FR2891589A1 - Refroidisseur de gaz recircules - Google Patents

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Abstract

Refroidisseur (1) de gaz recirculés définissant un conduit d'entrée (e1) et un conduit de sortie (s1) de gaz recirculés et comportant un échangeur thermique (2) configuré en U avec un conduit d'entrée (e2) et un conduit de sortie (s2). Selon l'invention, le refroidisseur comporte une paire de conduits croisés de dérivation des gaz recirculés et un distributeur mobile entre une première position permettant au flux de gaz recirculés de traverser l'échangeur dans un sens, et une deuxième position permettant au flux de gaz recirculés de traverser l'échangeur dans le sens inverse.

Description

REFROIDISSEUR DE GAZ RECIRCULES
La présente invention concerne les refroidisseurs de gaz recirculés, appelés gaz RGE, ou encore gaz EGR (pour exhaust gas recirculation).
Pour améliorer la dépollution des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, on a recours à la recirculation de gaz d'échappement dans l'admission, que l'on appelle d'une manière générale circuit EGR. De plus, l'emploi de refroidisseurs spécifiques pour ces gaz permet d'augmenter encore cette dépollution.
Cependant, un problème majeur est que le recirculation des gaz d'échappement entraîne un encrassement important des composants qui se trouvent dans ce circuit EGR. C'est pourquoi on peut procéder à des séances de nettoyage / décrassage en ouvrant complètement la vanne EGR (la vanne EGR régule le débit de gaz EGR qui repart à l'admission) quand le moteur est sur une zone de fonctionnement déterminée. Ce procédé, décrit dans la demande FR2833653, permet d'éliminer thermiquement les dépôts s'accumulant dans le circuit EGR.
Ce problème d'encrassement n'est pourtant pas totalement résolu pour ce qui est du refroidisseur EGR. Le refroidisseur est constamment en fonctionnement, c'est-à-dire qu'il y a toujours un débit d'eau qui traverse l'échangeur. Ce qui se passe alors est que le refroidisseur est parfaitement décrassé à l'entrée lorsque l'on procède à une phase de décrassage, mais les gaz EGR qui sont constamment refroidis ne sont pas assez chaud pour décrasser complètement le refroidisseur EGR, surtout dans la deuxième moitié de l'échangeur eau/gaz EGR.
L'invention vise à résoudre le problème d'encrassement des refroidisseurs EGR.
L'invention propose dans ce but un refroidisseur de gaz recirculés définissant un conduit d'entrée et un conduit de sortie de gaz recirculés et comportant un échangeur thermique configuré en U avec un conduit d'entrée et un conduit de sortie. Selon l'invention, le refroidisseur comporte une paire de conduits croisés de dérivation 2891589 2 des gaz recirculés et un distributeur mobile entre une première position permettant au flux de gaz recirculés de traverser l'échangeur dans un sens, et une deuxième position permettant au flux de gaz recirculés de traverser l'échangeur dans le sens inverse.
La présente invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple et nullement limitatif, et illustré par les dessins annexés sur lesquels: les figures 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7 représentent un premier mode de réalisation.
Les figures 8, 9, 10 et 11 représentent un deuxième mode de réalisation.
Le refroidisseur 1 de gaz recirculés comporte un échangeur thermique 2 configuré en U, c'est-à-dire qu'il comporte des conduits d'entrée e2 et de sortie s2 qui débouchent sensiblement d'un même côté.
Le refroidisseur 1 définit un conduit d'entrée el et un conduit de sortie s1 de gaz recirculés. Selon l'invention, le refroidisseur 1 comporte une paire supplémentaire de conduits croisés de dérivation des gaz recirculés et un distributeur. Le distributeur est en communication avec les conduits d'entrée el de sortie e2 du refroidisseur, les conduits croisés de dérivation, et les conduits d'entrée e2 et de sortie s2 de l'échangeur 2. Le distributeur est mobile entre deux positions: la première position permet au flux de gaz recirculés de traverser l'échangeur 2 dans un sens (dit sens normal), et la deuxième position permet au flux de gaz recirculés de traverser l'échangeur 2 dans le sens inverse.
