FR2925608A3 - Dispositif de recirculation des gaz d'echappement comportant un refroidisseur - Google Patents

Dispositif de recirculation des gaz d'echappement comportant un refroidisseur Download PDF

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Abstract

Dispositif de recirculation des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne comportant un refroidisseur, le refroidisseur comprenant un boîtier (1) avec une entrée (E) et une sortie (S) de gaz d'échappement, au moins un échangeur thermique (2) disposé à l'intérieur du boîtier (1), caractérisé en ce que le boîtier (1) du refroidisseur comporte au moins un élément de filtration (3) de particules non combustibles contenues dans les gaz d'échappement.

Description

1
DISPOSITIF DE RECIRCULATION DES GAZ D'ECHAPPEMENT COMPORTANT UN REFROIDISSEUR La présente invention concerne les dispositifs de recirculation des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne comportant un refroidisseur, et plus particulièrement les dispositifs de recirculation des gaz d'échappement qui sont prélevés de la ligne d'échappement du moteur en aval d'un organe de dépollution tel un filtre à particules. La recirculation des gaz d'échappement peut être communément appelée EGR (pour Exhaust Gas Recirculation), RGE (pour Recirculation des Gaz à l'Echappement), RGB (pour Recirculation des Gaz Brûlés), ou encore GBR (pour Gaz Brûlés Recirculés). Les dispositifs de recirculation des gaz d'échappement du type à basse pression , présentent un piquage des gaz d'échappement qui se trouve en aval de la turbine d'un turbocompresseur et d'un organe de dépollution pouvant faire partie d'un ensemble plus complexe de dépollution. Ces gaz recirculés sont plus propres, car ils sont passés au préalable par l'ensemble de dépollution. Cependant, lors de tests de dispositifs de recirculation utilisant un tel piquage de recirculation, on a constaté que des particules de nature non combustibles étaient convoyées par ces gaz recirculés vers le système d'admission du moteur. II peut s'agir de particules provenant de l'élément de dépollution, tel un filtre à particules, et son enveloppe, appelée MAT, qui entoure le filtre. De plus, dans le cas où les gaz recirculés sont renvoyés vers l'admission d'un système de compression (par exemple le compresseur d'un turbocompresseur), ces particules peuvent endommager la roue du compresseur. L'invention vise à pallier les inconvénients ci-dessus, en fournissant un dispositif de recirculation des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne comportant un refroidisseur, le refroidisseur comprenant un boîtier avec une entrée et une sortie de gaz d'échappement, au moins un échangeur thermique disposé à l'intérieur du boîtier. Selon l'invention, le boîtier comporte au moins un élément de filtration de particules non combustibles. L'invention concerne également un moteur à combustion interne comportant une ligne d'échappement, une ligne d'admission et un tel dispositif de recirculation de gaz d'échappement dont l'entrée se trouve en aval d'un filtre à particules disposé dans la ligne d'échappement et dont la sortie se trouve en amont de la roue du compresseur d'un turbocompresseur disposé dans la ligne d'admission du moteur. 2 Mais l'invention sera encore détaillée à l'aide de la description suivante et des dessins annexés, donnés à titre illustratif, et dans lesquels : la figure 1 montre de façon schématique un premier mode de réalisation d'un dispositif de dépollution selon l'invention la figure 2 montre de façon schématique une variante du premier mode de réalisation du dispositif; la figure 3 montre de façon schématique un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de dépollution selon l'invention la figure 4 montre de façon schématique un troisième mode de réalisation d'un dispositif de dépollution selon l'invention la figure 5 montre de façon schématique une variante du troisième mode de réalisation du dispositif de dépollution. Le moteur à combustion interne comporte une ligne d'échappement, une ligne d'admission et un dispositif de recirculation des gaz d'échappement.
L'entrée du dispositif de recirculation des gaz d'échappement se trouve en aval d'un filtre à particules disposé dans la ligne d'échappement et la sortie du dispositif de recirculation des gaz d'échappement se trouve en amont de la roue du compresseur d'un turbocompresseur. On dit alors que le piquage de recirculation est disposé en aval du filtre à particules.
Le dispositif de recirculation comporte un refroidisseur des gaz d'échappement. En référence aux figures 1 à 5, le refroidisseur comporte un boîtier 1. Le boîtier 1 présente une entrée E des gaz d'échappement qui proviennent du moteur, et une sortie S des gaz d'échappement. Le boîtier 1 renferme un échangeur thermique 2 servant à refroidir les gaz d'échappement qui le traverse. L'échangeur thermique 2 peut être du type à refroidissement liquide. Conformément à l'invention, le refroidisseur des gaz EGR comporte au moins un élément de filtration 3 de particules non combustibles contenues dans les gaz d'échappement. La surface de l'élément de filtration 3 est au moins égale à la section radiale de la partie du boîtier 1 recevant l'échangeur thermique 2. L'avantage de disposer l'élément de filtration 3 dans le refroidisseur est de pouvoir bénéficier d'une surface de filtration qui soit la plus grande possible sans pour autant augmenter de manière significative l'encombrement du refroidisseur.
Dans un premier mode de réalisation, l'élément de filtration 3 peut être disposé dans le prolongement de l'échangeur thermique 2 en amont (figure 2) ou en aval (figure 1) de ce dernier. L'élément 3 se trouve à proximité de l'échangeur thermique 2, de sorte qu'il bénéficie de la section du boîtier 1 correspondant à celle recevant l'échangeur thermique 2. Dans un deuxième mode de réalisation représenté à la figure 3, le boîtier 1 comporte un premier conduit 4 recevant l'échangeur thermique 2 et un second conduit 5 communicant avec le premier conduit 4. Le second conduit 5 est parallèle au premier conduit 4, l'ensemble formant une sorte de U. Dans ce mode de réalisation, le deuxième conduit 5 comporte l'élément de filtration 3, et cet élément 3 est incliné par rapport à la direction du flux de gaz d'échappement d'un angle a compris entre 10 et 80 degrés, pour augmenter la surface de filtration. Le deuxième conduit 5 peut se trouver soit en amont, soit en aval du premier conduit 4, prix par rapport au sens du flux de gaz d'échappement. Dans un troisième mode de réalisation représenté aux figures 4 et 5, le boîtier 1 comporte un conduit principal 6 se subdivisant en un conduit de dérivation 7 des gaz d'échappement parallèle à un conduit de refroidissement 8 recevant l'échangeur thermique 2. Dans ce mode de réalisation, l'élément de filtration 3 est disposé dans le conduit principal 6 en amont (figure 5) ou en aval (figure 4) des conduits de dérivation 7 et de refroidissement 8. Cet élément de filtration 3 est constitué d'un support métallique tressé et d'un média filtrant approprié pour la filtration des particules non combustibles dont la taille dépasse 0,2 mm. Le type de média filtrant peut dépendre de la température des gaz. Par exemple, selon les modes de réalisation des figures 2 à 5 dans lesquelles le flux de gaz d'échappement recirculés peut atteindre l'élément de filtration 3 sans être passé au préalable par l'échangeur thermique 2, la température des gaz d'échappement à cet endroit peut être très élevée (jusqu'à plusieurs centaines de degrés). Par conséquent, le média filtrant est de type tamis métallique, et la matière est par exemple un acier austénitique. Dans un autre exemple représenté à la figure 1 dans laquelle l'élément de filtration 3 est disposé en aval de l'échangeur thermique 2, les températures des gaz d'échappement peuvent permettre d'utiliser un média synthétique selon les techniques connues du spécialiste. Le média filtrant, renforcé par le support métallique, se présente sous une forme plane. Cependant, pour augmenter la surface du média filtrant et diminuer la perte de charge liée à l'élément filtrant dans le circuit EGR basse pression, la forme peut être conique, ou encore plissée. Pour y parvenir, le média filtrant plat renforcé par le support métallique peut être mis en forme pour qu'il devienne conique ou plissé. L'élément de filtration 3 peut être soudé sur la paroi intérieure du boîtier 1. Le cordon de soudure assure le maintien de l'élément de filtration 3.

