnant l'indicateur de fuite 38. 30 35With the aid of the two ultrasonic converters 27, 28 operating alternately as transmitters and as sound pulse receivers, the travel times are measured in the direction of passage of the exhaust gases and in the opposite direction, that is, upstream and downstream and with the temperature sensor 32 the temperature of the exhaust gas flowing is measured. The on-course times make it possible to determine the flow velocity of the exhaust gases and the volume flow rate (volume flow per unit of time). As is known, from the volume flow, knowing the temperature and the pressure can be calculated the mass of the exhaust gas. The exhaust gas pressure is either known or obtained by means of an additional pressure sensor combined with the ultrasonic measurement system 25. If due to a leak in the exhaust gas radiator 17, coolant passes into the exhaust, the moisture of the exhaust gas then increases significantly. As a result, the speed of sound in the exhaust gases increases dramatically. This speed of sound is calculated from the measured flow velocity of the exhaust gas. If the flow velocity is continuously monitored, an extreme increase in this velocity is an indication of a leak in the exhaust gas radiator 17. This extreme increase in the velocity of flow is detected in the As a leakage signal and a corresponding actuation signal will be applied to the tilting flap 24 to shut off the exhaust gas radiator 17 by the tilting flap 24. At the same time, the detection signal The leak applied to the motor control unit 37 causes a display signal to be generated which actuates the leakage indicator 38.

Claims (6)

REVENDICATIONS 1 ) Dispositif de recyclage des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, notamment d'un moteur Diesel, comprenant un canal de dérivation de gaz d'échappement (16) reliant une conduite de gaz d'échappement (13) à une conduite d'admission (11) du moteur (10), un radiateur de gaz d'échappement (17) installé dans le canal de prélèvement des gaz d'échappement (16) est traversé par un agent de refroidissement ainsi que des moyens de commande pour commander la quantité de gaz d'échappement dérivée par le canal de dérivation de gaz d'échappement (16), caractérisé en ce que les moyens de commande comportent une installation de mesure par ultrasons (25) pour mesurer le débit massique dans le canal de prélèvement des gaz d'échappement (16).  1) Device for recycling the exhaust gases of an internal combustion engine, in particular a diesel engine, comprising an exhaust gas bypass channel (16) connecting an exhaust gas pipe (13) to an intake duct (11) of the engine (10), an exhaust gas radiator (17) installed in the exhaust gas sampling channel (16) is traversed by a coolant and cooling means. control for controlling the amount of exhaust gas derived by the exhaust gas bypass channel (16), characterized in that the control means comprises an ultrasonic measuring device (25) for measuring the mass flow rate in the exhaust gas sampling channel (16). 2 ) Dispositif de recyclage des gaz d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'installation de mesure par ultrasons (25) comporte au moins deux convertisseurs d'ultrasons (27, 28) installés sur la paroi du canal de dérivation de gaz d'échappement (16), au moins un capteur de température (32) exposé à la température d'un gaz d'échappement et une électronique d'exploitation (29) et au moins l'électronique d'exploitation (29) est balayée par le moyen de refroidissement.2) Exhaust gas recirculation device according to claim 1, characterized in that the ultrasonic measuring device (25) comprises at least two ultrasonic converters (27, 28) installed on the wall of the bypass channel. exhaust gas (16), at least one temperature sensor (32) exposed to the temperature of an exhaust gas and an operating electronics (29) and at least the operating electronics (29) is swept by the cooling means. 3 ) Dispositif de recyclage des gaz d'échappement selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'installation de mesure par ultrasons (25) est prévue sur l'arrivée d'agent de refroidissement (18) du radiateur à gaz d'échappement (17).3) Exhaust gas recirculation device according to claim 2, characterized in that the ultrasonic measurement system (25) is provided on the exhaust gas cooler (18) inlet. (17). 4 ) Dispositif de recyclage des gaz d'échappement selon la revendication 2, caractérisé en ce que 2909726 11 le radiateur de gaz d'échappement (17) comporte un canal de contournement (22) dont l'entrée de gaz d'échappement (20) et la sortie des gaz d'échappement (22) se trouvent dans le canal de dérivation de gaz d'échappement (16) et 5 l'installation de mesure par ultrasons (25) est prévue dans le canal de dérivation de gaz d'échappement (16) en aval de l'embouchure côté sortie (222) du canal de contournement (22).4) Exhaust gas recirculation device according to claim 2, characterized in that the exhaust gas radiator (17) comprises a bypass channel (22) whose exhaust gas inlet (20) ) and the exhaust gas outlet (22) are in the exhaust gas bypass channel (16) and the ultrasonic measurement system (25) is provided in the gas bypass channel. exhaust (16) downstream of the outlet mouth (222) of the bypass channel (22). 