FR2859238A1 - Exhaust gas thermal adjustment device for motor vehicle, has heat exchanger with openings and cover situated at surfaces of gas intake flange, cylindrical wall and outlet box that receives valve and central by-pass tube - Google Patents

Exhaust gas thermal adjustment device for motor vehicle, has heat exchanger with openings and cover situated at surfaces of gas intake flange, cylindrical wall and outlet box that receives valve and central by-pass tube Download PDF

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Abstract

The device has a heat exchanger with openings (4) and a cover (18). Exhaust gas is transmitted through a central by-pass tube (2) or the heat exchanger by a valve (26). The openings and the cover of the heat exchanger are situated at the surfaces of a gas intake flange (3), a cylindrical wall (19) and an outlet box (24). The box receives the valve and the tube. An independent claim is also included for an installation for circulating exhaust gas for a thermal engine.

Description

2859238 Dispositif de régulation thermique de gaz d'échappement2859238 Exhaust gas thermal regulation device

L'invention se rapporte aux dispositifs de régulation thermique de gaz circulant le long d'une ligne d'échappement en sortie de moteurs thermiques de véhicules automobiles.  The invention relates to thermal regulation devices for gas flowing along an exhaust line at the output of thermal engines of motor vehicles.

Les normes environnementales imposent une réduction importante des niveaux d'émission des moteurs à combustion interne des véhicules automobiles.  Environmental standards impose a significant reduction in the emission levels of internal combustion engines of motor vehicles.

Pour réduire la formation des oxydes d'azote, on connaît des dispositifs de régulation thermique des gaz d'échappement qui sortent d'un moteur thermique et vont vers un élément de catalyse du type connu sous la désignation "DENOX" et aptes à réduire la teneur en oxydes d'azote. Ces dispositifs comportent un échangeur de chaleur muni d'une dérivation externe qui permet aux gaz d'arriver à la bonne température dans le catalyseur. Les gaz passent, soit dans l'échangeur pour y être refroidis, soit dans la dérivation pour ne pas être refroidis.  To reduce the formation of nitrogen oxides, there are known thermal exhaust gas control devices that exit a heat engine and go to a catalytic element of the type known under the designation "DENOX" and able to reduce the temperature. nitrogen oxide content. These devices include a heat exchanger with an external bypass that allows the gas to reach the correct temperature in the catalyst. The gases pass either in the exchanger to be cooled, or in the bypass to not be cooled.

L'inconvénient principal d'une dérivation externe est son encombrement.  The main disadvantage of an external bypass is its bulk.

L'invention a pour objet un dispositif de régulation thermique de gaz d'échappement de moteur thermique de véhicule qui remédie à cet inconvénient grâce à la présence d'un échangeur de chaleur à dérivation interne.  The invention relates to a device for thermal control of vehicle engine exhaust gas that overcomes this disadvantage through the presence of an internal bypass heat exchanger.

Ce but est atteint, conformément à l'invention, par le fait que le dispositif de régulation thermique de gaz circulant le long d'une ligne d'échappement d'un moteur thermique comprend: - un échangeur de chaleur présentant une entrée et une sortie pour les gaz; - une dérivation apte à être traversée par lesdits gaz; - des moyens de distribution pour transmettre les gaz, soit par l'intermédiaire de la dérivation, soit par l'intermédiaire de l'échangeur de chaleur, soit de façon partagée entre ces deux directions, ledit dispositif compreant un boîtier accueillant au moins lesdits moyens de distribution et ladite dérivation, les entrée et/ou sortie dudit échangeur de chaleur étant situées à la surface dudit boîtier.  This object is achieved, according to the invention, by the fact that the device for thermal regulation of gas flowing along an exhaust line of a heat engine comprises: a heat exchanger having an inlet and an outlet for gases; a branch capable of being traversed by said gases; distribution means for transmitting the gases, either via the bypass, or via the heat exchanger, or in a way shared between these two directions, said device comprising a housing accommodating at least said means distribution and said bypass, the inlet and / or outlet of said heat exchanger being located on the surface of said housing.

Ainsi pour les gaz d'échappement, l'élément de catalyse peut être utilisé dans une grande plage de températures, voire quelle que soit la température des gaz d'échappement, ce qui permet de faire fonctionner le moteur en mélange pauvre plus souvent, voire chaque fois que cela est souhaitable pour réduire la consommation de carburant.  Thus for the exhaust gas, the catalytic element can be used in a wide range of temperatures, or whatever the temperature of the exhaust gas, which makes it possible to operate the lean-burn engine more often, or even whenever this is desirable to reduce fuel consumption.

De manière préférentielle, l'échangeur de chaleur et la dérivation présentent au moins un orifice de communication permettant l'introduction des gaz d'échappement dans ledit échangeur de chaleur depuis ladite dérivation.  Preferably, the heat exchanger and the bypass have at least one communication orifice allowing the introduction of the exhaust gases into said heat exchanger from said bypass.

Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, la dérivation est réalisée sous la forme d'un tube central de dérivation couplé par une première extrémité à l'entrée du dispositif de régulation pour être alimenté par les gaz d'échappement du moteur thermique, un tube de transfert entourant le tube central de dérivation sur au moins une partie de sa longueur pour transférer les gaz d'échappement circulant au voisinage d'une deuxième extrémité du tube central dans l'échangeur de chaleur disposé autour du tube de transfert.  In a preferred embodiment of the invention, the bypass is in the form of a central bypass tube coupled by a first end to the input of the regulating device to be fed by the engine exhaust gases. , a transfer tube surrounding the central bypass tube over at least a part of its length to transfer the exhaust gas flowing in the vicinity of a second end of the central tube into the heat exchanger disposed around the transfer tube.

Grâce à ces caractéristiques, l'échangeur de chaleur permet de refroidir les gaz d'échappement qui le traversent, de façon efficace, sans abaisser de façon trop importante la température des gaz d'échappement circulant à l'intérieur de la dérivation qui se trouve séparée du circuit de refroidissement de l'échangeur.  Thanks to these characteristics, the heat exchanger makes it possible to cool the exhaust gases that pass through it efficiently, without significantly lowering the temperature of the exhaust gases circulating inside the bypass that is located. separated from the exchanger cooling circuit.

