FR2990728A1 - Systeme de recuperation d'energie dans un circuit de gaz d'echappement. - Google Patents

Systeme de recuperation d'energie dans un circuit de gaz d'echappement. Download PDF

Info

Publication number
FR2990728A1
FR2990728A1 FR1254429A FR1254429A FR2990728A1 FR 2990728 A1 FR2990728 A1 FR 2990728A1 FR 1254429 A FR1254429 A FR 1254429A FR 1254429 A FR1254429 A FR 1254429A FR 2990728 A1 FR2990728 A1 FR 2990728A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
valve
circuit
exhaust
gases
pipe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR1254429A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2990728B1 (fr
Inventor
Gregory Hodebourg
Samuel Leroux
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
Original Assignee
Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to FR1254429A priority Critical patent/FR2990728B1/fr
Application filed by Valeo Systemes de Controle Moteur SAS filed Critical Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
Priority to CN201380033122.4A priority patent/CN104379919B/zh
Priority to JP2015512094A priority patent/JP2015516543A/ja
Priority to KR20147035156A priority patent/KR20150014969A/ko
Priority to US14/401,142 priority patent/US20150121846A1/en
Priority to EP13723885.3A priority patent/EP2859214A1/fr
Priority to PCT/FR2013/050936 priority patent/WO2013171393A1/fr
Publication of FR2990728A1 publication Critical patent/FR2990728A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2990728B1 publication Critical patent/FR2990728B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B47/00—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
    • F02B47/04—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being other than water or steam only
    • F02B47/08—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being other than water or steam only the substances including exhaust gas
    • F02B47/10—Circulation of exhaust gas in closed or semi-closed circuits, e.g. with simultaneous addition of oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
    • F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/17—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system
    • F02M26/21—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system with EGR valves located at or near the connection to the intake system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23—Layout, e.g. schematics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23—Layout, e.g. schematics
    • F02M26/28—Layout, e.g. schematics with liquid-cooled heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Abstract

L'invention se rapporte à un système de récupération d'énergie dans un circuit d'échappement (3) de gaz d'un moteur thermique (1), comprenant un conduit (12) de dérivation des gaz d'échappement incluant un échangeur thermique avec deux compartiments, et possédant une première tubulure (14) débouchant dans un compartiment (16) et une deuxième tubulure (15) débouchant dans l'autre compartiment (17), ledit système comportant une première vanne (18) implantée dans le circuit d'échappement (3) et apte à contrôler le passage des gaz dans chacune desdites tubulures (14,15), et une deuxième vanne (20) destinée à contrôler le passage des gaz à la sortie de l'échangeur thermique (13). La principale caractéristique technique d'un système de récupération d'énergie selon l'invention est que la première vanne (18) ne peut être utilisée que dans deux positions, une première position pour laquelle elle obture la première tubulure (14), et une deuxième position pour laquelle elle obture le circuit d'échappement (3) et ne permet le passage des gaz d'échappement que dans la première tubulure (14).

Description

SYSTEME DE RECUPERATION D'ENERGIE DANS UN CIRCUIT DE GAZ D'ECHAPPEMENT.