Claims (10)

Revendications
1) Dispositif de recirculation des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne comportant un refroidisseur, le refroidisseur comprenant un boîtier (1) avec une entrée (E) et une sortie (S) de gaz d'échappement, au moins un échangeur thermique (2) disposé à l'intérieur du boîtier (1), caractérisé en ce que le boîtier (1) du refroidisseur comporte au moins un élément de filtration (3) de particules non combustibles contenues dans les gaz d'échappement.
2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de filtration (3) est approprié pour la filtration des particules non combustibles dont la taille est supérieure à 0,2 mm.
3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément de filtration (3) est constitué d'un support métallique tressé et d'un média filtrant.
4) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément de filtration (3) est soudé sur la paroi intérieure du boîtier (1).
5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le média filtrant est de type tamis métallique.
6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface de l'élément de filtration (3) est au moins égale à la section radiale de la partie du boîtier (1) recevant l'échangeur thermique (2).
7) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément de filtration (3) est disposé dans le prolongement de l'échangeur thermique (2) en amont ou en aval de ce dernier.
8) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le boîtier (1) comporte un premier conduit (4) recevant l'échangeur thermique (2) et un second conduit (5) communicant avec le premier conduit (4), le second conduit (5) étant parallèle au premier conduit (4), et en ce que le deuxième conduit (5) comporte l'élément de filtration (3), incliné par rapport à la direction du flux de gaz d'échappement d'un angle a compris entre 10 et 80 degrés.
9) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le boîtier (1) comporte un conduit principal (6) se subdivisant en un conduit de dérivation 4(7) des gaz d'échappement parallèle à un conduit de refroidissement (8) recevant l'échangeur thermique (2), et en ce que l'élément de filtration (3) est disposé dans le conduit principal (6) en amont ou en aval des conduits de dérivation (7) de refroidissement (8).
10) Moteur à combustion interne comportant une ligne d'échappement et une ligne d'admission, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de recirculation de gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dont l'entrée se trouve en aval d'un filtre à particules disposé dans la ligne d'échappement et dont la sortie se trouve en amont de la roue du compresseur d'un turbocompresseur disposé dans la ligne d'admission.
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