Il est d'ailleurs à noter qu'un tel dispositif pourra, selon l'invention, être appliqué à la régulation thermique de tout 2859238 3 type de gaz, en particulier de gaz d'échappement recirculés à l'admission du moteur.  It should also be noted that such a device may, according to the invention, be applied to the thermal regulation of any type of gas, in particular recirculated exhaust gas at the intake of the engine.

Les moyens de dérivation sont alors couplés entre la deuxième extrémité du tube central de dérivation et un orifice de sortie des gaz d'échappement du dispositif de régulation pour transmettre les gaz sortant de la deuxième extrémité du tube central de dérivation, soit directement vers l'orifice de sortie des gaz d'échappement du dispositif de régulation lorsque les moyens de dérivation sont dans une position ouverte, soit indirectement vers l'orifice de sortie des gaz d'échappement du dispositif de régulation par l'intermédiaire de l'échangeur de chaleur relié au tube de transfert, lorsque les moyens de dérivation sont dans une position fermée, soit de façon partagée entre ces deux directions lorsque les moyens de dérivation sont dans une position intermédiaire entre la position ouverte et la position fermée.  The bypass means are then coupled between the second end of the central bypass tube and an outlet of the exhaust gas of the regulating device for transmitting the gases leaving the second end of the central bypass tube, or directly to the exhaust outlet of the regulating device when the diverting means are in an open position, or indirectly to the outlet of the exhaust gas of the regulating device via the heat exchanger connected to the transfer tube, when the branching means are in a closed position, or shared between these two directions when the branching means are in an intermediate position between the open position and the closed position.

Selon une autre caractéristique importante de l'invention, le tube central de dérivation est traversé au voisinage de sa deuxième extrémité par des ouvertures qui mettent en communication l'intérieur du tube central de dérivation avec le tube de transfert.  According to another important characteristic of the invention, the central bypass tube is traversed in the vicinity of its second end by openings which put the interior of the central bypass tube into communication with the transfer tube.

Cette disposition permet d'éviter que les gaz ne pénètrent dans l'échangeur de chaleur lorsque les moyens de dérivation (généralement une vanne) sont dans une position complètement ouverte. Pour ce faire, les ouvertures du tube central sont situées très proches de la deuxième extrémité du tube central, ce qui permet à la pression des gaz d'échappement de chuter avant et après la traversée des moyens de distribution (généralement un corps de vanne), et de rendre négligeables les fuites de gaz vers l'échangeur de chaleur.  This arrangement prevents the gases from entering the heat exchanger when the bypass means (usually a valve) are in a fully open position. To do this, the openings of the central tube are located very close to the second end of the central tube, which allows the pressure of the exhaust gas to drop before and after the passage of the distribution means (usually a valve body) , and make negligible gas leaks to the heat exchanger.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'échangeur de chaleur comprend un faisceau formé d'une multiplicité de tubes parallèles disposés tout autour du tube de transfert et assemblés avec le tube de transfert, entre une première et une deuxième boîte collectrice avec 2859238 4 lesquelles ils communiquent, l'ensemble formé par le tube de transfert, le faisceau de tubes et les boîtes collectrices étant parcouru par les gaz d'échappement traversant les ouvertures du tube central de dérivation situées au voisinage de sa deuxième extrémité, tandis que le faisceau de tubes est refroidi par un liquide de refroidissement circulant dans l'espace laissé libre entre les tubes du faisceau.  According to yet another characteristic of the invention, the heat exchanger comprises a beam formed of a multiplicity of parallel tubes arranged all around the transfer tube and assembled with the transfer tube, between a first and a second collecting box with Which they communicate, the assembly formed by the transfer tube, the bundle of tubes and the manifolds being traversed by the exhaust gas passing through the openings of the central bypass tube located near its second end, while the bundle of tubes is cooled by a coolant circulating in the space left free between the tubes of the bundle.

Lorsque le clapet est complètement fermé, les gaz d'échappement traversent les ouvertures situées à la deuxième extrémité du tube central de dérivation et circulent entre les parois du tube central de dérivation et du tube de transfert en direction de la première boîte collectrice de l'échangeur de chaleur où ils pénètrent pour distribuer au travers des tubes du faisceau de tube. Lors de leur traversée dans les tubes du faisceau, les gaz d'échappement sont refroidis par le liquide de refroidissement qui baigne le faisceau de tubes avant d'être dirigés vers la sortie du dispositif de régulation.  When the valve is completely closed, the exhaust gas passes through the openings at the second end of the central bypass tube and flows between the walls of the central bypass tube and the transfer tube towards the first manifold of the heat exchanger where they penetrate to distribute through tubes of the tube bundle. During their passage through the tubes of the bundle, the exhaust gases are cooled by the coolant which bathes the bundle of tubes before being directed towards the output of the regulating device.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la première boîte collectrice se compose d'une bride annulaire dont dépend une paroi cylindrique, tandis que la première boîte collectrice est fermée par un couvercle dans lequel débouchent les extrémités des tubes du faisceau et une première extrémité du tube de transfert.  According to another characteristic of the invention, the first manifold consists of an annular flange on which a cylindrical wall depends, while the first manifold is closed by a cover into which the ends of the tubes of the bundle and a first end transfer tube.

Avantageusement, la deuxième boîte collectrice est formée en saillie autour d'une première extrémité d'un manchon dans lequel est engagée la deuxième extrémité du tube central de dérivation et comprend un fond délimité par une paroi cylindrique du manchon dans laquelle est engagée la deuxième extrémité du tube central, et une deuxième paroi cylindrique entourant la paroi cylindrique du manchon, tandis que la deuxième boîte collectrice est fermée par un couvercle dans lequel débouchent les extrémités des tubes du faisceau.  Advantageously, the second collecting box is formed projecting around a first end of a sleeve in which is engaged the second end of the central bypass tube and comprises a bottom delimited by a cylindrical wall of the sleeve in which the second end is engaged. of the central tube, and a second cylindrical wall surrounding the cylindrical wall of the sleeve, while the second header is closed by a cover in which the ends of the tubes of the bundle open.