L'invention se rapporte à un système de récupération d'énergie dans un circuit de gaz d'échappement. L'invention a pour cadre les moteurs thermiques de véhicule automobile, qui ont généralement besoin de gaz incidents pour assurer dans chaque chambre de combustion, en liaison avec le carburant injecté, une combustion satisfaisante, les gaz d'échappement issus de cette combustion étant ensuite rejetés dans l'atmosphère après avoir été dépollués. Or, il s'avère que ces gaz d'échappement qui sont portés à une certaine température, plutôt que d'être évacués du véhicule sans fonction particulière, peuvent être réutilisés au sein même dudit véhicule, pour par exemple participer au chauffage du véhicule ou pour être réacheminés vers les gaz incidents, afin d'améliorer les conditions de combustion dans chacune desdites chambres. L'invention se rapporte à un système de récupération d'énergie optimisé, fondé sur l'utilisation de ces gaz d'échappement. Les systèmes de récupération d'énergie existent et ont déjà fait l'objet de brevets. On peut, par exemple, citer le brevet FR2933746, qui se rapporte à un conduit de dérivation implanté au niveau du circuit d'échappement, en aval d'un système de recyclage, ledit conduit de dérivation permettant, soit d'acheminer les gaz d'échappement dans le circuit d'admission d'air, soit de récupérer de l'énergie en chauffant un fluide caloporteur circulant dans l'échangeur thermique. Les gaz d'échappement sont chauds et peuvent être réacheminés tels quels dans le circuit d'admission, ou bien être préalablement refroidis par l'échangeur avant d'atteindre ledit circuit d'admission. Ces différentes configurations d'utilisation de ce conduit de dérivation sont pilotées par une première vanne implantée dans le circuit d'échappement, en aval du système de recyclage et en amont de l'échangeur thermique dudit conduit de dérivation, et par une deuxième vanne située en aval dudit échangeur thermique. Cette deuxième vanne comprend un volet apte à pivoter entre une position d'ouverture, pour laquelle il permet aux gaz d'échappement issus de l'échangeur thermique de passer, pour rejoindre le circuit d'admission, et une position de fermeture pour laquelle les gaz d'échappement sont condamnés à circuler dans l'échangeur thermique, avant d'être rejetés dans l'atmosphère par une sortie du circuit d'échappement. Le conduit de dérivation comprend deux tubulures d'entrée implantées en parallèle sur le circuit d'échappement, une première tubulure joignant un premier compartiment de passage de l'échangeur, et une deuxième tubulure joignant un deuxième compartiment de l'échangeur, dans lequel circule un fluide, pouvant par exemple être l'eau de refroidissement du moteur, lesdits compartiments étant en communication l'un avec l'autre. La première vanne comprend un volet monté pivotant et apte à occuper trois positions distinctes pour reconstituer, en combinaison avec la position du volet de la deuxième vanne, les trois principales configurations d'utilisation de ce conduit de dérivation. - Une première position du volet de la première vanne correspond à une obturation de la première tubulure. Une partie des gaz d'échappement s'engouffre alors dans la deuxième tubulure pour atteindre le deuxième compartiment de l'échangeur thermique où ils sont refroidis. En ouvrant le volet de la deuxième vanne, les gaz d'échappement refroidis, issus de l'échangeur thermique, vont être acheminés vers le circuit d'admission pour se mélanger aux gaz incidents. - Une deuxième position du volet de la première vanne correspond à une obturation du circuit d'échappement, entre les deux tubulures, cette deuxième position se déduisant de la première position par une rotation de 900 dudit volet. Les gaz d'échappement chauds passent tous par la première tubulure pour se retrouver dans le premier compartiment de l'échangeur. En fermant le volet de la deuxième vanne, les gaz d'échappement chauds vont alors transiter vers le deuxième compartiment et chauffer le fluide présent dans ledit deuxième compartiment, avant de passer par la deuxième tubulure puis d'être évacués du véhicule par une sortie du circuit d'échappement. - Une troisième position du volet de la première vanne correspond à une obturation de la deuxième tubulure, cette troisième position se déduisant de la deuxième position par une rotation de 900 dudit volet, et se déduisant de la première position par une rotation de 180°. Une partie des gaz d'échappement passe par la première tubulure et envahit le premier compartiment de l'échangeur. En ouvrant le volet de la deuxième vanne, les gaz d'échappement, qui n'ont pas été refroidis par l'échangeur, vont être acheminés vers le circuit d'admission en étant chauds, pour se mélanger aux gaz incidents. Lorsque le volet de la deuxième vanne est dans une position de fermeture, les gaz d'échappement sont amenés à circuler en boucle dans l'échangeur, en entrant par une tubulure, puis en passant par les deux compartiments, avant d'être évacués par l'autre tubulure vers le circuit d'échappement. Si le volet de la première vanne obture l'une des deux tubulures, le volet de la deuxième vanne doit impérativement être ouvert, sous peine de créer une accumulation de gaz dans l'échangeur thermique, sans possibilité de fuite. Le système de récupération d'énergie décrit dans ce brevet, impliquant notamment les deux vannes et le conduit de dérivation doté d'un échangeur thermique, permet d'utiliser le conduit de dérivation, soit pour faire de la recirculation de gaz d'échappement chauds ou froids, soit pour faire de la récupération d'énergie. Les fonctions de récupération d'énergie et de recirculation des gaz sont ici complètement découplées, et ne peuvent être assurées qu'en alternative. Or, il peut arriver que pour certaines phases d'utilisation du moteur, notamment pour les démarrages à froid, il faille faire monter rapidement le moteur en température, tout en assurant une bonne dépollution des gaz. Un système de récupération d'énergie selon l'invention permet de répondre à ces deux exigences, en couplant les fonctions de récupération d'énergie et de recirculation des gaz d'échappement chauds. Ainsi, à titre d'exemple, une phase de recirculation des gaz d'échappement chauds dans le circuit d'admission peut être entrecoupée de plusieurs phases de récupération d'énergie sur des temps assez courts, afin de réaliser de façon quasi simultanée de la recirculation des gaz et de la récupération d'énergie.