5 ) Dispositif de recyclage des gaz d'échappement selon la revendica-10 tion 4, caractérisé en ce que l'embouchure côté entrée (221) du canal de contournement (22) comporte un volet pivotant commandé (24) permettant dans l'une des deux positions de fin de course de pivotement de fermer l'entrée des gaz 15 d'échappement (20) du radiateur de gaz d'échappement (17) et dans l'autre, l'embouchure (221) côté entrée du canal de contournement (22).5) Exhaust gas recycling device according to claim 4, characterized in that the inlet mouth (221) of the bypass channel (22) comprises a controlled pivoting flap (24) allowing in one of the two pivot end positions to close the exhaust gas inlet (20) of the exhaust gas radiator (17) and in the other, the inlet port (221) of the exhaust gas bypass (22). 6 ) Dispositif de recyclage des gaz d'échappement selon la revendication 1, 20 caractérisé en ce que du signal de mesure de l'installation de mesure par ultrasons (25) on déduit un signal de détection de fuite, significatif d'une fuite dans le radiateur de gaz d'échappement (17). 25 7 ) Dispositif de recyclage des gaz d'échappement selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le signal de détection de fuite est converti en un signal d'actionneur pour le volet pivotant (24) et ce volet (24) est mis dans sa position de fin 30 de course de basculement fermant l'entrée des gaz d'échappement (20) du radiateur de gaz d'échappement (17). 8 ) Dispositif de recyclage des gaz d'échappement selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que 2909726 12 le signal de détection de fuite est converti en un signal d'affichage pour un voyant avertisseur de fuite (38). 9 ) Dispositif de recyclage des gaz d'échappement selon les revendica- 5 tions 5 et 6, caractérisé en ce que le volet pivotant (24) reçoit un signal d'actionnement déduit du signal de mesure du capteur de température (32), ce signal d'actionnement dé-terminant la position de basculement du volet basculant (22) entre ses 10 deux positions de fin de course. 10 ) Dispositif de recyclage des gaz d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que 15 les moyens de commande de la quantité de gaz d'échappement prélevée par le canal de prélèvement de gaz d'échappement (16) comportent une vanne de recyclage des gaz d'échappement (23) installée en amont du radiateur de gaz d'échappement (17), cette vanne étant commandée par un appareil de commande de moteur (37) recevant lui-même les signaux 20 de mesure de l'installation de mesure par ultrasons (25). 11 ) Dispositif de recyclage des gaz d'échappement selon la revendication 10, caractérisé en ce que 25 le signal indicateur du voyant de signalisation de fuite (38) et les signaux d'actionnement du volant basculant (24) sont générés à l'embouchure (221) du canal de dérivation (22) par l'appareil de commande de moteur (37). 30 12 ) Dispositif de recyclage des gaz d'échappement selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le radiateur de gaz d'échappement (17) et le canal de dérivation (22) ainsi que le volet pivotant (24) et l'installation de mesure par ultrasons 2909726 13 (25) sont regroupés en un ensemble constructif (40) qui s'introduit dans le canal de prélèvement de gaz d'échappement (16). 56) Exhaust gas recycling device according to claim 1, characterized in that a measurement signal of the ultrasonic measurement system (25) is used to derive a leak detection signal, indicative of a leak in the exhaust gas radiator (17). 7) Exhaust gas recirculation device according to claims 5 and 6, characterized in that the leak detection signal is converted into an actuator signal for the pivoting flap (24) and this flap (24) is put in its end position of tilting stroke closing the exhaust gas inlet (20) of the exhaust gas radiator (17). 8) Exhaust gas recirculation device according to claim 6 or 7, characterized in that the leak detection signal is converted into a display signal for a leak warning light (38). 9) Exhaust gas recirculation device according to claims 5 and 6, characterized in that the pivoting flap (24) receives an actuation signal derived from the measurement signal of the temperature sensor (32). actuating signal de-terminating the tilting flap position (22) between its two end positions. 10) Exhaust gas recirculation device according to claim 1, characterized in that the means for controlling the amount of exhaust gas taken from the exhaust gas sampling channel (16) comprises a valve of exhaust gas recirculation (23) installed upstream of the exhaust gas radiator (17), this valve being controlled by a motor control unit (37) which itself receives the measurement signals of the installation ultrasonic measurement (25). 11) Exhaust gas recirculation device according to claim 10, characterized in that the signal signal of the leak indicator light (38) and the actuating signals of the tilting flywheel (24) are generated at the mouth (221) of the bypass channel (22) by the engine control unit (37). 12) Exhaust gas recirculation device according to claims 4 and 5, characterized in that the exhaust gas radiator (17) and the bypass channel (22) and the pivoting flap (24) and the Ultrasonic measurement system 2909726 (25) is grouped into a building assembly (40) which is introduced into the exhaust gas sampling channel (16). 5
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