Le fond de la deuxième boîte collectrice comporte avantageusement une ouverture annulaire centrée sur l'axe longitudinal 2859238 5 du tube central de dérivation qui met en communication l'intérieur de la deuxième boîte collectrice avec une boîte de sortie des gaz d'échappement (24) en forme de tronc de cône, reliée par sa plus grande base à la deuxième boîte collectrice, la plus petite base comportant un orifice de sortie par où s'échappent les gaz d'échappement sortant du dispositif de régulation.  The bottom of the second header preferably has an annular opening centered on the longitudinal axis 2859238 of the central bypass tube which communicates the interior of the second manifold with an exhaust outlet box (24). in the form of a truncated cone, connected by its largest base to the second header, the smaller base having an outlet through which exhaust gas exiting the regulating device.

Dans une forme de réalisation préférée, les moyens de distribution comprennent un corps de vanne comportant un orifice d'entrée couplé au manchon et un orifice de sortie, opposé à l'orifice d'entrée, débouchant dans la boîte de sortie des gaz d'échappement.  In a preferred embodiment, the dispensing means comprise a valve body having an inlet port coupled to the sleeve and an outlet port, opposite the inlet port, opening into the gas outlet box. exhaust.

Les moyens de distribution comprennent avantageusement une vanne couplée entre l'échangeur de chaleur et la dérivation pour transmettre les gaz d'échappement, soit directement de l'entrée à la sortie lorsque la vanne est en position ouverte, soit indirectement vers la sortie par l'intermédiaire de l'échangeur de chaleur lorsque la vanne est en position fermée, soit de façon partagée entre ces deux directions lorsque la vanne est dans une position intermédiaire entre la position ouverte et la position fermée.  The distribution means advantageously comprise a valve coupled between the heat exchanger and the bypass for transmitting the exhaust gas, either directly from the inlet to the outlet when the valve is in the open position, or indirectly to the outlet via the intermediate of the heat exchanger when the valve is in the closed position, is shared between these two directions when the valve is in an intermediate position between the open position and the closed position.

Dans l'invention, l'échangeur de chaleur est avantageusement refroidi par un mélange d'eau et de glycol.  In the invention, the heat exchanger is advantageously cooled by a mixture of water and glycol.

Il est en outre avantageux que les sections des écoulements des gaz d'échappement dans le tube central et dans le circuit formé par le tube de transfert et l'échangeur de chaleur soient à peu près constantes.  It is furthermore advantageous that the sections of the exhaust gas flows in the central tube and in the circuit formed by the transfer tube and the heat exchanger are approximately constant.

Dans une autre forme de réalisation de l'invention, la dérivation est réalisée sous la forme d'un tube droit s'étendant entre une entrée et une sortie du dispositif de régulation, tandis que l'échangeur de chaleur est réalisé sous la forme d'un tube en U communiquant avec le tube de dérivation, respectivement avec une intersection amont du côté de l'entrée et une intersection aval du côté de la 2859238 6 sortie, les moyens de dérivation étant couplés entre le tube de dérivation et le tube d'échange de chaleur.  In another embodiment of the invention, the bypass is in the form of a straight tube extending between an inlet and an outlet of the regulating device, while the heat exchanger is made in the form of a U-tube communicating with the bypass tube, respectively with an upstream intersection on the inlet side and a downstream intersection on the outlet side, the bypass means being coupled between the bypass tube and the exhaust pipe. heat exchange.

Dans cette deuxième forme de réalisation de l'invention, les moyens de dérivation comprennent avantageusement une vanne du type papillon logée dans le tube de dérivation entre l'intersection amont et l'intersection aval.  In this second embodiment of the invention, the derivation means advantageously comprise a butterfly type valve housed in the branch tube between the upstream intersection and the downstream intersection.

Bien entendu, d'autres formes de réalisation sont possibles, à partir du moment où le dispositif comprend une dérivation interne associée à un échangeur de chaleur, la dérivation interne et l'échangeur de chaleur étant montée entre l'entrée et la sortie du dispositif.  Of course, other embodiments are possible, from the moment when the device comprises an internal bypass associated with a heat exchanger, the internal bypass and the heat exchanger being mounted between the inlet and the outlet of the device. .

Sous un autre aspect, l'invention concerne une installation de circulation des gaz d'échappement pour un moteur thermique, cette installation comportant un dispositif de régulation thermique des gaz d'échappement comme défini précédemment.  In another aspect, the invention relates to an exhaust gas circulation system for a heat engine, this installation comprising a thermal exhaust gas control device as defined above.

Le dispositif de régulation est avantageusement interposé entre un catalyseur trois voies et un élément de catalyse, en particulier du type "Denox".  The regulating device is advantageously interposed between a three-way catalyst and a catalytic element, in particular of the "Denox" type.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit en référence aux figures annexées. Sur ces figures: - la Figure 1 est une vue schématique en coupe d'un exemple de réalisation d'un dispositif de régulation thermique de gaz d'échappement selon l'invention - la Figure 2 est une vue externe de face du dispositif de régulation thermique de la figure 1; - la figure 3 est un schéma d'une installation comprenant un dispositif de régulation selon l'invention interposé entre un catalyseur trois voies et un élément de catalyse; et 2859238 7 - la figure 4 est une vue en coupe d'un dispositif de régulation thermique selon une deuxième forme de réalisation de l'invention, interposé entre un catalyseur trois voies et un élément de catalyse.  Other features and advantages of the invention will become apparent upon reading the description which follows with reference to the appended figures. In these figures: - Figure 1 is a schematic sectional view of an embodiment of a thermal exhaust gas control device according to the invention - Figure 2 is an external front view of the control device thermal of Figure 1; - Figure 3 is a diagram of an installation comprising a control device according to the invention interposed between a three-way catalyst and a catalytic element; and FIG. 4 is a sectional view of a thermal control device according to a second embodiment of the invention interposed between a three-way catalyst and a catalytic element.

Le dispositif de régulation thermique de gaz d'échappement, qui est désigné par la référence 1 sur la figure 1, est plus particulièrement destiné à fonctionner en liaison avec un moteur thermique de véhicule automobile.  The thermal exhaust gas control device, which is designated by the reference 1 in Figure 1, is more particularly intended to operate in connection with a motor vehicle engine.