Selon un premier mode de réalisation représenté aux figures 1 à 7, le distributeur est un distributeur à tiroir 5 coulissant entre une première position permettant au flux de gaz recirculés de traverser l'échangeur 2 dans un sens (dit sens normal), et une deuxième position permettant au flux de gaz recirculés de traverser l'échangeur 2 dans le sens inverse. Le tiroir 5 peut être déplacé par tout actionneur connu de l'homme du métier.
Le tiroir 5 coulisse dans une enceinte 4. Il comporte deux paires d'orifices (5a,5d; 5b,5c) de communication (figure 5). Les orifices (5a, 5d; 5b,5c) de chaque paire sont chacun susceptibles d'être en communication avec un des deux conduits (e2,s2) de l'échangeur thermique (2). En référence à la figure 3, les orifices (e2,s2) de l'échangeur thermique 2 peuvent être de forme allongée pour permettre cette communication. Ainsi, les orifices 5a et 5d qui sont décalés en hauteur peuvent communiquer selon la position du tiroir 5 avec le conduit de sortie s2 de l'échangeur 2, et les orifices 5b et 5c qui sont également décalés en hauteur peuvent communiquer selon la position du tiroir 5 avec le conduit d'entrée e2 de l'échangeur 2.
De l'autre côté du tiroir 5, les conduits d'entrée el et de sortie s1 du refroidisseur et les deux conduits croisés de dérivation (del,dsl) sont agencés de manière à pouvoir communiquer avec un orifice (5a,5d; 5b,5c) du tiroir 5.
Dans ce mode de réalisation, les conduits croisés de dérivations (del,dsl) se trouvent en amont du tiroir 5. Cependant, on peut disposer de la même façon ces conduits croisés en aval du tiroir, sur les conduits d'entrée e2 et de sortie s2 de l'échangeur 2, et adapter les conduits d'entrée el et de sortie s1 du refroidisseur 1 pour leur donner une forme allongée du type de celle des conduits de l'échangeur 2.
Les conduits croisés de dérivation (del,dsl) servent à guider le flux de gaz EGR dans le sens inverse, ils sont reliés aux conduits d'entrée el et de sortie s1 du refroidisseur 1; le conduit de dérivation del est relié au conduit d'entrée el et renvoi les gaz EGR du côté du conduit de sortie s1; le conduit de dérivation dsl est relié au conduit de sortie s1 et renvoi les gaz EGR du côté du conduit d'entrée el.
Dans la première position du tiroir 5, représentée à la figure 7, les conduits croisés (del,dsl) de dérivations sont désactivés. Seuls les conduits el et s1 sont activés: le conduit d'entrée el du refroidisseur 1 communique avec le l'orifice 5b du tiroir 5 et le flux de gaz part dans le conduit d'entré e2 de l'échangeur 2. Le conduit de sortie s1 du refroidisseur 1 communique avec l'orifice 5d du tiroir 5, et le flux de gaz EGR arrive du conduit de sortie s2 de l'échangeur 2 et part vers le conduit de sortie s1 du refroidisseur 1.
Dans la deuxième position, représentée à la figure 6, seuls les conduits croisés (del,dsl) de dérivations sont activés: le conduit de dérivation d'entrée del du refroidisseur 1 communique avec le l'orifice 5a du tiroir 5. Le conduit de dérivation de sortie dsl du refroidisseur 1 communique avec l'orifice 5c du tiroir 5. Le flux de gaz EGR arrive par le conduit d'entrée el du refroidisseur 1, passe par le conduit de dérivation d'entrée del, traverse l'orifice 5a, passe par le conduit d'entrée e2 de l'échangeur 2 puis par le conduit de sortie s2, traverse ensuite l'orifice 5c du tiroir 5, passe par le conduit de dérivation de sortie dsl et ressort du refroidisseur 1 par le conduit de sortie s1.
Le refroidisseur 1 selon l'invention peut également comporter un by-pass 6 de l'échangeur 2. Ce by-pass 6 est disposé, dans ce premier mode de réalisation, en amont du distributeur à tiroir 5. Il permet de relier les conduits d'entrée el et de sortie sl du refroidisseur 1. Le by-pass 6 définit à cet effet un conduit de liaison qui comporte une vanne ou un volet obturateur.