Il est supposé connu qu'une circulation de gaz d'un moteur comprend une partie amont constituant le circuit d'admission, et une partie aval constituant le circuit d'échappement, les notions d'amont et d'aval devant être considérées par rapport au moteur.
L'invention a pour objet un système de récupération d'énergie dans un circuit d'échappement de gaz d'un moteur thermique, comprenant un conduit de dérivation des gaz d'échappement doté d'un échangeur thermique comportant un premier compartiment de passage et un deuxième compartiment apte à refroidir les gaz, lesdits compartiments étant en communication, ledit conduit possédant deux tubulures d'entrée implantées en parallèle sur le circuit d'échappement, une première tubulure débouchant dans le premier compartiment et une deuxième tubulure débouchant dans le deuxième compartiment, la première tubulure étant implantée sur le circuit d'échappement en amont de la deuxième tubulure, ledit système comportant une première vanne implantée dans le circuit d'échappement et apte à contrôler le passage des gaz dans chacune desdites tubulures, et une deuxième vanne apte à contrôler le passage des gaz à la sortie de l'échangeur thermique, caractérisée en ce que la première vanne ne possède que deux positions, une première position pour laquelle elle obture la première tubulure et permet le passage des gaz d'échappement dans la deuxième tubulure et vers la sortie dudit circuit, et une deuxième position pour laquelle elle obture le circuit d'échappement entre les points de raccordement des deux tubulures sur ledit circuit et ne permet le passage des gaz d'échappement que dans la première tubulure. Cette première vanne fonctionne de façon simplifiée par rapport à une vanne de l'état de la technique implantée au même endroit sur le circuit d'échappement et entourée des mêmes éléments. En effet, elle ne présente que deux configurations opérationnelles, tandis qu'une vanne de l'état de la technique propose une troisième configuration consistant à obturer la deuxième tubulure. En combinaison avec la deuxième vanne, cette première vanne permet d'obtenir toutes les configurations d'utilisation d'un procédé de récupération d'énergie existant impliquant une première vanne à trois positions, et qui sont : recirculation de gaz d'échappement chaud vers le circuit d'admission, recirculation de gaz d'échappement refroidis vers le circuit d'admission, et récupération d'énergie à travers le chauffage par les gaz d'échappement chauds d'un fluide caloporteur circulant dans l'échangeur thermique et pouvant, par exemple, être l'eau de refroidissement du moteur.
