FR2894624A1 - Moteur a combustion interne comportant des moyens pour optimiser la recirculation des gaz d'echappement - Google Patents

Moteur a combustion interne comportant des moyens pour optimiser la recirculation des gaz d'echappement Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un moteur (10) à combustion interne du type comportant un circuit (32) de recirculation des gaz d'échappement, caractérisé en ce qu'il comporte un conduit de recirculation (34) dont l'entrée (36) est raccordée au conduit d'échappement (22) en amont de la turbine (14) et dont la sortie (38) est raccordée à l'orifice d'entrée (OE) d'un dispositif de dépollution des gaz d'échappement (40) comportant un orifice de sortie (OS) qui est raccordé à l'entrée de moyens de répartition (44) du débit des gaz d'échappement à recirculer comportant une première sortie (46) à laquelle est raccordée un conduit (48) de dérivation et comportant une deuxième sortie (50) à laquelle est raccordée un tronçon aval (34B) du conduit de recirculation (34) et en ce qu'il comporte des moyens de régulation (52, 70, 72) pour commander sélectivement le débit des gaz d'échappement à recirculer dans le conduit de dérivation (48) et/ou dans le tronçon aval (34B) du conduit de recirculation (34).

Description

"Moteur à combustion interne comportant des moyens pour optimiser la
recirculation des gaz d'échappement" La présente invention concerne un moteur à combustion interne comportant des moyens pour optimiser la recirculation des 5 gaz d'échappement du moteur. La présente invention concerne plus particulièrement un moteur à combustion interne, notamment pour véhicule automobile, comportant au moins un compresseur qui est agencé dans un conduit d'admission en amont du collecteur d'admission io du circuit d'admission du moteur et qu'entraîne en rotation une turbine qui est agencée dans un conduit d'échappement en aval du collecteur d'échappement du circuit d'échappement du moteur, et du type comportant un circuit de recirculation des gaz d'échappement du moteur qui comporte au moins un conduit de is recirculation qui est monté en dérivation entre le conduit d'échappement et le conduit d'admission de manière qu'au moins une partie des gaz d'échappement recircule de l'échappement vers l'admission du moteur. Les moteurs à combustion interne produisent et émettent 20 dans les gaz d'échappement des substances polluantes toxiques, en particulier des oxydes d'azote ou NOx. Or, les normes antipollution applicables aux véhicules automobiles imposent aux constructeurs des quantités maximales de substances polluantes rejetées dans l'atmosphère qui doivent être de plus en plus 25 faibles. La recirculation des gaz d'échappement, encore appelée EGR pour "Exhaust Gas Recirculation" en terminologie anglaise, consiste à injecter une partie des gaz brûlés dans les chambres de combustion des cylindres du moteur par l'intermédiaire du 3o circuit de recirculation et elle constitue une des solutions connues qui s'est généralisée dans les moteurs à combustion interne pour réduire les rejets et satisfaire aux normes antipollution.
On distingue principalement dans l'état de la technique deux conceptions de circuit de recirculation des gaz d'échappement en fonction notamment de l'agencement du conduit de recirculation dans le moteur à combustion interne suralimenté. Selon une première conception connue, le circuit de recirculation est du type dit "haute pression" lorsque le piquage d'entrée du conduit de recirculation sur le conduit d'échappement est réalisé en amont de la turbine et le raccordement de la sortie io dans le conduit d'admission est en aval du compresseur. Un tel circuit de recirculation présente cependant des inconvénients. En effet, le taux de recirculation des gaz d'échappement ou taux d'EGR est insuffisant à bas régimes (ou faibles charges) du fait notamment du débit d'air relativement is faible à l'admission et de la capacité du compresseur qui est limitée par le phénomène de pompage. Au contraire, à hauts régimes (ou fortes charges), le taux d'EGR est important mais préjudiciable car en diminuant le débit des gaz d'échappement traversant la turbine, il limite 20 corrélativement la charge maximale pouvant être fournie à l'admission par le compresseur puisque le compresseur est directement entraîné par la turbine. Selon une deuxième conception connue, le circuit de recirculation est du type dit "basse pression" lorsque le piquage 25 d'entrée du conduit de recirculation sur le conduit d'échappement est réalisé en aval de la turbine et le raccordement de la sortie dans le conduit d'admission est en amont du compresseur. Un tel circuit de recirculation basse pression permet de résoudre en partie les inconvénients précités des circuits du type 30 haute pression tels que le phénomène de pompage ou la limitation de charge maximale à l'admission.