Selon un deuxième mode de réalisation représenté aux figures 8 à 11, le distributeur est un distributeur à boisseau 7 rotatif entre une première position permettant au flux de gaz recirculés de traverser l'échangeur (2) dans un sens, et une deuxième position permettant au flux de gaz recirculés de traverser l'échangeur (2) dans le sens inverse.
Le refroidisseur 1 comporte un conduit d'entrée el et un conduit de sortie sl qui débouchent sur le boisseau rotatif 7. Un conduit supplémentaire e'l relié au conduit el débouche sur le boisseau 7. De la même manière, un autre conduit supplémentaire s'1 relié au conduit sl débouche sur le boisseau 7.
L'échangeur 2 comporte un conduit d'entrée e2 et un conduit de sortie s2. L'échangeur 2 comporte également deux conduits croisés de dérivation de2 et ds2. Les conduits croisés de dérivation servent à guider le flux de gaz EGR dans le sens inverse; le conduit de dérivation d'entrée de2 est relié au conduit d'entrée e2 et renvoi les gaz EGR du côté du conduit de sortie s2; le conduit de dérivation de sortie ds2 est relié au conduit de sortie s2 et renvoi les gaz EGR du côté du conduit d'entrée e2.
Le boisseau 7 a la forme d'une pièce cylindrique qui définit deux perçages transversaux parallèles 8 et 9. Les axes des perçages 8 et 9 sont disposés sur un même plan longitudinal du boisseau 7.
Les perçages transversaux (8,9) sont susceptibles de mettre en communication d'une part les conduits d'entrée (el,e2) entre eux et les conduits de sortie (s1,s2) entre eux, et d'autres part les conduits supplémentaires (e'l,s'l) avec les conduits croisés de dérivation (de2, ds2 Les axes des conduits d'entrée el, e'1 débouchant sur le boisseau 7, les axes des conduits d'entrée e2, ds2 débouchant sur le boisseau 7, et l'axe du perçage 8 se trouvent sensiblement dans un même plan radial au boisseau 7. Les extrémités des conduits el, el, e2, ds2 sont réparties de manière à ce que le perçage 8 mette en relation d'une part le conduit el et le conduit e2, et d'autre part le conduit e'1 et le conduit ds2.
On peut appliquer par analogie la même description pour les conduits s1, s2, s'1, de2 et le perçage 9 du boisseau 5.
Lorsque le boisseau se trouve dans la première position, représenté à la figure 9, les conduits e'1 et ds2 sont désactivés. Il en est de même pour les conduits s'1 et de2. Le flux de gaz EGR rentre par le conduit el, traverse le perçage 8, passe dans le conduit e2. En sortant de l'échangeur 2, il passe par le conduit s2, traverse le perçage 9 et ressort par le conduit s1. C'est le sens dit normal .
Lorsque le boisseau 7 se trouve dans la deuxième position, inclinée de 90 degrés environ par rapport à la première position, représenté à la figure 10, les conduits el et e2 sont désactivés. Il en est de même pour les conduits s1 et s2. Le flux de gaz EGR rentre par le conduit el, bifurque vers le conduit el, traverse le perçage 8, passe dans le conduit ds2, puis dans le conduit s2. En sortant de l'échangeur 2, il passe par le conduit e2, bifurque vers le conduit de2, traverse le perçage 9, passe par le conduit s'1 et ressort par le conduit s1. C'est le sens dit inversé .
Selon une variante, le distributeur peut comporter une troisième position permettant de by passer l'échangeur (2). Le boisseau 7 définit à cet effet une rainure 10 longitudinale d'une longueur permettant de mettre en relation les conduits el et s1. Lorsque le boisseau 7 se trouve dans cette position, les perçages 8 et 9 ne communiquent avec aucun des conduits.