En traversant l'échangeur uniquement par le premier compartiment, les gaz d'échappement ne subissent aucune modification. S'ils sont amenés à traverser le deuxième compartiment, ils seront alors mis au contact d'un fluide froid, lesdits gaz auront alors tendance à se refroidir pour chauffer ledit fluide. Le moteur peut être équipé d'un compresseur placé dans le circuit d'admission, et d'une turbine placée dans le circuit d'échappement. Il est supposé que la première et la deuxième vanne sont pilotées indépendamment l'une de l'autre. Avantageusement, la première vanne possède un volet mobile en rotation, ledit volet effectuant une rotation d'une valeur comprise entre 700 et 90° pour passer de la première position à la deuxième position. Il s'agit d'un mécanisme de fonctionnement bien maîtrisé et précis. Les angles de 70° et 90° doivent ici être considérés d'un point de vue théorique. En réalité, il existe une marge d'incertitude sur la valeur de l'angle de plus ou moins 5° environ. De façon préférentielle, le circuit d'échappement possède un système de recyclage des gaz comprenant un filtre à particules, la première vanne étant implantée dans le circuit d'échappement en aval dudit système de recyclage. Autrement dit, le conduit de dérivation est implanté à une extrémité du circuit d'échappement, en léger retrait par rapport à la sortie dudit circuit à l'air libre. Les gaz d'échappement amenés à transiter par l'échangeur thermique seront propres, et ne risqueront donc pas d'encrasser l'échangeur thermique, la deuxième vanne et le cas échéant le circuit d'admission. Préférentiellement, le système de recyclage peut comprendre un catalyseur et un piège à NOx. De façon avantageuse, la deuxième vanne est raccordée au circuit 30 d'admission, et est apte à acheminer les gaz d'échappement issus de l'échangeur thermique dans ledit circuit d'admission. Autrement dit, cette deuxième vanne comporte un point de raccordement avec le circuit d'admission. Ainsi, lorsque cette vanne est ouverte, elle contribue à assurer une recirculation des gaz d'échappement vers le conduit d'admission. Préférentiellement, la deuxième vanne comporte un volet mobile en 5 rotation et apte à pivoter entre une position de fermeture pour laquelle il bloque les gaz dans l'échangeur, et une position d'ouverture pour laquelle il permet le passage des gaz vers le circuit d'admission. Le pilotage de cette vanne est fondamental, car il va conditionner le mode d'utilisation d'un système de récupération d'énergie selon l'invention, soit assurer de la 10 recirculation, soit réaliser de la récupération d'énergie. Avantageusement, le volet effectue une rotation d'une valeur comprise entre 700 et 900 pour passer de sa position d'ouverture à sa position de fermeture, ledit volet étant apte à être figé dans au moins une position intermédiaire située entre ces deux positions. Afin d'ajouter une certaine 15 souplesse à l'utilisation d'un procédé de récupération d'énergie selon l'invention, l'ouverture de la deuxième vanne est variable et permet de contrôler avec précision le débit de gaz d'échappement qu'il serait souhaitable d'injecter dans le circuit d'admission, en fonction notamment de la phase d'utilisation du moteur. 20 De façon préférentielle, la deuxième vanne comprend un deuxième volet contrôlant le débit des gaz dans le circuit d'admission, en amont du point de raccordement de ladite deuxième vanne sur le circuit d'admission. Pour cette configuration, cette deuxième vanne est assimilable à un doseur. Outre le contrôle du débit des gaz d'échappement à injecter dans le circuit 25 d'admission, cette deuxième vanne gère également le débit des gaz d'admission, très en amont dans ledit circuit, juste après l'entrée d'air de ce circuit. Cette deuxième vanne assure ainsi une gestion complète du débit et de la qualité des gaz incidents, qui vont être injectés dans les chambres de combustion du moteur.
L'invention a pour deuxième objet un premier mode de réalisation préféré d'un procédé d'utilisation d'un système de récupération d'énergie selon l'invention, et dont la principale caractéristique technique est qu'il comprend les étapes suivantes : - Obturation par la première vanne de la première tubulure, de manière à ce qu'au moins une partie des gaz d'échappement passe dans la deuxième tubulure pour être refroidis dans le deuxième compartiment, - Ouverture de la deuxième vanne pour permettre aux gaz d'échappement refroidis d'être injectés dans le circuit d'admission du moteur. Il s'agit d'une utilisation de type recirculation, pour laquelle des gaz d'échappement refroidis sont acheminés dans le circuit d'admission afin d'influer sur les conditions de combustion dans les chambres de combustion du moteur. Selon un mode de réalisation préféré d'un procédé selon l'invention, les deux étapes sont concomitantes. L'invention a pour troisième objet un deuxième mode de réalisation préféré d'un procédé d'utilisation d'un système de récupération d'énergie selon l'invention, et dont la principale caractéristique technique est qu'il comprend 20 les étapes suivantes : - Obturation par la première vanne du circuit d'échappement entre les points de raccordement des deux tubulures sur ledit circuit, obligeant tous les gaz d'échappement à passer dans la première tubulure, 25 - Fermeture de la deuxième vanne de manière à ce que les gaz transitent par le deuxième compartiment avant de ressortir de l'échangeur thermique par la deuxième tubulure puis d'être évacués hors du véhicule par une sortie du circuit d'échappement.