En effet, le piquage du conduit de recirculation étant réalisé en aval de la turbine, le débit des gaz d'échappement traversant la turbine est toujours maximal quel que soit le régime. Toutefois, les gaz d'échappement comportent des particules de suies qui sont susceptibles de provoquer des problèmes d'encrassement et de corrosion du compresseur et du refroidisseur d'air de suralimentation. Le piquage du conduit de recirculation est donc généralement réalisé en aval d'un dispositif de dépollution, tel io qu'un filtre à particules, qui est agencé dans le conduit d'échappement en aval de la turbine. Cependant, les circuits de recirculation basse pression présentent d'autres inconvénients, principalement le fait que les taux d'EGR sont inférieurs à ceux obtenus avec des circuits haute is pression. En effet, dans un circuit basse pression, la différence entre la pression en sortie du dispositif de dépollution et la pression en entrée du compresseur est plus faible que la différence entre la pression en amont de la turbine et la pression à l'admission d'un 20 circuit haute pression. Les conceptions de circuit de recirculation de moteur à combustion interne connues de l'état de la technique ne donnent donc pas entièrement satisfaction. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et 25 plus particulièrement de proposer un circuit de recirculation comportant des moyens de régulation permettant de commander progressivement le débit des gaz d'échappement à recirculer. Dans ce but, l'invention propose un moteur à combustion interne du type décrit précédemment, caractérisé en ce que le 30 conduit de recirculation comporte un tronçon amont de conduit dont l'entrée est raccordée au conduit d'échappement en amont de la turbine et dont la sortie est raccordée à l'orifice d'entrée d'un dispositif de dépollution des gaz d'échappement comportant un orifice de sortie qui est raccordé à l'entrée de moyens de répartition du débit des gaz d'échappement à recirculer comportant une première sortie à laquelle est raccordée un conduit dit de dérivation des gaz d'échappement et comportant une deuxième sortie à laquelle est raccordée un tronçon aval du conduit de recirculation des gaz d'échappement et en ce qu'il comporte des moyens de régulation pour commander sélectivement le débit des gaz d'échappement à recirculer dans le conduit de dérivation et/ou dans le tronçon aval du conduit de io recirculation. Grâce à l'invention, on obtient du fait du piquage du conduit de recirculation réalisé en aval de la turbine des taux d'EGR importants avec des gaz d'échappement "propres" puisque le dispositif de dépollution permet d'éliminer tout ou partie des is particules qu'ils comportent en réduisant ainsi aussi les problèmes d'encrassement, notamment des moyens de régulation. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - les moyens de régulation comportent des premier et second moyens de régulation dont chacun est constitué par une 20 vanne de régulation à tiroir comportant un tiroir double commun aux deux vannes qui est commandé entre au moins : • une première position de fermeture totale simultanée du conduit de dérivation et du conduit de recirculation, • une deuxième position d'ouverture totale du conduit de dérivation et de fermeture totale simultanée du conduit de recirculation, • une troisième position d'ouverture totale simultanée du conduit de dérivation et du conduit de recirculation, et • une quatrième position de fermeture totale du conduit de dérivation et d'ouverture totale simultanée du conduit de recirculation ; - le tiroir commun de régulation est susceptible d'occuper une première position intermédiaire, entre la deuxième position et 25 30 la troisième position, d'ouverture totale du conduit de dérivation et d'ouverture partielle simultanée du conduit de recirculation ; - le tiroir commun de régulation est susceptible d'occuper une deuxième position intermédiaire, entre la troisième position et s la quatrième position, d'ouverture partielle du conduit de dérivation et d'ouverture totale simultanée du conduit de recirculation ; - les moyens de régulation comportent des premier et second moyens de régulation, tels qu'une vanne ou un volet, qui io sont commandés, indépendamment l'un de l'autre, pour commander sélectivement le débit des gaz d'échappement à recirculer dans le conduit de dérivation et/ou le débit des gaz d'échappement à recirculer dans le tronçon aval du conduit de recirculation des gaz d'échappement. is - les moyens de répartition des gaz d'échappement à recirculer sont constitués par un raccord globalement en forme de "Y" qui comporte une branche inférieure d'entrée qui est raccordée à l'orifice de sortie du dispositif de dépollution, une première branche supérieure de sortie qui est raccordée au 20 conduit de dérivation des gaz d'échappement et une deuxième branche supérieure de sortie qui est raccordée au tronçon aval du conduit de recirculation des gaz d'échappement ; - le circuit de recirculation comporte des moyens secondaires de régulation, tels qu'une vanne EGR, aptes à 25 contrôler la recirculation des gaz d'échappement dans le conduit de recirculation ; - la sortie du tronçon aval du conduit de recirculation des gaz d'échappement est raccordée au conduit d'admission, en aval du compresseur ; 30 - la sortie du tronçon aval du conduit de recirculation des gaz d'échappement est raccordée au conduit d'admission en amont du compresseur ; - le moteur comporte un second dispositif de dépollution des gaz d'échappement qui est agencé dans une