Le dispositif de régulation 1 comprend un tube central de dérivation 2 d'axe longitudinal XX' dont une première extrémité est engagée dans une collerette d'admission de gaz 3. La paroi du tube central de dérivation 2 est traversée au voisinage de la deuxième extrémité du tube par des ouvertures 4 qui mettent en communication l'intérieur du tube central de dérivation 2 avec un échangeur de chaleur 5 par l'intermédiaire d'un tube de transfert 6 entourant le tube central de dérivation 2 sur une partie de sa longueur. Les ouvertures 4 constituent ainsi l'entrée de l'échangeur de chaleur 5.  The regulating device 1 comprises a central bypass tube 2 with a longitudinal axis XX 'whose first end is engaged in a gas inlet flange 3. The wall of the central bypass tube 2 is traversed in the vicinity of the second end of the tube through openings 4 which connect the interior of the central bypass tube 2 with a heat exchanger 5 via a transfer tube 6 surrounding the central branch tube 2 over part of its length. The openings 4 thus constitute the inlet of the heat exchanger 5.

L'échangeur de chaleur 5 est formé de façon connue par un faisceau formé d'une multiplicité de tubes parallèles 7 disposés tout autour du tube de transfert 6 suivant une direction parallèle à l'axe XX' et assemblés avec le tube de transfert 6, entre une première boîte collectrice 8 et une deuxième boîte collectrice 9 avec lesquelles ils communiquent de sorte que l'ensemble formé par le tube de transfert 6, le faisceau de tubes 7 et les boîtes collectrices 8 et 9 puisse être parcouru par les gaz d'échappement.  The heat exchanger 5 is formed in known manner by a beam formed of a multiplicity of parallel tubes 7 arranged all around the transfer tube 6 in a direction parallel to the axis XX 'and assembled with the transfer tube 6, between a first manifold 8 and a second manifold 9 with which they communicate so that the assembly formed by the transfer tube 6, the bundle of tubes 7 and the manifolds 8 and 9 can be traversed by the gases of exhaust.

La première boîte collectrice 8 se compose d'une bride annulaire 10 dont dépend une paroi cylindrique 11. La première boîte collectrice 8 est fermée par un couvercle 12, formant collecteur, dans lequel débouchent les extrémités des tubes 7 du faisceau et une première extrémité du tube de transfert 6. La première boîte collectrice 8 est fixée par des vis 13 contre la collerette d'admission de gaz 3.  The first manifold 8 consists of an annular flange 10 on which a cylindrical wall 11 depends. The first manifold 8 is closed by a cover 12, forming a collector, into which the ends of the tubes 7 of the bundle and a first end of the transfer tube 6. The first manifold 8 is fixed by screws 13 against the gas inlet flange 3.

2859238 8 La deuxième boîte collectrice 9 est formée en saillie autour d'une première extrémité d'un manchon 14 dans lequel est engagée la deuxième extrémité du tube central de dérivation 2. Elle se compose d'un fond 15 délimité par une paroi cylindrique 16 du manchon 14 dans laquelle est engagée l'extrémité du tube central de dérivation 2, et une deuxième paroi cylindrique 17 entourant la paroi cylindrique 16 du manchon. La deuxième boîte collectrice 9 est fermée par un couvercle 18, formant collecteur, dans lequel débouchent les extrémités des tubes 7 du faisceau. Le couvercle 18 forme ainsi la sortie de l'échangeur de chaleur.  The second manifold 9 is formed protruding around a first end of a sleeve 14 in which is engaged the second end of the central bypass tube 2. It consists of a bottom 15 delimited by a cylindrical wall 16. the sleeve 14 in which is engaged the end of the central bypass tube 2, and a second cylindrical wall 17 surrounding the cylindrical wall 16 of the sleeve. The second manifold 9 is closed by a cover 18 forming a collector into which the ends of the tubes 7 of the bundle open. The lid 18 thus forms the outlet of the heat exchanger.

Le faisceau de tubes parallèles 7 est disposé à l'intérieur d'une paroi cylindrique 19 fermée à ses extrémités par les couvercles 12 et 18 des boîtes collectrices 8 et 9 et est refroidi par un liquide réfrigérant tel que par exemple, un mélange d'eau et de glycol, provenant du circuit de refroidissement du moteur, non représenté. Le liquide de refroidissement pénètre dans l'espace laissé libre entre les tubes 7 du faisceau et l'espace délimité par la paroi cylindrique 19 et les couvercles 12 et 18 des boîtes collectrices 8 et 9, par une tubulure d'admission 20 et une tubulure d'évacuation 21 (Figure 2) reliées au circuit de refroidissement du moteur. Le couvercle 18 constitue ainsi la sortie de l'échangeur de chaleur 5.  The bundle of parallel tubes 7 is disposed inside a cylindrical wall 19 closed at its ends by the covers 12 and 18 of the manifolds 8 and 9 and is cooled by a coolant such as, for example, a mixture of water and glycol, from the engine cooling circuit, not shown. The coolant enters the space left free between the tubes 7 of the bundle and the space defined by the cylindrical wall 19 and the covers 12 and 18 of the manifolds 8 and 9, by an intake manifold 20 and a manifold 21 (Figure 2) connected to the engine cooling circuit. The lid 18 thus constitutes the outlet of the heat exchanger 5.

Le fond 15 de la deuxième boîte collectrice 9 comporte une ouverture annulaire 22 délimitée par deux bords circulaires centrés sur l'axe longitudinal XX' du tube central de dérivation 2. L'ouverture annulaire 22 met en communication l'intérieur de la deuxième boîte collectrice 9 avec une boîte de sortie 24 des gaz d'échappement, qui comporte une bride 23 pour sa fixation à la boîte collectrice 9. La boîte de sortie 24 a la forme d'un tronc de cône et elle est reliée par sa plus grande base à la boîte collectrice 9, la plus petite base comportant un orifice de sortie 25 par où s'échappent les gaz d'échappement sortant du dispositif de régulation 1.  The bottom 15 of the second header 9 has an annular opening 22 defined by two circular edges centered on the longitudinal axis XX 'of the central bypass tube 2. The annular opening 22 communicates the interior of the second header 9 with an exhaust outlet box 24, which has a flange 23 for attachment to the manifold 9. The outlet box 24 has the shape of a truncated cone and is connected by its larger base to the manifold 9, the smallest base having an outlet 25 through which the exhaust gas exiting the regulating device 1 escapes.

