FR2917786A1 - Procede de nettoyage d'un circuit de recyclage de gaz d'echappement, et systeme correspondant - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de nettoyage d'un circuit de recyclage de gaz d'échappement du moteur diesel d'un véhicule automobile équipé d'une cartographie nominale définissant un fonctionnement nominal du moteur, comprenant les étapes consistant à :A. détecter un niveau d'encrassement du circuit de recyclage,B. appliquer une cartographie spécifique définissant un fonctionnement spécifique du moteur pourC. mettre en oeuvre une phase de nettoyage du circuit de recyclage.Selon l'invention, pour l'étape B, le moteur est en phase de maintenance.Avantageusement, la cartographie spécifique est stockée dans des moyens de stockage externes au véhicule automobile.
Description
PROCEDE DE NETTOYAGE D'UN CIRCUIT DE RECYCLAGE DE GAZ D'ECHAPPEMENT, ET
SYSTEME CORRESPONDANT.
La présente invention concerne un système et un procédé pour le nettoyage d'un circuit de recyclage de gaz d'échappement de moteur diesel de véhicule automobile. Dans les moteurs à combustion interne à allumage par compression, du type diesel, la dépollution des gaz d'échappement est assurée entre autres par la recirculation à l'admission d'une fraction des gaz d'échappement par le biais d'un circuit de recyclage de ces gaz d'échappement, généralement connu sous l'appellation de circuit EGR (Exhaust Gas Recirculation).
Un tel circuit comprend classiquement une vanne de contrôle du débit des gaz d'échappement recyclés. Le circuit peut également comprendre un échangeur de chaleur pour refroidir les gaz d'échappement recyclés afin d'en augmenter la densité et donc le débit massique avant leur admission dans les cylindres du moteur. Le circuit peut également comprendre une vanne by-pass pour court-circuiter l'échangeur de chaleur, en particulier lors des phases de fonctionnement du moteur à froid. L'ensemble du circuit de recyclage EGR est exposé à un risque d'encrassement au fur et à mesure du fonctionnement du moteur en raison de la nature des gaz d'échappement, des faibles températures de ces gaz pour certains points de fonctionnement du moteur, ainsi que de la présence d'huile provenant du circuit de ré-aspiration et décantation des gaz.
L'encrassement peut prendre la forme d'un dépôt sec ou d'un amalgame d'huile et de suies, c'est-à-dire de particules non brûlées subsistant dans les gaz d'échappement recyclés.
Un tel encrassement du circuit de recyclage EGR entraîne de multiples conséquences sur le fonctionnement du moteur. En ce qui concerne l'échangeur de chaleur, un encrassement conduit à une réduction de son efficacité d'échange thermique et de sa perméabilité. Le débit des gaz d'échappement recyclés se trouve ainsi réduit, entraînant un risque important de non respect des normes de dépollution. Lorsque la vanne de contrôle EGR est encrassée, il peut en résulter un blocage en position fermée ou en position ouverte. En position fermée, le débit de gaz recyclés EGR étant alors très faible, les normes de dépollution ne sont plus respectées. Si la vanne est au contraire bloquée en position ouverte, il en résulte un manque de puissance inadmissible pour le moteur. En ce qui concerne la vanne by-pass, l'encrassement peut provoquer son blocage, aboutissant à nouveau à un risque de non respect des normes de dépollution. Pour pallier à un tel encrassement, on a déjà prévu des moyens embarqués tels qu'une cartographie spécifique définissant un fonctionnement spécifique du moteur pour une phase de nettoyage du circuit de recyclage, et des moyens de passage pour passer automatiquement d'une cartographie à l'autre et vice versa, en fonction de signaux de commande émis par des moyens d'appréciation de l'encrassement du circuit. Une telle solution est décrite dans la demande FR2880069 déposée par la demanderesse.
Toutefois, lorsqu'une telle solution est mise en oeuvre, le véhicule est roulant, moteur en charge, et ses performances s'en trouvent amoindries, et/ou le niveau de consommation de carburant augmente brutalement, et/ou le niveau de pollution augmente brutalement, au risque de ne plus respecter les normes de dépollution, ce dont il peut résulter un aspect inconfortable pour le conducteur du véhicule et l'environnement. Une autre solution consiste, véhicule à l'arrêt, à démonter le circuit de recyclage de gaz d'échappement pour nettoyer ses composants, ce qui implique des coûts et un temps de main d'oeuvre importants, en outre sans que certains composants particulièrement complexes puissent être nettoyés de façon satisfaisante.