partie du conduit d'échappement située en aval de la turbine et qui constitue un sous-ensemble unitaire avec le premier dispositif de dépollution agencé dans le conduit de recirculation ; - la sortie du conduit de dérivation est raccordée au conduit d'échappement en aval de la turbine de manière à permettre l'évacuation des gaz d'échappement dérivés vers l'extérieur par l'intermédiaire du conduit d'échappement du circuit io d'échappement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : is - la figure 1 représente schématiquement un moteur comportant un circuit de recirculation des gaz d'échappement illustrant un premier exemple de mise en oeuvre d'un conduit de recirculation comportant des moyens de dépollution, de répartition et de régulation selon l'invention et dont la sortie est raccordée 20 au conduit d'admission du moteur en aval du compresseur ; - la figure 2 représente schématiquement un moteur comportant un circuit de recirculation des gaz d'échappement illustrant un premier exemple de mise en oeuvre d'un conduit de recirculation comportant des moyens de dépollution, de répartition 25 et de régulation selon l'invention et dont la sortie est raccordée au conduit d'admission du moteur en amont du compresseur ; - la figure 3 représente schématiquement une vue de détail de la figure 2 illustrant un mode de réalisation préféré des moyens de répartition et de régulation selon l'invention ; 30 - les figures 4A à 4D représentent schématiquement les différentes positions de fonctionnement des moyens de régulation pour l'ouverture et/ou la fermeture simultanée des première et deuxième sorties des moyens de répartition selon la figure 3 ; - les figures 5A et 5B représentent schématiquement deux positions intermédiaires de fonctionnement des moyens de régulation selon la figure 3. De plus, les éléments identiques, similaires ou analogues de l'invention seront désignés par les mêmes chiffres de référence. Dans la description et les revendications, on utilisera à titre non limitatif les expressions, telles que "supérieure" et "inférieure", "amont" et "aval" en référence aux figures et io définitions données dans la description. Ainsi, les expressions "amont" et "aval" sont déterminées par le sens de circulation de l'air frais et/ou des gaz d'échappement de l'admission vers l'échappement du moteur qui est représenté par des flèches sur les figures. is On a représenté schématiquement aux figures 1 et 2, un moteur 10 à combustion interne, encore appelé parfois groupe motopropulseur, qui est notamment susceptible d'équiper un véhicule automobile. Le moteur à combustion interne 10 du type suralimenté 20 comporte ici quatre cylindres C et au moins un turbocompresseur constitué d'un compresseur 12 qui est entraîné en rotation par une turbine 14. Le compresseur 12 est agencé dans un conduit d'admission 16 en amont du collecteur d'admission 18 du circuit 25 d'admission 20 du moteur à combustion interne 10. La turbine 14 est agencée dans un conduit d'échappement 22 en aval du collecteur d'échappement 24 du circuit d'échappement 26 du moteur à combustion interne 10. Le conduit d'admission 16 comporte une partie amont 16A 30 s'étendant depuis l'entrée du conduit d'admission 16 jusqu'au compresseur 12 et une partie aval 16B s'étendant du compresseur 12 jusqu'aux cylindres C du moteur à combustion interne 10.
Avantageusement, l'air admis dans la partie amont 16A du conduit d'admission 16 suivant la flèche A est traité par un filtre à air 28 avant d'être comprimé par le compresseur 12. De préférence, la partie aval 16B du conduit d'admission 16 comporte un refroidisseur d'air de suralimentation 30. Le conduit d'échappement 22 comporte une partie amont 22A qui s'étend du collecteur d'échappement 24 en communication avec les cylindres C du moteur 10 jusqu'à la turbine 14 et une partie aval 22B qui s'étend depuis la turbine 14 io jusqu'à la sortie du conduit d'échappement 22 suivant la flèche E. Le moteur 10 comporte un circuit 32 de recirculation des gaz d'échappement du moteur comportant au moins un conduit de recirculation 34 qui est monté en dérivation entre le conduit d'échappement 22 et le conduit d'admission 16 de manière qu'au is moins une partie des gaz d'échappement (désignés ci-après gaz d'échappement à recirculer) recircule de l'échappement 26 vers l'admission 20 du moteur 10. Conformément à l'invention, le conduit de recirculation 34 comporte un tronçon amont de conduit 34A dont l'entrée 36 est 20 raccordée au conduit d'échappement 22 en amont de la turbine 14 et dont la sortie 38 est raccordée à l'orifice d'entrée OE d'un dispositif 40 de dépollution des gaz d'échappement comportant un orifice de sortie OS qui est raccordé à l'entrée 42 de moyens de répartition 44 du débit des gaz d'échappement à recirculer 25 comportant une première sortie 46 à laquelle est raccordée un conduit 48 dit de dérivation des gaz d'échappement et comportant une deuxième sortie 50 à laquelle est raccordée un tronçon aval 34B du conduit de recirculation 34 des gaz d'échappement. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de 30 l'invention, le conduit de recirculation 34 du moteur comporte des moyens de régulation 52 pour commander sélectivement le débit des gaz d'échappement à recirculer dans le conduit de dérivation 48 et/ou dans le tronçon aval 34B du conduit de recirculation 34.
Avantageusement, les moyens de régulation 52 sont intégrés aux moyens de répartition 44. On décrira ci-après en détail le premier exemple de mise en ceuvre de l'invention représenté à la figure 1.