2859238 9 Le manchon 14 met également en communication le tube central de dérivation 2 avec la boîte de sortie 24 des gaz d'échappement par l'intermédiaire d'une vanne 26 munie d'un clapet 27 et dont le corps comporte un orifice d'entrée 28 couplé au manchon 14 et un orifice de sortie 29, opposé à l'orifice d'entrée 28, débouchant en regard de l'orifice de sortie 25. Le corps de la vanne a la forme d'un cylindre centré sur l'axe XX' et il est relié à la boîte de sortie 24 par une entretoise diamétrale 30.  The sleeve 14 also communicates the central bypass tube 2 with the outlet box 24 of the exhaust gas via a valve 26 provided with a valve 27 and whose body has a port of FIG. inlet 28 coupled to the sleeve 14 and an outlet port 29, opposite the inlet port 28, opening opposite the outlet port 25. The body of the valve has the shape of a cylinder centered on the XX 'axis and is connected to the outlet box 24 by a diametrical spacer 30.

Le clapet 27 est commandé en rotation par un actionneur 31, par exemple une vanne pneumatique, représenté à la figure 2, et permet de contrôler la température des gaz d'échappement sortant par l'orifice 25 de la boîte de sortie 24.  The valve 27 is rotated by an actuator 31, for example a pneumatic valve, shown in FIG. 2, and makes it possible to control the temperature of the exhaust gases leaving through the orifice 25 of the outlet box 24.

Le dispositif de régulation comprend un boîtier, formé ici par la collerette d'admission de gaz 3, la paroi cylindrique 19 et la boîte de sortie 24. Ce boîtier accueille au moins les moyens de distribution, c'est à dire ici la vanne 26, et la dérivation 2. L'entrée 4 et/ou la sortie 18 de l'échangeur de chaleur sont situées à la surface dudit boîtier.  The regulating device comprises a housing, formed here by the gas inlet flange 3, the cylindrical wall 19 and the outlet box 24. This housing accommodates at least the distribution means, ie here the valve 26 , and the bypass 2. The inlet 4 and / or the outlet 18 of the heat exchanger are located on the surface of said housing.

Un fonctionnement optimum du dispositif qui vient d'être décrit pourra être obtenu en veillant particulièrement à ce que les sections des écoulements des gaz d'échappement dans le tube central 2 et dans le circuit formé par le tube de transfert 6 et l'échangeur de chaleur 5 soient à peu près constantes, ceci afin de minimiser les pertes de charges dans les circuits et les pertes thermiques dans le tube central 2.  Optimum operation of the device which has just been described can be obtained by paying particular attention to the fact that the sections of the exhaust gas flows in the central tube 2 and in the circuit formed by the transfer tube 6 and the heat exchanger. heat 5 are approximately constant, this in order to minimize the pressure losses in the circuits and heat losses in the central tube 2.

Afin d'éviter que les gaz ne pénètrent dans l'échangeur de chaleur lorsque la vanne 26 est complètement ouverte, les ouvertures 4 du tube central 2 sont placées très proches de la deuxième extrémité du tube central, ce qui permet à la pression des gaz d'échappement de chuter avant et après la traversée du corps de vanne, et de limiter fortement les fuites de gaz vers l'échangeur de chaleur 5. De la sorte, lorsque le clapet 27 est complètement ouvert, les gaz d'échappement qui arrivent par la collerette d'admission 3 2859238 10 sont dirigés au travers du conduit central de dérivation 2 et du corps de vanne 26 directement vers la boîte collectrice de sortie 24.  In order to prevent the gases from entering the heat exchanger when the valve 26 is fully open, the openings 4 of the central tube 2 are placed very close to the second end of the central tube, which allows the pressure of the gases exhaust before and after passing through the valve body, and greatly limit gas leakage to the heat exchanger 5. In this way, when the valve 27 is fully open, the exhaust gases that arrive by the inlet flange 3 are directed through the central bypass duct 2 and the valve body 26 directly to the outlet manifold 24.

Lorsque le clapet 27 est complètement fermé, les gaz d'échappement traversent les ouvertures 4 situées à la deuxième extrémité du tube central de dérivation 2 et circulent entre la paroi du tube central de dérivation 2 et celle du tube de transfert 6 en direction de la première boîte collectrice 8 de l'échangeur de chaleur 5 où ils pénètrent pour être distribués au travers des tubes 7 du faisceau de tubes. Lors de leur parcours dans les tubes 7 du faisceau, les gaz d'échappement sont refroidis par le liquide de refroidissement qui baigne le faisceau de tubes 7, puis ils sont dirigés vers la boîte de sortie 24.  When the valve 27 is completely closed, the exhaust gas passes through the openings 4 situated at the second end of the central bypass tube 2 and circulates between the wall of the central bypass tube 2 and that of the transfer tube 6 in the direction of the first manifold 8 of the heat exchanger 5 where they penetrate to be distributed through the tubes 7 of the bundle of tubes. During their journey in the tubes 7 of the bundle, the exhaust gases are cooled by the cooling liquid which bathes the bundle of tubes 7, then they are directed towards the outlet box 24.

Lorsque le clapet 27 est dans une position d'ouverture intermédiaire, celui-ci peut être commandé de façon à contrôler le flux des gaz d'échappement sortant du corps de vanne 26 et le flux de gaz circulant dans l'échangeur de chaleur 5 pour obtenir une valeur de température précise déterminée à la sortie dans l'orifice de sortie 25 de la boîte de sortie 24.  When the valve 27 is in an intermediate open position, it can be controlled so as to control the flow of the exhaust gas leaving the valve body 26 and the flow of gas flowing in the heat exchanger 5 to obtain a precise temperature value determined at the outlet in the outlet orifice 25 of the outlet box 24.