La présente invention a pour but de proposer une solution alternative. Avec cet objectif en vue, selon un premier de ses objets, l'invention concerne un procédé de nettoyage d'un circuit de recyclage de gaz d'échappement du moteur diesel d'un véhicule automobile équipé d'une cartographie nominale définissant un fonctionnement nominal du moteur, comprenant les étapes consistant à : A. détecter un niveau d'encrassement du circuit de recyclage, B. appliquer une cartographie spécifique définissant un fonctionnement spécifique du moteur pour C. mettre en oeuvre une phase de nettoyage du circuit de recyclage. Selon l'invention, le procédé est essentiellement 30 caractérisé en ce que pour l'étape B, le moteur, c'est-à-dire le véhicule, est placé en maintenance.
Selon un autre de ses objets, l'invention concerne un système de nettoyage d'un circuit de recyclage de gaz d'échappement pour un moteur diesel de véhicule automobile, le système comprenant : un véhicule automobile équipé d'une cartographie nominale définissant un fonctionnement nominal du moteur, et une cartographie spécifique définissant un fonctionnement spécifique du moteur pour mettre en oeuvre une phase de nettoyage du circuit de recyclage. Selon l'invention, le système est essentiellement caractérisé en ce que la cartographie spécifique est extérieure au véhicule automobile et reliable à celui-ci de sorte à imposer le fonctionnement spécifique du moteur lorsque celle-ci lui est appliquée. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et faite en référence aux figures annexées dans lesquelles : la figure 1 illustre les principaux éléments d'admission et d'échappement d'un moteur à combustion interne équipé d'un circuit de recyclage des gaz d'échappement, et la figure 2 illustre le système selon l'invention. Tel qu'il est illustré sur la figure 1, un moteur à combustion interne 1, représenté schématiquement, comprend une pluralité de chambres de combustion, telles que la chambre de combustion 2 illustrée sur la figure dans la partie haute d'un cylindre 3 à l'intérieur duquel se déplace un piston 4. Une soupape d'admission 5 permet de commander l'admission en ouvrant ou obturant le conduit d'admission 6, en communication avec la chambre de combustion 2. Une soupape d'échappement 7 permet, quant à elle, d'obturer ou d'ouvrir le passage des gaz d'échappement en provenance de la chambre de combustion 2 vers le conduit d'échappement 8. L'air frais à la pression atmosphérique, dont le flux est symbolisé par la flèche 9, pénètre dans une conduite 10 à l'intérieur de laquelle se trouve monté un débitmètre 11. La pression de l'air est augmentée par un compresseur 12 monté dans la conduite 10. Le compresseur est monté sur un arbre 13 commun à une turbine 14 montée dans le conduit d'échappement 8. Les gaz d'échappement traversant la turbine 14 entraînent ainsi le compresseur 12, de façon à augmenter la pression de l'air admis dans la chambre de combustion 2 par le conduit d'admission 6. Le moteur 1 comprend en outre un circuit de recyclage partiel des gaz d'échappement à l'admission EGR. Ce circuit comprend une conduite de dérivation 15 piquée sur la conduite d'échappement 8 en amont de la turbine 14 et une vanne 16 de contrôle du débit des gaz recyclés, dite vanne EGR, montée dans une conduite 17 faisant suite à la conduite 15. Les gaz d'échappement recyclés s'écoulant dans la conduite 17 sont amenés dans le conduit d'admission 6 par un embranchement 18 et se mélangent avec l'air comprimé par le compresseur 12. Un volet d'orientation réglable 19 ainsi qu'un échangeur de chaleur 19a destiné à refroidir l'air comprimé sont en outre montés dans la conduite d'air comprimé 10 en aval du compresseur 12 et en amont de l'embranchement 18. La ligne d'échappement 20 relie la sortie de la turbine 14 à l'atmosphère, la sortie des gaz d'échappement étant symbolisée par la flèche 21. Dans la ligne d'échappement 20, se trouvent montés un dispositif catalyseur d'oxydation 22 directement en aval de la turbine 14, et, dans l'exemple illustré, un filtre à particules 23 en aval du dispositif catalytique 22. Le filtre à particules 23, dont la présence est facultative, est de type classique et comporte des moyens pour piéger les suies et les particules provenant du moteur 1 et véhiculées par les gaz d'échappement dans la ligne d'échappement 20. Dans l'exemple illustré sur la figure 1, le circuit de recyclage des gaz d'échappement comprend en outre un échangeur de chaleur 24 placé dans le circuit entre les conduites 15 et 17, de façon à effectuer un refroidissement des gaz d'échappement recyclés en amont de l'embranchement 18. De plus, une vanne by-pass 25 commandée est capable de coopérer avec une dérivation 26 court-circuitant l'échangeur de chaleur 24, en particulier pour les phases de fonctionnement à froid du moteur pour lesquelles il est utile de ne pas refroidir les gaz d'échappement recyclés. Enfin, on notera que dans le mode de réalisation illustré, le moteur 1 comprend en outre une canalisation 27 permettant la réaspiration de gaz contenant des vapeurs ou gouttelettes d'huile en suspension, produits lors du fonctionnement du moteur 1 et leur réintroduction dans la conduite 10 d'amenée d'air en amont du compresseur 12. Ces gaz, dont le circuit est symbolisé à l'intérieur du moteur 1 par les flèches 28, sont évacués vers le bas du moteur 1 et remontés vers le décanteur 29 par les cheminées 30, pour s'échapper ensuite, après décantation, par la canalisation 27.