Comme on peut le voir à la figure 1, le circuit de recirculation 32 comporte des moyens secondaires de régulation 54 qui sont aptes à contrôler la recirculation des gaz d'échappement dans le conduit de recirculation 34. De manière connue, les moyens secondaires de régulation io 54 sont généralement constitués par une vanne, dite vanne EGR, qui est par exemple agencée à la jonction du tronçon aval 34B et du conduit d'admission 16. En variante, de tels moyens secondaires de régulation 54 peuvent être supprimés et le contrôle de la recirculation des gaz is d'échappement dans le conduit de recirculation 34 est alors uniquement réalisé grâce aux moyens de régulation 52 selon l'invention. Dans le premier exemple, l'entrée 36 du tronçon amont 34A du conduit de recirculation 34 est raccordée au conduit 20 d'échappement 22 en amont de la turbine 14 et la sortie 56 du tronçon aval 34B du conduit de recirculation 34 des gaz d'échappement est raccordée au conduit d'admission 16 en aval du compresseur 12. Grâce à un tel agencement du conduit de recirculation 34 25 entre le conduit d'échappement 22 et le conduit d'admission 16, la différence de pression obtenue entre l'entrée 36 du conduit de recirculation 34 et la vanne EGR 54 en sortie du conduit de recirculation 34 est élevée permettant d'atteindre des taux d'EGR importants. 30 Avantageusement, le premier dispositif de dépollution 40 qui est interposé dans le conduit de recirculation 34, en amont des moyens de répartition 44 comportant les moyens de i0 régulation 52, permet de "nettoyer" les gaz d'échappement à recirculer. Le premier dispositif de dépollution 40 est par exemple constitué par un filtre à particules permettant en particulier d'éliminer des gaz d'échappement à recirculer tout ou partie des particules. De préférence, la sortie 56 du tronçon aval 34B du conduit de recirculation 34 se raccorde sur la partie aval 16B du conduit d'admission 16 comprise entre la sortie du refroidisseur d'air de io suralimentation 30 et le collecteur d'admission 18 en communication avec les cylindres C du moteur 10. Avantageusement, le moteur 10 comporte un autre dispositif de dépollution 58 des gaz d'échappement à évacuer, c'est-à-dire des gaz d'échappement qui sont rejetés par le conduit is d'échappement 22 du circuit d'échappement 26 à l'extérieur du véhicule. L'autre dispositif de dépollution 58, dit second, comporte un orifice d'entrée 0E' et un orifice de sortie OS' qui sont raccordés avec la partie aval 22B du conduit d'échappement 22 20 de manière à être traversé d'amont en aval par les gaz d'échappement avant leur évacuation par la sortie du conduit d'échappement 22 suivant la flèche E. Avantageusement, le second dispositif de dépollution 58 des gaz d'échappement à évacuer est agencé dans la partie aval 25 22B du conduit d'échappement 22, soit en aval de la turbine 14. Dans le premier exemple, le second dispositif de dépollution 58 des gaz d'échappement à évacuer est distinct du premier dispositif de dépollution 40 des gaz d'échappement à recirculer que comporte le conduit de recirculation 34. 30 Chacun des dispositifs de dépollution 40, 58 est ainsi susceptible d'être implanté sur le véhicule comportant le moteur 10 de manière totalement indépendante l'un par rapport à l'autre, cela permet avantageusement d'optimiser leur implantation en fonction de paramètres, tels que l'encombrement, les longueurs des conduits etc. De tels dispositifs de dépollution 40, 58 des gaz d'échappement sont par exemple constitués par un catalyseur, tel qu'un catalyseur trois voies, et/ou un filtre à particules, et/ou un absorbeur d'oxydes d'azote (NOx). Avantageusement, la sortie 60 du conduit de dérivation 48 est raccordée au conduit d'échappement 22 en aval de la turbine 14 de manière à permettre l'évacuation des gaz d'échappement, io dits dérivés, vers l'extérieur par l'intermédiaire du conduit d'échappement 22 du circuit d'échappement 26. De préférence, la sortie 60 du conduit de dérivation 48 est raccordée au conduit d'échappement 22 en aval du dispositif de dépollution 58 des gaz d'échappement à évacuer. is En variante, la sortie 60 du conduit de dérivation 48 communique directement avec l'extérieur pour l'évacuation des gaz d'échappement dérivés, c'est-à-dire la partie des gaz d'échappement à recirculer n'ayant pas été mise en recirculation par les moyens de régulation 52 vers le tronçon aval 34B et qui 20 ont avantageusement été traités par le premier dispositif de dépollution 40 du conduit de recirculation 34. On décrira maintenant le deuxième exemple de mise en ceuvre de l'invention représenté à la figure 2 par comparaison avec le premier exemple de la figure 1. 25 Le circuit de recirculation 32 du moteur 10 selon le deuxième exemple est notamment caractérisé par le fait que d'une part l'entrée 36 du tronçon amont 34A du conduit de recirculation 34 est raccordée au conduit d'échappement 22 en amont de la turbine 14 et que, d'autre part, la sortie 56 du tronçon 30 aval 34B du conduit de recirculation 34 des gaz d'échappement est raccordée au conduit d'admission 16 en amont du compresseur 12.
La sortie 56 du tronçon aval 34B du conduit de recirculation 34 est ainsi raccordée à la partie aval 16A du conduit d'admission 16, de préférence entre la sortie du filtre à air 28 et l'entrée du compresseur 12.
