Dispositif de filtrage des gaz de recirculation d'un moteur à combustion

Abstract

 Dispositif de filtrage de gaz d'échappement prélevés sur le conduit d'échappement (4a) d'un moteur thermique en aval d'un organe de dépollution (6) sous le contrôle d'une vanne EGR (8), pour être envoyés dans une conduite de recirculation (7) vers l'admission du moteur, caractérisé en ce qu'il comporte un organe de filtrage autonettoyant (11) des gaz envoyés en recirculation, dont le fonctionnement est lié à celui de la vanne EGR (8).

Description

[0001] La présente invention concerne la dépollution des moteurs à combustion, en particulier des moteurs turbocompressés. Plus précisément, elle se rapporte aux systèmes de recirculation des gaz d'échappement, vers l'admission du moteur, dits systèmes EGR, pour « Exhaust Gas Recirculation » en anglais, qui permettent notamment de limiter l'émission d'oxydes d'azote, ou NOx.

[0002] Cette invention a pour objet un dispositif de filtrage de gaz d'échappement prélevés sur le conduit d'échappement d'un moteur thermique en aval d'un organe de dépollution sous le contrôle d'une vanne EGR, pour être envoyés, dans une conduite de recirculation, vers l'admission du moteur.

[0003] Dans un moteur turbocompressé, le piquage des gaz envoyés en recirculation peut être effectué en amont de la turbine du turbocompresseur. Leur réintroduction dans le circuit d'admission est alors opérée en aval du boîtier de coupure. L'inconvénient majeur de ce type de circuit, dit circuit « EGR haute pression », est la limitation du taux d'EGR pour un niveau de pression de suralimentation donné. Le taux d'EGR est en effet déterminé par le différentiel de pression existant entre la pression avant turbine, et la pression dans le collecteur d'admission.

[0004] Une seconde architecture, dite « EGR basse pression », consiste à prélever les gaz d'échappement en aval d'un organe de dépollution (tel qu'un filtre à particules) pour avoir des gaz propres, et à les réintroduire en amont du compresseur. Ce type de circuit assure une meilleure « perméabilité » aux gaz EGR, mais la différence de pression permettant de faire circuler ces gaz est très faible sur une majeure partie de la plage de fonctionnement du moteur. On a donc recours à un volet à l'échappement, placé en aval du piquage EGR, pour générer une contre pression, propre à faciliter la recirculation des gaz d'échappement vers l'admission.

[0005] Un des inconvénients d'un tel système reste que, des particules solides, dues au vieillissement du filtre à particules, peuvent emprunter le circuit EGR, et être ainsi réintroduites à l'admission.

[0006] La présente invention vise à éviter l'encrassement du moteur, sans pénaliser la boucle EGR.

[0007] Dans ce but, elle prévoit de coupler le fonctionnement d'un organe de filtrage autonettoyant des gaz envoyés en recirculation, à celui de la vanne EGR.

[0008] De préférence, l'organe de filtrage est couplé mécaniquement à la vanne EGR.

[0009] Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, c'est une grille pivotante, placée à l'entrée de la conduite de recirculation.

[0010] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels :

• la figure 1 montre schématiquement l'implantation du dispositif dans une architecture EGR,
• la figure 2, montre en perspective, un mode de réalisation non limitatif du dispositif, et
• les figures 3 et 4 illustrent son fonctionnement.

[0011] Sur la figure 1, on a représenté un conduit d'admission 1 de moteur turbocompressé, avec son entrée d'air frais 2, et la roue 3 du compresseur. La ligne d'échappement 4 du même moteur (non représenté), présente un filtre à particules 6. Un conduit de recirculation 7 des gaz d'échappement démarre en aval du filtre 6. Le circuit EGR est du type « basse pression », puisque les gaz sont prélevés, en aval d'un organe de dépollution 6. La recirculation est commandée par la vanne EGR 8, disposée à l'intérieur du conduit de recirculation 7, qui renvoie les gaz vers l'admission, après avoir traversé un refroidisseur 9. La vanne 8 est placée sous le contrôle du calculateur du moteur (non représenté). Après le départ du conduit 7, le conduit d'échappement 4a porte un volet d'échappement 10, dont la commande permet d'établir, selon les circonstances, la contre pression nécessaire à la bonne recirculation des gaz d'échappement vers l'admission.

[0012] La figure 1 montre enfin le dispositif de filtrage des gaz d'échappement proposé par l'invention, qui comporte un organe de filtrage, tel qu'une grille autonettoyante 11 dont le fonctionnement est couplé à celui de la vanne EGR 8. Conformément au schéma, l'organe de filtrage peut être constitué par une grille pivotante placée à l'entrée de la conduite de recirculation 7. La grille de filtrage 11 et la vanne EGR 8, peuvent ainsi être couplés mécaniquement par une biellette 12, sans que cette disposition soit obligatoire, car, dans le cadre de l'invention, tout type de liaison de commande entre ces deux éléments peut être mise en oeuvre.

[0013] Sur la figure 2, qui illustre un mode de réalisation non limitatif de l'invention, on retrouve le volet 8a de la vanne EGR, la grille 11, et la biellette 12. Dans cet exemple de réalisation du dispositif, la biellette 12 est articulée sur deux pattes 13, 15, fixées rigidement sur le support annulaire 11a de la grille 11, et sur le volet pivotant 8a de la vanne EGR 8, par exemple au niveau de leurs axes de pivot respectifs.