Par ailleurs, on a représenté également sur la figure 1 un dispositif injecteur de carburant 31. Le fonctionnement du moteur thermique 1 est piloté par une unité électronique de commande 32, qui reçoit différentes informations de capteurs non représentés sur la figure, et qui pilote notamment l'injection de carburant en agissant sur le dispositif injecteur 31 par la connexion 33. On a simplement représenté sur la figure 1 une connexion 34, qui transmet à l'unité électronique de commande 32 un signal de débit d'air amené sur le compresseur 12, tel que mesuré par le débitmètre 11. On a également noté sur la figure 1 une connexion 35, par laquelle l'unité électronique de commande 32 reçoit des signaux sur la position instantanée de la vanne de contrôle EGR 16 provenant d'un capteur de position associé à la vanne 16. De même, l'unité électronique de commande est capable, par l'intermédiaire d'une connexion qui, pour des raisons de simplification, a été également notée 35 sur la figure 1, de piloter l'ouverture ou la fermeture de la vanne de contrôle 16 et par une connexion 35a, de piloter également la vanne by-pass 25. Enfin, on a encore représenté sur la figure 1, une connexion 36 par laquelle l'unité électronique de commande reçoit un signal correspondant à la distance parcourue par le véhicule qui est équipé du moteur 1. De manière classique, le pilotage du moteur 1 est assuré par l'unité électronique de commande 32 qui fonctionne sur une cartographie de fonctionnement nominal définissant un fonctionnement nominal du moteur. Le véhicule automobile 210 selon l'invention est avantageusement équipé de moyens de détection d'un niveau d'encrassement du circuit de recyclage (non représentés). Ces moyens de détection sont connus et la détection peut être effectuée soit quantitativement par mesure de l'encrassement, soit qualitativement par franchissement d'un seuil. Un niveau d'encrassement correspond à un seuil au-delà duquel il est souhaitable voire nécessaire de mettre en oeuvre une phase de nettoyage du circuit de recyclage, et dépend notamment du type de moteur et de l'utilisation qui en est faite. De préférence, le véhicule automobile 210 selon l'invention comprend en outre des moyens de diagnostic, lesdits moyens de diagnostic pouvant comprendre des moyens d'alarme, signalant le niveau d'encrassement, donc la nécessité de nettoyer le circuit de recyclage, consultable notamment par un mécanicien. Le véhicule 210 ou le moteur 1 est alors placé en maintenance, c'est-à-dire avantageusement retiré de la voirie, et placé de préférence dans des locaux dédiés.
Différentes opérations de maintenance du véhicule 210 ou du moteur 1 peuvent ainsi avantageusement être mises en oeuvre de préférence par des techniciens spécialisés à l'occasion du nettoyage du circuit de recyclage. Pour mettre en oeuvre la phase de nettoyage du circuit de recyclage, le véhicule 210, ou du moins son moteur 1, est ainsi placé en maintenance et on applique une cartographie spécifique 220 définissant un fonctionnement spécifique du moteur, en amenant le véhicule automobile à la cartographie spécifique 220.