Grâce à un tel agencement du conduit de recirculation 34 entre le conduit d'échappement 22 et le conduit d'admission 16, la différence de pression obtenue entre l'entrée 36 et la sortie 56 du conduit de recirculation 34 est notamment supérieure à celle obtenue avec un circuit de recirculation dont l'entrée 36 est lo raccordée au conduit d'échappement 22 en aval de la turbine 14. En effet, l'agencement du conduit de recirculation selon le deuxième exemple permet d'une part de tirer profit de la pression des gaz d'échappement qui est plus élevée en amont de la turbine 14 qu'en aval et, d'autre part, d'obtenir des taux d'EGR is satisfaisant, tout particulièrement à bas régimes où le débit des gaz d'échappement recirculés s'ajoute au débit d'air d'admission avant l'entrée du compresseur 12 dont le fonctionnement n'est dès lors plus affecté par le phénomène de pompage. Ainsi qu'on l'aura compris, le circuit de recirculation 32 est 20 une conception hybride originale permettant de combiner les avantages et de résoudre les inconvénients respectifs des conceptions connues de circuit de recirculation. Avantageusement, le circuit de recirculation 32 ne comporte pas de moyens secondaires de régulation 54 tels qu'une 25 vanne EGR et le contrôle de la recirculation des gaz d'échappement dans le conduit de recirculation 34 est alors uniquement réalisé par l'intermédiaire des moyens de régulation 52. Avantageusement, le moteur 10 comporte un second 30 dispositif de dépollution 58 pour le traitement des gaz d'échappement à évacuer qui constitue un ensemble unitaire avec le premier dispositif de dépollution 40 des gaz d'échappement à recirculer.
Un tel ensemble unitaire est par exemple constitué d'un dispositif unique de dépollution comportant une cloison de séparation 62 qui délimite respectivement une première zone de traitement formant le premier dispositif de dépollution 40 des gaz d'échappement à recirculer et une deuxième zone de traitement formant le second dispositif de dépollution 58 des gaz d'échappement à évacuer. Le premier dispositif de dépollution 40 formé par la première zone de traitement comporte un orifice d'entrée OE et un orifice de sortie OS et le second dispositif de dépollution 58 formé par la deuxième zone de traitement comporte un orifice d'entrée 0E' et un orifice de sortie OS' de sorte que chaque zone comporte au moins une entrée et au moins une sortie des gaz traités. 1s L'implantation du dispositif unique de dépollution du moteur 10 est notamment déterminée en fonction du véhicule de manière que le premier dispositif de dépollution 40 soit agencé dans la partie amont 34A du conduit de recirculation 34 et que le second dispositif de dépollution 58 soit agencé dans la partie aval 20 22B du conduit d'échappement située en aval de la turbine 14. On décrira maintenant plus en détail un mode de réalisation préféré des moyens de répartition 44 et des moyens de régulation 52 selon l'invention illustrés à la figure 3 et suivantes. De tels moyens de répartition 44 et de régulation 52 sont 25 notamment susceptibles d'être montés dans un circuit de recirculation 32 réalisés selon le premier exemple de la figure 1 ou encore selon le deuxième exemple de la figure 2. Les moyens de répartition 44 des gaz d'échappement à recirculer sont constitués par un raccord présentant de préférence 30 globalement en forme de "Y", en variante une forme en "T". Le raccord 44 en "Y" comporte une branche inférieure d'entrée 64 qui est raccordée à l'orifice de sortie OS du premier dispositif de dépollution 40, une première branche supérieure de sortie 66 qui est raccordée au conduit de dérivation 48 des gaz d'échappement et une deuxième branche supérieure de sortie 68 qui est raccordée au tronçon aval 34B du conduit de recirculation 34 des gaz d'échappement. s Par convention, les gaz d'échappement parcourant le tronçon amont 34B et traversant le dispositif de dépollution 40 sont désignés comme étant des gaz d'échappement "à recirculer", par opposition aux gaz d'échappement "à évacuer" qui parcourent le conduit d'échappement 22 depuis le collecteur 24 jusqu'à 10 l'extérieur. Par convention toujours, les gaz d'échappement à recirculer qui ont traversé les moyens de répartition 44 sont ensuite respectivement désignés en fonction du conduit dans lequel ils circulent, c'est à dire gaz d'échappement "recirculés" 1s lorsque les gaz circulent dans le tronçon aval 34B du conduit de recirculation 34 et gaz d'échappement "dérivés" lorsque les gaz circulent dans le conduit de dérivation 48. De préférence, les moyens de régulation 52 comportent des premier et second moyens de régulation, tels qu'une vanne, 20 qui sont commandés de manière à contrôler sélectivement le débit des gaz d'échappement à recirculer, c'est-à-dire le débit des gaz d'échappement dérivés dans le conduit de dérivation 48 et/ou le débit des gaz d'échappement recirculés dans le tronçon aval 34B du conduit de recirculation 34. 25 Avantageusement, les premier et second moyens de régulation 52 sont constitués par une vanne dite "à tiroir" ou encore "à boisseau". La première vanne à tiroir 70 est agencée dans la première branche supérieure de sortie 66 raccordée au conduit de 30 dérivation 48 et la seconde vanne à tiroir 72 est agencée dans la deuxième branche supérieure de sortie 68 raccordée au tronçon aval 34B du conduit de recirculation 34.