[0014] En se reportant aux figures 3 et 4, on voit que la grille 11 peut pivoter entre une première position de filtrage (figure 3), où elle s'étend au travers de la conduite de recirculation, et une deuxième position de nettoyage (figure 4), où elle s'étend au travers du conduit d'échappement.

[0015] Dans la première position, la grille 11 couvre l'ouverture de départ du conduit de recirculation, de manière à retenir les particules solides, contenues dans las gaz d'échappement, notamment celles qui sont dues au vieillissement du filtre à particules, et à éviter qu'elles soient renvoyées à l'admission avec les gaz de recirculation : la grille 11 est en position de filtrage lorsque la vanne EGR 8 est ouverte, c'est-à-dire lorsqu' au moins une partie des gaz d'échappement, sont renvoyés vers l'admission.

[0016] Dans la seconde position, où position de nettoyage de la grille 11, la vanne EGR est fermée 8. La grille s'étend alors au travers du conduit d'échappement 4a. Elle est ainsi balayée par les gaz d'échappement, de sorte que les particules accumulées dans la première position sont détachées de celle-ci, et emportées par le flux.

[0017] Dans le mode de réalisation non limitatif illustré par ces figures, la grille 11 est couplée par une biellette à la vanne EGR, et est transversale à la direction principale d'écoulement des gaz (axe de la conduite d'échappement), en position de nettoyage. Toutefois, sans sortir du cadre de l'invention, on peut mettre en oeuvre d'autres dispositions, par exemple d'autres modes de couplage, mécaniques ou non, entre le volet et la grille, ou encore incliner la grille au-delà d'une position la transversale, par rapport à la direction d'écoulement des gaz dans le conduit d'échappement, de manière à faciliter son balayage, et l'évacuation des particules.

[0018] L'intérêt principal du dispositif proposé est de supprimer les remplacements périodiques de la grille, puisqu'elle ne se remplit jamais de particules. Sa stratégie de nettoyage peut avantageusement être associée au fonctionnement du moteur (démarrage à froid ou fonctionnement à chaud), par exemple de la façon suivante : adopter la position de nettoyage en mode de démarrage à froid, où le volet d'échappement du moteur est généralement fermé ou partiellement fermé, adopter la position de filtrage en mode de fonctionnement à chaud, où le volet d'échappement est généralement ouvert ou partiellement fermé. L'invention propose ainsi un procédé de commande d'un organe de filtrage autonettoyant de gaz d'échappement envoyés en recirculation, composé d'une grille 11 couplée mécaniquement à une vanne EGR 8, selon lequel cette grille est en position de nettoyage par les gaz d'échappement lorsque la vanne EGR est fermée, et en position de filtrage des gaz d'échappement lorsque celle-ci est ouverte.

[0019] En conclusion, la principale qualité de la grille de filtrage est d'être autonettoyante, grâce au dispositif proposé. En effet, elle arrête ainsi les débris du filtre au départ de la boucle EGR, et est nettoyée automatiquement par balayage, entre les phases de recirculation.

Revendications

1. Dispositif de filtrage de gaz d'échappement prélevés sur le conduit d'échappement (4a) d'un moteur thermique en aval d'un organe de dépollution (6) sous le contrôle d'une vanne EGR (8), pour être envoyés dans une conduite de recirculation (7) vers l'admission du moteur, caractérisé en ce qu'il comporte un organe de filtrage autonettoyant (11) des gaz envoyés en recirculation, couplé mécaniquement à la vanne EGR (8).

2. Dispositif de filtrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de filtrage (11) est une grille pivotante placée au départ de la conduite de recirculation (7).

3. Dispositif de filtrage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la grille (11) pivote entre une première position de filtrage, où elle occupe l'entrée de la conduite de recirculation (7), et une deuxième position de nettoyage, où elle s'étend au travers du conduit d'échappement (4a).

4. Dispositif de filtrage selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la grille (11) est en position de filtrage lorsque la vanne EGR (8) est ouverte, et en position de nettoyage lorsque celle-ci est fermée.

5. Dispositif de filtrage selon l'une des revendications 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que la vanne EGR (8) et la grille de filtrage (11) sont couplés mécaniquement par une biellette (12).

6. Dispositif de filtrage selon la revendication 5, caractérisé en ce que la biellette (12) est articulée sur deux pattes (13, 15) solidaires de la vanne EGR (8) et de la grille (11)

7. Dispositif de filtrage selon la revendication 6, caractérisé en ce que les biellettes sont fixées respectivement sur un support annulaire (11a) de la grille 11, et sur le volet pivotant (8a) de la vanne EGR (8).

8. Dispositif de filtrage selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que la grille (11) en position de nettoyage s'étend transversalement à l'axe du conduit d'échappement (4a).

9. Dispositif de filtrage selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que la grille (11) en position de nettoyage est inclinée au-delà de la transversale à l'axe du conduit (4a), dans le sens d'écoulement des gaz.

10. Procédé de commande d'un un organe de filtrage autonettoyant de gaz d'échappement envoyés en recirculation, composé d'une grille (11) couplée mécaniquement à une vanne EGR (8), caractérisé en ce que la grille (11) est en position de nettoyage par les gaz d'échappement lorsque la vanne EGR (8) est fermée, et en position de filtrage des gaz d'échappement lorsque celle-ci est ouverte.

11. Procédé de commande selon la revendication 11, caractérisé en ce que la position de nettoyage est adoptée en mode de démarrage à froid, où le volet d'échappement du moteur (10) est généralement fermé ou partiellement fermé, et en ce que la position de filtrage est adoptée en mode de fonctionnement à chaud où le volet d'échappement (10) est généralement ouvert ou partiellement fermé.

Dessins