Comme le moteur est en maintenance, la cartographie spécifique 220 peut être stockée non seulement dans le véhicule automobile 1 mais également à titre d'alternative dans des moyens de stockage externes au véhicule automobile, par exemple dans les locaux dédiés susmentionnés. Lorsque la cartographie spécifique 220 est reliée 5 au véhicule automobile, celle-ci impose le fonctionnement spécifique du moteur, via l'unité électronique de commande 32, en place de la cartographie nominale 230 (figure 2). De préférence, pour l'étape de nettoyage du circuit 10 de recyclage, la cartographie spécifique 220 impose au moteur 1 un fonctionnement tel que la température d'une partie au moins du circuit de recyclage soit supérieure ou égale à 400 C, en particulier dans la conduite 17 en aval de l'échangeur de chaleur 24.
15 Le nettoyage du circuit de recyclage comprend par exemple au moins l'une des opérations suivantes : réduction du débit d'air pénétrant dans le moteur, retardement de l'injection de carburant dans 20 le moteur, et - injection de carburant supplémentaire après une injection principale. Lors d'une étape de nettoyage du circuit de recyclage, il est possible que les performances du moteur 25 1 soient amoindries. Le moteur se trouvant en situation de maintenance, hors voirie, le désagrément occasionné pour le conducteur habituel du véhicule s'en trouve supprimé. En outre, il se peut que pendant le nettoyage, la 30 consommation de carburant du moteur soit supérieure à la normale et que le niveau de pollution en résultant soit élevé, voire supérieure aux normes de dépollution en vigueur. Selon l'invention, le véhicule se trouvant en général dans des locaux spécialisés, ceux-ci comprennent 5 avantageusement des moyens pour mettre en oeuvre une étape de traitement des gaz d'échappement.
Claims (8)
1. Procédé de nettoyage d'un circuit de recyclage de gaz d'échappement (EGR) du moteur diesel (1) 5 d'un véhicule automobile (210) équipé d'une cartographie nominale (230) définissant un fonctionnement nominal du moteur, comprenant les étapes consistant à : A. détecter un niveau d'encrassement du circuit de recyclage, 10 B. appliquer une cartographie spécifique (220) définissant un fonctionnement spécifique du moteur pour C. mettre en oeuvre une phase de nettoyage du circuit de recyclage, caractérisé en ce que pour l'étape B, le véhicule 15 (210) ou au moins le moteur (1) est placé en maintenance.
2. Procédé de nettoyage selon la revendication 1, dans lequel la cartographie spécifique est stockée dans des moyens de stockage externes au véhicule automobile.
3. Procédé de nettoyage selon l'une quelconque des 20 revendications précédentes, dans lequel pour l'étape de nettoyage du circuit de recyclage, la température d'une partie au moins de celui-ci est supérieure ou égale à 4000C.
4. Procédé de nettoyage selon l'une quelconque des 25 revendications précédentes, dans lequel le nettoyage du circuit de recyclage comprend au moins l'une des opérations suivantes : réduction du débit d'air pénétrant dans le moteur, 30 retardement de l'injection de carburant dans le moteur,- injection de carburant supplémentaire après une injection principale.
5. Système de nettoyage d'un circuit de recyclage de gaz d'échappement pour un moteur diesel (1) de véhicule automobile (210), le système comprenant : un véhicule automobile (210) équipé d'une cartographie nominale (230) définissant un fonctionnement nominal du moteur, et - une cartographie spécifique (220) définissant un fonctionnement spécifique du moteur pour mettre en oeuvre une phase de nettoyage du circuit de recyclage, caractérisé en ce que la cartographie spécifique (220) est extérieure au véhicule automobile (210) et reliable à celui-ci de sorte à imposer le fonctionnement spécifique du moteur (1) lorsque celle-ci lui est appliquée.
6. Système de nettoyage selon la revendication 5, dans lequel le circuit de recyclage de gaz d'échappement comprend en outre une vanne de contrôle (16) du débit des gaz d'échappement recyclés.
7. Système de nettoyage selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, dans lequel le circuit de recyclage comprend en outre un échangeur de chaleur (24) pour refroidir les gaz d'échappement recyclés et une vanne by-pass (25) pour court-circuiter ledit échangeur de chaleur.
8. Système selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel le véhicule automobile (210) est équipé de moyens de détection de l'encrassement 30 du circuit de recyclage.
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