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les moyens de régulation 52 comportent ainsi des premier et second moyens de régulation dont chacun est constitué par une vanne de régulation à tiroir comportant un tiroir double 74 qui est commun s aux deux vannes 70, 72. Avantageusement, la première 66 et la deuxième 68 branches supérieures de sortie comportant respectivement les première et seconde vannes 70, 72 sont géométriquement parallèles entre elles et voisines l'une de l'autre. lo Le tiroir commun 74 est monté coulissant selon une direction, indiquée par la flèche T sur les figures 3 et 4A, qui est perpendiculaire au flux des gaz d'échappement dans les première et seconde vannes 70, 72. Le tiroir commun 74 est susceptible d'obturer alternative- 15 ment ou simultanément la première branche supérieure de sortie 66 et la deuxième branche supérieure de sortie 68 et par conséquent la circulation des gaz dans le conduit de dérivation 48 et dans le tronçon aval 34B du conduit de recirculation 34. A cet effet, le tiroir commun 74 comporte une première 20 ouverture 76 et une deuxième ouverture 78 qui sont dimensionnées de telle sorte que les ouvertures 76, 78 soient susceptibles d'être mises en concordance simultanément ou alternativement avec les première 66 et deuxième 68 branches supérieures de sortie par coulissement du tiroir commun 74. 25 Le tiroir commun 74 est ainsi commandé, en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur 10, entre au moins : - une première position de fermeture totale simultanée du conduit de dérivation 48 et du tronçon aval 34B du conduit de recirculation 34, comme illustrée à la figure 4A ; 30 - une deuxième position d'ouverture totale du conduit de dérivation 48 et de fermeture totale simultanée du tronçon aval 34B du conduit de recirculation 34, comme illustrée à la figure 4B; - une troisième position d'ouverture totale simultanée du conduit de dérivation 48 et du tronçon aval 34B du conduit de recirculation 34, comme illustrée à la figure 4C ; - et une quatrième position de fermeture totale du conduit de dérivation 48 et d'ouverture totale simultanée du tronçon aval34B du conduit de recirculation 34, comme illustrée à la figure 4D. Lors du coulissement du tiroir commun 74 de régulation selon la flèche T depuis sa première position jusqu'à sa quatrième position, c'est-à-dire de la gauche vers la droite sur les figures, le tiroir 74 est susceptible d'occuper successivement les première, deuxième, troisième et quatrième positions principales précédemment décrites. Avantageusement, le tiroir commun 74 de régulation est aussi susceptible d'occuper des positions intermédiaires entre ces 1s positions, le déplacement du tiroir 74 entre les positions principales et/ou les positions intermédiaires s'effectuent progressivement pour éviter toute variation brutale de la recirculation des gaz d'échappement. Ainsi, le tiroir 74 est susceptible d'occuper une première 20 position intermédiaire, entre la deuxième position et la troisième position, d'ouverture totale du conduit de dérivation 48 et de d'ouverture partielle simultanée du tronçon aval 34B du conduit de recirculation 34, comme illustrée à la figure 5A. Le tiroir 74 est aussi susceptible d'occuper une deuxième 25 position intermédiaire, entre la troisième position et la quatrième position, d'ouverture partielle du conduit de dérivation 48 et d'ouverture totale simultanée du tronçon aval 34B du conduit de recirculation 34, comme illustrée à la figure 5B. On décrira à présent le fonctionnement du moteur à 30 combustion interne 10 pour les différentes positions du tiroir commun 74 de régulation de la recirculation de tout ou partie des gaz d'échappement dans le circuit de recirculation 32.
Lorsque le tiroir 74 se trouve dans la première position illustrée à la figure 4A, le conduit de dérivation 48 et le tronçon aval 34B de recirculation sont obturés de sorte que les gaz d'échappement du moteur 10 circulent uniquement dans le conduit d'échappement 22 afin d'être évacués à l'extérieur. Les gaz d'échappement parcourent ainsi la partie amont 22A du conduit d'échappement 22 puis traversent successivement la turbine 14 et le dispositif de dépollution 58 avant d'être rejetés à la sortie de la partie aval 22B du conduit d'échappement 22. io Puisqu'il n'y a aucune recirculation des gaz d'échappement par le conduit 34, le conduit d'admission 16 contient principale-ment de l'air atmosphérique qui est comprimé par le compresseur 12 puis densifié par le refroidisseur d'air de suralimentation 30 avant d'être enfin mélangé au carburant injecté dans la chambre is de combustion de chaque cylindre C du moteur 10. Dans cette première position du tiroir 74, la totalité des gaz d'échappement traversent la turbine 14 de sorte que le taux de compression obtenu à l'admission est maximal. Lorsque le tiroir 74 se trouve dans la deuxième position 20 illustrée à la figure 4B, le tronçon aval 34B de recirculation est obturés de sorte qu'il n'y a pas de recirculation des gaz d'échappement vers l'admission 20. Une première partie des gaz d'échappement produits par le moteur 10 correspondant aux gaz d'échappement à évacuer 25 parcoure comme précédemment le conduit d'échappement 22 puis traversent successivement la turbine 14 et le dispositif de dépollution 58 avant d'être rejetés à la sortie de la partie aval 22B du conduit d'échappement 22, tandis que l'autre partie des gaz d'échappement correspondant aux gaz d'échappement à recirculer 30 est déviée au piquage du conduit de recirculation 34 sur le conduit d'échappement 22. Ainsi cette deuxième partie des gaz d'échappement parcourent depuis l'entrée 36 le tronçon amont 34A du conduit de recirculation 