On se réfère maintenant à la figure 3 qui illustre schématiquement l'intégration d'un dispositif de régulation 1 selon l'invention entre un catalyseur 32 du type à trois voies et un élément de catalyse 33 du type "Denox". Le catalyseur 32 est relié au collecteur 34 d'un moteur thermique 35 et est ainsi alimenté par les gaz d'échappement de ce dernier. A la sortie du catalyseur 32, les gaz d'échappement sont refroidis à la bonne température grâce au dispositif de régulation de l'invention pour être ensuite envoyés vers l'élément de catalyse 33 qui diminue la teneur en oxydes d'azote des gaz d'échappement. Ces derniers sont ensuite évacués vers l'extérieur par un conduit 36.  Referring now to Figure 3 which schematically illustrates the integration of a control device 1 according to the invention between a catalyst 32 of the three-way type and a catalyst element 33 of the "Denox" type. The catalyst 32 is connected to the manifold 34 of a heat engine 35 and is thus fed by the exhaust gas of the latter. At the outlet of the catalyst 32, the exhaust gas is cooled to the right temperature by the regulating device of the invention and then sent to the catalytic element 33 which reduces the nitrogen oxide content of the exhaust gases. 'exhaust. These are then evacuated to the outside by a duct 36.

Dans le schéma de la figure 3, le dispositif de régulation 1 peut être constitué par un dispositif de régulation tel que 2859238 11 représenté aux figures 1 et 2, ou encore par un autre dispositif de régulation à dérivation interne répondant aux caractéristiques de l'invention.  In the diagram of FIG. 3, the regulating device 1 may be constituted by a regulating device such as shown in FIGS. 1 and 2, or by another internal bypass regulating device corresponding to the characteristics of the invention. .

La figure 4 illustre schématiquement un autre dispositif de régulation thermique 1 selon l'invention. Ce dispositif 1 comprend une entrée 37 et une entrée 38 reliées respective-ment à la sortie d'un catalyseur 32 analogue à celui de la figure 3, et à l'entrée d'un élément de catalyse 33 analogue à celui de la figure 3. On a représenté aussi sur la figure 4 le collecteur 34 des gaz d'échappement et la conduite 36 qui évacue les gaz d'échappement vers l'extérieur.  FIG. 4 schematically illustrates another thermal regulation device 1 according to the invention. This device 1 comprises an inlet 37 and an inlet 38 respectively connected to the outlet of a catalyst 32 similar to that of FIG. 3, and to the inlet of a catalytic element 33 similar to that of FIG. FIG. 4 also shows the exhaust gas manifold 34 and the pipe 36 which exhaust the exhaust gases to the outside.

Dans la forme de réalisation de la figure 4, la dérivation est réalisée ici sous la forme d'un tube droit 39 s'étendant entre l'entrée 37 et la sortie 38 du dispositif de régulation thermique.  In the embodiment of FIG. 4, the shunt here is in the form of a straight tube 39 extending between the inlet 37 and the outlet 38 of the thermal control device.

Le dispositif comprend en outre un échangeur de chaleur 40 réalisé ici sous la forme d'un tube 40 en forme de U communiquant avec le tube de dérivation 39, respectivement avec une intersection amont 41 du côté de l'entrée 37 et avec une intersection aval 42 du côté de la sortie 38. L'échangeur de chaleur 40 définit deux branches de circulation 43 et 44 reliées par un coude en U 45. Une cloison intermédiaire 46 délimite l'entrée et la sortie des branches 43 et 44.  The device further comprises a heat exchanger 40 made here in the form of a U-shaped tube 40 communicating with the bypass tube 39, respectively with an upstream intersection 41 on the input 37 side and with a downstream intersection. 42 on the outlet side 38. The heat exchanger 40 defines two circulation branches 43 and 44 connected by a U-shaped bend 45. An intermediate partition 46 defines the inlet and the outlet of the branches 43 and 44.

Le dispositif 1 de la figure 4 comprend en outre une vanne 47 du type papillon logé dans le tube de dérivation 39 entre l'intersection amont et l'intersection aval de manière à être couplée entre le tube de dérivation et le tube d'échange de chaleur. Cette vanne de dérivation est montée pivotante autour d'un axe 48.  The device 1 of FIG. 4 further comprises a butterfly valve 47 housed in the bypass tube 39 between the upstream intersection and the downstream intersection so as to be coupled between the bypass tube and the exchange tube. heat. This bypass valve is pivotally mounted about an axis 48.

Lorsque la vanne est en position ouverte, les gaz d'échappement sont transmis directement de l'entrée 37 vers la sortie 38. Lorsque la vanne est en position fermée, les gaz d'échappement sont transmis par l'échangeur de chaleur 40. Enfin, lorsque la vanne est dans une position intermé- 2859238 12 diaire, les gaz d'échappement sont partagés entre le tube 39 et l'échangeur de chaleur 40.  When the valve is in the open position, the exhaust gases are transmitted directly from the inlet 37 to the outlet 38. When the valve is in the closed position, the exhaust gases are transmitted by the heat exchanger 40. when the valve is in an intermediate position, the exhaust gases are shared between the tube 39 and the heat exchanger 40.

Le dispositif de régulation comprend un boîtier 39' qui, comme dans la forme de réalisation précédente, accueille au moins les moyens de distribution, c'est à dire la vanne 47 et la dérivation 39. L'entrée (intersection amont 41) et/ou la sortie (intersection aval 42) de l'échangeur de chaleur sont situées à la surface dudit boîtier.  The regulating device comprises a housing 39 'which, as in the previous embodiment, accommodates at least the distribution means, ie the valve 47 and the bypass 39. The inlet (upstream intersection 41) and / or the outlet (downstream intersection 42) of the heat exchanger are located on the surface of said housing.

Comme indiqué précédemment, le dispositif de régulation thermique 1 selon l'invention peut être utilisé dans d'autres applications.  As indicated above, the thermal control device 1 according to the invention can be used in other applications.