Un avantage de la présente invention est que l'on peut, lors d'une phase de décrassage du refroidisseur, inverser le flux de gaz EGR afin de décrasser complètement l'échangeur. Un autre avantage est que l'on peut uniformiser l'encrassement naturel de l'échangeur, en alternant la circulation des gaz EGR dans l'échangeur. Un autre avantage est que l'on peut faire du refroidissement contrôlé des gaz EGR, en pilotant la position du boisseau 7 au voisinage des première et deuxième positions. Pour y parvenir, la rainure 10 réalisée dans le boisseau 7 est disposée à proximité des perçages 8 et 9. Une partie du débit peut alors traverser l'échangeur 2 dans le sens normal ou inversé, et l'autre passe directement par la rainure 10 pour ressortir, la somme des deux parties garantissant un débit de gaz indépendant de la position du boisseau 7.

Claims (11)

Revendications
1) Refroidisseur (1) de gaz recirculés définissant un conduit d'entrée (el) et un conduit de sortie (si) de gaz recirculés et comportant un échangeur thermique (2) configuré en U avec un conduit d'entrée (e2) et un conduit de sortie (s2), caractérisé en ce qu'il comporte une paire de conduits croisés de dérivation des gaz recirculés et un distributeur mobile entre une première position permettant au flux de gaz recirculés de traverser l'échangeur (2) dans un sens, et une deuxième position permettant au flux de gaz recirculés de traverser l'échangeur (2) dans le sens inverse.
2) Refroidisseur (1) de gaz recirculés selon la revendication 1, caractérisé en ce que le distributeur est un distributeur à tiroir (5) coulissant entre une première position permettant au flux de gaz recirculés de traverser l'échangeur (2) dans un sens, et une deuxième position permettant au flux de gaz recirculés de traverser l'échangeur (2) dans le sens inverse.
3) Refroidisseur (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tiroir (5) coulissant du distributeur comporte deux paires d'orifices (5a, 5d;5b,5c) de communication, les orifices de chaque paire étant chacun susceptible d'être en communication avec un des deux orifices (e2,s2) de l'échangeur thermique (2).
4) Refroidisseur (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les conduits d'entrée (el) et de sortie (si) des gaz recirculés et les deux conduits croisés de dérivation (del, dsl) sont agencés de manière à pouvoir communiquer chacun avec un orifice (5a,5d;5b,5c) du tiroir (5).
5) Refroidisseur (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les conduits croisés de dérivation (del, dsl) sont reliés aux conduits d'entrée (el) et de sortie (si) du refroidisseur (1).
6) Refroidisseur (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un by-pass (6) de l'échangeur (2) disposé en amont du distributeur.
7) Refroidisseur (1) de gaz recirculés selon la revendication 1, caractérisé en ce que le distributeur est un distributeur à boisseau (7) rotatif entre une première position permettant au flux de gaz recirculés de traverser l'échangeur (2) dans un sens, et une deuxième position permettant au flux de gaz recirculés de traverser l'échangeur (2) dans le sens inverse.
8) Refroidisseur (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le boisseau (7) définit deux perçages transversaux (8,9) parallèles et dont les axes se trouve dans un même plan longitudinal du boisseau (7).
9) Refroidisseur (1) selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que les conduits croisés de dérivation (del, dsl) sont reliés aux conduits d'entrée (e2) et de sortie (s2) de l'échangeur (2).
10)Refroidisseur (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte des conduits supplémentaires (e'l,s'l) reliés aux conduits d'entrée (el) et de sortie (si) du refroidisseur (1), et en ce que les perçages transversaux (8,9) sont susceptibles de mettre en communication d'une part les conduits d'entrée (el,e2) entre eux et les conduits de sortie (s1,s2) entre eux, et d'autres part les conduits supplémentaires (e'l,s'l) avec les conduits croisés de dérivation (de2, ds2).
1 1)Refroidisseur (1) selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que le distributeur à boisseau (7) rotatif comporte une troisième position permettant de by passer l'échangeur (2) disposé en aval du distributeur.
12)Refroidisseur (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que le by-pass est constitué d'une rainure (10) longitudinale réalisée sur le boisseau (7) et d'une longueur permettant de mettre en relation les conduits d'entrée (el) et de sortie (si) du refroidisseur (1).
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