34, puis traversent successivement le premier dispositif de dépollution 40, la branche inférieure d'entrée 64 et la première branche supérieure de sortie 48 du raccord 44 via la première ouverture 76 du tiroir commun de régulation 74, pour enfin rejoindre la partie aval 22B du conduit d'échappement 22 par l'intermédiaire du conduit de dérivation 48 dont la sortie 60 s'y raccorde en aval du second dispositif de dépollution 58. Les première et deuxième parties des gaz d'échappement sont donc rejetées vers l'extérieur par le conduit d'échappement io 22 après avoir été traitées par un des dispositifs de dépollution 58, 40 respectivement. Par conséquent, dans la deuxième position seule la première partie des gaz d'échappement traverse la turbine 14 de sorte que, pour un régime ou une charge moteur déterminée, le is taux de compression obtenu à l'admission avec le compresseur 12 est inférieur à celui obtenu avec la première position du tiroir 74 pour laquelle tous les gaz d'échappement traversent la turbine 14. Lorsque les moyens de régulation se trouvent notamment dans la deuxième position B, le tronçon amont du conduit de 20 recirculation et le conduit de dérivation constituent alors une dérivation de type "by-pass" par rapport à la turbine permettant de la décharger en cas de saturation, c'est-à-dire de manière à éviter la surcharge du moteur qui est plus particulièrement susceptible de se produire lorsque le moteur fonctionne à des régimes élevés. 25 Avantageusement, les moyens de régulation sont susceptibles d'assurer une fonction de valve de décharge, encore appelée "waste gate" en anglais, qui sont connues dans le cas d'un turbocompresseur à géométrie fixe pour permettre de la décharger en cas de saturation et éviter la surcharge du moteur. 30 Grâce à l'invention, il est ainsi possible de simplifier la conception et de réduire le coût de fabrication d'un tel turbocompresseur.
Grâce à la première position intermédiaire du tiroir 74 illustrée à la figure 5A, une partie croissante des gaz d'échappement à recirculer pénétrant dans le raccord 44 par la branche inférieure d'entrée 64 va progressivement être déviée aussi vers le tronçon aval 34B du conduit de recirculation 34 et non plus uniquement vers le conduit de dérivation 48. Ainsi, le tiroir 74 se déplace suivant la flèche T pour occuper successivement la deuxième position illustrée à la figure 4B, la première position intermédiaire illustrée à la figure 5A puis la troisième position illustrée à la figure 4C. Dans cette troisième position, la première ouverture 76 et la deuxième ouverture 78 du tiroir 74 sont positionnées de manière à ouvrir totalement et simultanément les conduits de recirculation 34 et de dérivation 48 entre lesquels le flux de gaz 1s d'échappement à recirculer se partage par exemple sensiblement équitablement. Toutefois, si l'on souhaite encore augmenter la quantité de gaz d'échappement en recirculation et donc le taux d'EGR, on déplace alors avantageusement le tiroir 74 depuis la troisième 20 position jusqu'à la deuxième position intermédiaire illustrée à la figure 5B. Dans cette deuxième position intermédiaire du tiroir 74, les gaz d'échappement à recirculer vont progressivement être déviés dans le tronçon aval 34B du conduit de recirculation 34 au 25 détriment du conduit de dérivation 48 qui est alors ouvert partiellement, ici majoritairement obturé par une partie du tiroir de manière à réduire la section de passage pour les gaz dans la première branche supérieure 66 de sortie raccordée au conduit de dérivation 48. 30 Lorsque le tiroir 74 atteint la quatrième position illustrée à la figure 4D, la circulation des gaz d'échappement à recirculer s'effectue alors uniquement vers le tronçon aval 34B du conduit de recirculation 34 par l'intermédiaire de la deuxième ouverture 78, la première ouverture 76 étant positionnée de manière à fermer totalement la première branche inférieure de sortie 66, c'est-à-dire à interdire toute circulation depuis la branche inférieure d'entrée 64 vers le conduit de dérivation 48.
Ainsi, toute la partie des gaz d'échappement qui n'est pas évacuée vers l'extérieur par le conduit d'échappement 22 est alors intégralement dirigée depuis l'entrée 36 du conduit de recirculation 34 jusqu'à la sortie 56, c'est-à-dire jusqu'au conduit d'admission 16 du moteur 10, pour obtenir un taux d'EGR io maximal. Les moyens de régulation 52 permettent de procéder à une régulation précise et progressive des gaz d'échappement à recirculer vers le conduit de recirculation et/ou de dérivation du moteur. is Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation préféré des moyens de répartition 44 et des moyens de régulation 52 décrits précédemment uniquement à titre d'exemple. En variante non représentée, les moyens de régulation 52 20 comportent par exemple des premier et second moyens de régulation, tels qu'une vanne ou un volet, qui sont commandés indépendamment l'un de l'autre entre au moins deux positions extrêmes d'ouverture et de fermeture de manière à commander sélectivement le débit des gaz d'échappement à recirculer dans le 25 conduit de dérivation 48 et/ou dans le tronçon aval 34B du conduit de recirculation 34 des gaz d'échappement. En variante, les moyens de répartition 44 sont constitués par un boîtier de répartition comportant au moins une entrée raccordée à l'orifice de sortie OS du dispositif de dépollution 40 et 30 deux sorties auxquelles sont respectivement raccordées le conduit de dérivation 48 et le tronçon aval 34B du conduit de recirculation 34.