Claims (2)

13 Revendications13 Claims 1. Dispositif de régulation thermique de gaz circulant le long d'une ligne d'échappement d'un moteur thermique, comprenant: - un échangeur de chaleur (5; 40) présentant une entrée (4; 41) et une sortie (18; 42) pour les gaz; - une dérivation (2; 39) apte à être traversée par lesdits gaz; - des moyens de distribution (26; 47) pour transmettre les gaz, soit par l'intermédiaire de la dérivation (2; 39), soit par l'intermédiaire de l'échangeur de chaleur (5; 40), soit de façon partagée entre ces deux directions, caractérisée en ce que ledit dispositif comprend un boîtier (3, 19, 24; 39') accueillant au moins les dits moyens de distribution (26; 47) et ladite dérivation (2; 39), les entrée (4; 41) et/ou sortie (18; 42) dudit échangeur de chaleur étant situées à la surface dudit boîtier.  A device for thermal regulation of gas flowing along an exhaust line of a heat engine, comprising: - a heat exchanger (5; 40) having an inlet (4; 41) and an outlet (18; 42) for gases; - a bypass (2; 39) adapted to be traversed by said gases; distribution means (26; 47) for transmitting the gases, either via the bypass (2; 39), or via the heat exchanger (5; 40), or in a shared manner between these two directions, characterized in that said device comprises a housing (3, 19, 24; 39 ') accommodating at least said distribution means (26; 47) and said bypass (2; 39), the inputs (4; 41) and / or outlet (18; 42) of said heat exchanger being located on the surface of said housing. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit échangeur de chaleur (5; 40) et ladite dérivation (2; 39) présentent au moins un orifice de communication (4; 41) permettant l'introduction des gaz d'échappement dans ledit échangeur de chaleur depuis ladite dérivation.  2. Device according to claim 1, characterized in that said heat exchanger (5; 40) and said bypass (2; 39) have at least one communication port (4; 41) allowing the introduction of the exhaust gas. in said heat exchanger from said bypass. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la dérivation est réalisée sous la forme d'un tube central de dérivation (2), couplé par une première extrémité à l'entrée du dispositif pour être alimenté par les gaz d'échappement du moteur thermique, en ce qu'un tube de transfert (6) entoure le tube central de dérivation (2) sur au moins une partie de sa longueur pour transférer les gaz d'échappement circulant au voisinage d'une deuxième extrémité du tube central dans l'échangeur de chaleur (5) disposé autour du tube de transfert (6), et en ce que les moyens de distribution (26) sont couplés entre la deuxième extrémité du tube central de dérivation (2) et un orifice de sortie (25) des gaz d'échappement du dispositif de régulation (1) pour transmettre les gaz sortant de la deuxième extrémité du tube 2859238 14 central de dérivation (2), soit directement vers l'orifice de sortie (25) des gaz d'échappement du dispositif de régulation lorsque les moyens de distribution (26) sont dans une position ouverte, soit indirectement vers l'orifice de sortie (25) des gaz d'échappement du dispositif de régulation (1) par l'intermédiaire de l'échangeur de chaleur (5) relié au tube de transfert (6) lorsque les moyens de distribution (26) sont dans une position fermée, soit de façon partagée entre ces deux directions lorsque les moyens de distribution (26) sont dans une position intermédiaire entre la position ouverte et la position fermée.  3. Device according to one of claims 1 and 2, characterized in that the bypass is formed as a central bypass tube (2), coupled by a first end to the input of the device to be powered by the exhaust gases of the heat engine, in that a transfer tube (6) surrounds the central bypass tube (2) over at least a part of its length to transfer the exhaust gas circulating in the vicinity of a second end of the central tube in the heat exchanger (5) disposed around the transfer tube (6), and in that the distribution means (26) are coupled between the second end of the central bypass tube (2) and an outlet (25) of the exhaust gas of the regulating device (1) for transmitting the gases leaving the second end of the central bypass tube (2), either directly to the outlet orifice (25) exhaust gas from the regulating device ulation when the dispensing means (26) are in an open position, or indirectly to the outlet (25) of the exhaust gas of the regulating device (1) via the heat exchanger (5). ) connected to the transfer tube (6) when the dispensing means (26) are in a closed position, or shared between these two directions when the dispensing means (26) are in an intermediate position between the open position and the closed position. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le tube central de dérivation (2) est traversé au voisinage de sa deuxième extrémité par des ouvertures (4) qui mettent en communication l'intérieur du tube central de dérivation (2) avec le tube de transfert (6).  4. Device according to claim 3, characterized in that the central bypass tube (2) is traversed in the vicinity of its second end by openings (4) which put in communication the inside of the central bypass tube (2) with the transfer tube (6). 5. Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (5) comprend un faisceau formé d'une multiplicité de tubes parallèles (7) disposés tout autour du tube de transfert (6) et assemblés avec le tube de transfert (6), entre une première boîte collectrice (8) et une deuxième boîte collectrice (9) avec lesquelles ils communiquent, l'ensemble formé par le tube de transfert (6) , le faisceau de tubes (7) et les boîtes collectrices 8,9) étant parcouru par les gaz d'échappement traversant les ouvertures (4) du tube central de dérivation (2) situées au voisinage de sa deuxième extrémité, et en ce que le faisceau de tubes (7) est réfrigéré par un liquide réfrigérant circulant dans l'espace laissé libre entre les tubes (7) du faisceau.  5. Device according to one of claims 3 and 4, characterized in that the heat exchanger (5) comprises a beam formed of a plurality of parallel tubes (7) arranged around the transfer tube (6) and assembled with the transfer tube (6), between a first manifold (8) and a second manifold (9) with which they communicate, the assembly formed by the transfer tube (6), the bundle of tubes (7) ) and the manifolds 8, 9) being traversed by the exhaust gases passing through the openings (4) of the central bypass tube (2) situated in the vicinity of its second end, and in that the bundle of tubes (7) is refrigerated by a coolant circulating in the space left free between the tubes (7) of the beam. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la première boîte collectrice (8) se compose d'une bride annulaire (10) dont dépend une paroi cylindrique (11), et en ce que la première boîte collectrice (8) est fermée par un couvercle (12) dans lequel débouchent les extrémités des 2859238 15 tubes (7) du faisceau et une première extrémité du tube de transfert (6).  6. Device according to claim 5, characterized in that the first manifold (8) consists of an annular flange (10) on which a cylindrical wall (11) depends, and in that the first manifold (8) is closed by a cover (12) into which the ends of the tubes (7) of the bundle and a first end of the transfer tube (6). 7. Dispositif selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la deuxième boîte collectrice (9) est formée en saillie autour d'une première extrémité d'un manchon (14) dans lequel est engagée la deuxième extrémité du tube central de dérivation (2) et comprend un fond (15) délimité par une paroi cylindrique (16) du manchon (14) dans laquelle est engagée la deuxième extrémité du tube central (2), et une deuxième paroi cylindrique (17) entourant la paroi cylindrique (16) du manchon (14), et en ce que la deuxième boîte collectrice (9) est fermée par un couvercle (18) dans lequel débouchent les extrémités des tubes (7) du faisceau.  7. Device according to one of claims 5 and 6, characterized in that the second manifold (9) is formed protruding about a first end of a sleeve (14) in which is engaged the second end of the tube central bypass (2) and comprises a bottom (15) delimited by a cylindrical wall (16) of the sleeve (14) in which is engaged the second end of the central tube (2), and a second cylindrical wall (17) surrounding the cylindrical wall (16) of the sleeve (14), and in that the second header (9) is closed by a cover (18) in which the ends of the tubes (7) of the bundle open. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le fond (15) de la deuxième boîte collectrice (9) comporte une ouverture annulaire (22) centrée sur l'axe longitudinal du tube central de dérivation (2) qui met en communication l'intérieur de la deuxième boîte collectrice (9) avec une boîte de sortie des gaz d'échappement (24) en forme de tronc de cône, reliée par sa plus grande base à la deuxième boîte collectrice (9), la plus petite base comportant un orifice de sortie (25) par où s'échappent les gaz d'échappement sortant du dispositif de régulation (1).  8. Device according to claim 7, characterized in that the bottom (15) of the second manifold (9) comprises an annular opening (22) centered on the longitudinal axis of the central bypass tube (2) which puts in communication inside the second manifold (9) with a truncated cone-shaped exhaust outlet (24), connected by its larger base to the second manifold (9), the smaller base having an outlet (25) through which the exhaust gases exiting the regulating device (1) escape. 9. Dispositif selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que les moyens de distribution comprennent un corps de vanne (26) comportant un orifice d'entrée (28) couplé au manchon (16) et un orifice de sortie (29), opposé. à l'orifice d'entrée, débouchant dans la boîte de sortie des gaz d'échappement (24).  9. Device according to one of claims 7 and 8, characterized in that the dispensing means comprise a valve body (26) having an inlet port (28) coupled to the sleeve (16) and an outlet port ( 29), opposite. at the inlet port, opening into the exhaust outlet box (24). 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les moyens de distribution comprennent une vanne (26; 47) couplée entre l'échangeur de chaleur (5; 40) et la dérivation (2; 39) pour transmettre les gaz d'échappement, soit directement de l'entrée à la sortie lorsque la vanne est en position ouverte, soit indirectement 2859238 16 vers la sortie par l'intermédiaire de l'échangeur de chaleur (5; 40) lorsque la vanne est en position fermée, soit de façon partagée entre ces deux directions lorsque la vanne (26; 47) est dans une position intermédiaire entre la position ouverte et la position fermée.  10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the distribution means comprise a valve (26; 47) coupled between the heat exchanger (5; 40) and the bypass (2; 39) for transmit the exhaust gas either directly from the inlet to the outlet when the valve is in the open position or indirectly to the outlet via the heat exchanger (5; 40) when the valve is in the closed position, or in a shared position between these two directions when the valve (26; 47) is in an intermediate position between the open position and the closed position. 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (5) est refroidi par un mélange d'eau et de glycol.  11. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the heat exchanger (5) is cooled by a mixture of water and glycol. 12. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que les sections des écoulements des gaz d'échappement dans le tube central (2) et dans le circuit formé par le tube de transfert (6) et l'échangeur de chaleur (5) sont à peu près constantes.  12. Device according to one of claims 9 to 11, characterized in that the sections of the exhaust gas flows in the central tube (2) and in the circuit formed by the transfer tube (6) and the exchanger of heat (5) are approximately constant. 13. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dérivation est réalisée sous la forme d'un tube droit (39) s'étendant entre une entrée (37) et une sortie (38) du dispositif, en ce que l'échangeur de chaleur (40) est réalisé sous la forme d'un tube en U communiquant avec le tube de dérivation (39), respectivement avec une intersection amont (41) du côté de l'entrée (37) et une intersection aval (42) du côté de la sortie {38), et en ce que les moyens de distribution (47) sont couplés entre le tube de dérivation et le tube d'échange de chaleur.  Device according to claim 1, characterized in that the bypass is in the form of a straight tube (39) extending between an inlet (37) and an outlet (38) of the device, in that the heat exchanger (40) is formed as a U-tube communicating with the bypass tube (39), respectively with an upstream intersection (41) on the inlet side (37) and a downstream intersection (42). ) on the outlet side (38), and in that the distribution means (47) are coupled between the bypass tube and the heat exchange tube. 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens de distribution comprennent une vanne (47) du type papillon logée dans le tube de dérivation (39) entre l'intersection amont (41) et l'intersection aval (42).  14. Device according to claim 13, characterized in that the distribution means comprise a valve (47) of the butterfly type housed in the bypass tube (39) between the upstream intersection (41) and the downstream intersection (42). . 15. Installation de circulation des gaz d'échappement pour un moteur thermique, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif de régulation thermique des gaz d'échappement selon l'une des revendications 1 à 14.  15. Installation for circulating exhaust gas for a heat engine, characterized in that it comprises a thermal exhaust gas control device according to one of claims 1 to 14. 2859238 17 16. Installation selon la revendication 15, caractérisée en ce que le dispositif de régulation (1) est interposé entre un catalyseur (32) à trois voies et un élément de catalyse (33).  16. Installation according to claim 15, characterized in that the regulating device (1) is interposed between a catalyst (32) with three channels and a catalytic element (33).
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