Avantageusement, chaque sortie du boîtier de répartition comporte alors un moyen commandé d'obturation, tel qu'une vanne ou un volet.

Claims (11)

REVENDICATIONS
1. Moteur (10) à combustion interne, notamment pour véhicule automobile, comportant au moins un compresseur (12) qui est agencé dans un conduit d'admission (16) en amont du collecteur d'admission (18) du circuit d'admission (20) du moteur et qu'entraîne en rotation une turbine (14) qui est agencée dans un conduit d'échappement (22) en aval du collecteur d'échappement (24) du circuit d'échappement (26) du moteur, et du type comportant un circuit (32) de recirculation des gaz io d'échappement du moteur qui comporte au moins un conduit de recirculation (34) qui est monté en dérivation entre le conduit d'échappement (22) et le conduit d'admission (16) de manière qu'au moins une partie des gaz d'échappement recircule de l'échappement vers l'admission du moteur (10), is caractérisé en ce que le conduit de recirculation (34) comporte un tronçon amont (34A) de conduit dont l'entrée (36) est raccordée au conduit d'échappement (22) en amont de la turbine (14) et dont la sortie (38) est raccordée à l'orifice d'entrée (0E) d'un dispositif de dépollution des gaz d'échappement (40) 20 comportant un orifice de sortie (OS) qui est raccordé à l'entrée de moyens de répartition (44) du débit des gaz d'échappement à recirculer comportant une première sortie (46) à laquelle est raccordée un conduit (48) dit de dérivation des gaz d'échappement et comportant une deuxième sortie (50) à laquelle 25 est raccordée un tronçon aval (34B) du conduit de recirculation (34) des gaz d'échappement et en ce qu'il comporte des moyens de régulation (52) pour commander sélectivement le débit des gaz d'échappement à recirculer dans le conduit de dérivation (48) et/ou dans le tronçon aval (34B) du conduit de recirculation (34). 30
2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de régulation (52) comportent des premier et second moyens de régulation (70, 72) dont chacun est constitué par unevanne de régulation à tiroir comportant un tiroir double commun (74) aux deux vannes (70, 72) qui est commandé entre au moins : - une première position de fermeture totale simultanée du conduit de dérivation (48) et du conduit de recirculation (34), - une deuxième position d'ouverture totale du conduit de dérivation (48) et de fermeture totale simultanée du conduit de recirculation (34), -une troisième position d'ouverture totale simultanée du conduit de dérivation (48) et du conduit de recirculation (34), et io - une quatrième position de fermeture totale du conduit de dérivation (48) et d'ouverture totale simultanée du conduit de recirculation (34).
3. Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tiroir commun de régulation (74) est susceptible d'occuper une is première position intermédiaire, entre la deuxième position et la troisième position, d'ouverture totale du conduit de dérivation (48) et d'ouverture partielle simultanée du conduit de recirculation (34B).
4. Moteur selon l'une des revendications 2 ou 3, 20 caractérisé en ce que le tiroir commun de régulation (74) est susceptible d'occuper une deuxième position intermédiaire, entre la troisième position et la quatrième position, d'ouverture partielle du conduit de dérivation (48) et d'ouverture totale simultanée du conduit de recirculation (34). 25
5. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de régulation (52) comportent des premier et second moyens de régulation qui sont commandés, indépendamment l'un de l'autre, pour commander sélectivement le débit des gaz d'échappement à recirculer dans le conduit de dérivation (48) 30 et/ou dans le tronçon aval (34B) du conduit de recirculation (34) des gaz d'échappement.
6. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de répartition desgaz d'échappement à recirculer sont constitués par un raccord (44) globalement en forme de "Y" qui comporte une branche inférieure d'entrée (64) qui est raccordée à l'orifice de sortie (OS) du dispositif de dépollution (40), une première branche supérieure de sortie (66) qui est raccordée au conduit de dérivation (48) des gaz d'échappement et une deuxième branche supérieure de sortie (68) qui est raccordée au tronçon aval (34B) du conduit de recirculation (34) des gaz d'échappement.
7. Moteur selon l'une quelconque des revendications io précédentes, caractérisé en ce que le circuit de recirculation (32) comporte des moyens secondaires de régulation (54) aptes à contrôler la recirculation des gaz d'échappement dans le conduit de recirculation (34).
8. Moteur selon l'une quelconque des revendications is précédentes, caractérisé en ce que la sortie (56) du conduit de recirculation (34) des gaz d'échappement est raccordée au conduit d'admission (16) en aval du compresseur (12).
9. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la sortie (56) du conduit de recirculation 20 (34) des gaz d'échappement est raccordée au conduit d'admission (16) en amont du compresseur (12).
10. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un second dispositif de dépollution (58) des gaz d'échappement qui est agencé dans 25 une partie (22B) du conduit d'échappement (22) située en aval de la turbine (14) et qui constitue un sous-ensemble unitaire avec le premier dispositif de dépollution (40) agencé dans le conduit de recirculation (34).
11. Moteur selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes, caractérisé en ce que la sortie (60) du conduit de dérivation (48) est raccordée au conduit d'échappement (22) en aval de la turbine (14) de manière à permettre l'évacuation desgaz d'échappement dérivés vers l'extérieur par l'intermédiaire du conduit d'échappement (22) du circuit d'échappement (26).
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