Il s'agit d'une utilisation de type récupération d'énergie, pour laquelle les gaz d'échappement passent par une boucle de dérivation, comportant l'échangeur thermique, avant d'être évacués hors du véhicule. Les gaz d'échappement chauds sont alors utilisés pour réchauffer un fluide circulant dans ledit échangeur thermique, et qui peut, par exemple, être l'eau de refroidissement du moteur. Avantageusement, ce deuxième mode de réalisation préféré d'un procédé d'utilisation selon l'invention, comprend au moins une étape d'ouverture de la deuxième vanne afin de pouvoir acheminer des gaz d'échappement chauds, issus de l'échangeur thermique, dans le circuit d'admission. En effet, l'étape de récupération d'énergie peut être entrecoupée d'au moins une phase de recirculation des gaz d'échappement chauds consistant à les acheminer dans le circuit d'admission. Ainsi, le deuxième mode de réalisation préféré d'un procédé d'utilisation selon l'invention peut alternativement intégrer des phases de récupération d'énergie et des phases de recirculation de gaz d'échappement chauds. Pour passer d'une catégorie de phases à l'autre, il suffit de faire pivoter le volet de la deuxième vanne, entre une position de fermeture et une position d'ouverture. Les systèmes de récupération d'énergie selon l'invention présentent l'avantage de pouvoir être utilisés selon trois configurations, qui sont la recirculation de gaz d'échappement chauds, la recirculation de gaz d'échappement refroidis et la récupération d'énergie, en simplifiant le mécanisme de fonctionnement de l'une des deux vannes impliquées. Ils ont de plus l'avantage d'améliorer les conditions de démarrage à froid d'un moteur, qui est une phase toujours difficile à gérer, en raison d'une montée en température assez lente du moteur. Une application particulièrement avantageuse de l'invention consiste à combiner les configurations de recirculation des gaz d'échappement chauds et la récupération d'énergie.
On donne ci-après une description détaillée d'un mode de réalisation préféré d'un système de récupération d'énergie selon l'invention, en se référant à l'unique figure. - L'unique figure est une vue schématique de l'architecture d'un moteur thermique impliquant un turboréacteur et un conduit de dérivation d'un système de récupération d'énergie selon l'invention. En se référant à l'unique figure, un circuit de gaz d'un moteur 1 thermique, inclut un circuit d'admission 2 situé en amont dudit moteur 1, et un circuit d'échappement 3 situé en aval de celui-ci. Le circuit d'admission 2 comprend schématiquement une entrée 4 d'air, alimentant en air un compresseur 5 via une tubulure 6 d'entrée, l'air suralimenté issu dudit compresseur 5 étant acheminé vers les chambres 7 de combustion dudit moteur 1, par l'intermédiaire d'un conduit 8 d'alimentation. Plus précisément, ce conduit d'alimentation 8 débouche dans un répartiteur d'admission permettant de distribuer l'air dans chacune des chambres de combustion 7 du moteur. Cet air est indispensable pour assurer de bonnes conditions de combustion dans lesdites chambres 7. Les gaz d'échappement, qui ont été brûlés dans les chambres 7, sont évacués au moyen d'un répartiteur d'échappement et vont alimenter une turbine 9, qui est couplée au compresseur 5. Les gaz en sortie de turbine 9 vont d'abord passer dans un système de recyclage 10 des gaz d'échappement, comprenant un catalyseur, un piège à NOx et un filtre à particules, avant d'être acheminés, soit directement vers une sortie 11 du circuit d'échappement 3, soit vers un conduit 12 de dérivation comportant un échangeur thermique 13. Le circuit d'échappement 3 comprend tous les éléments et conduits de liaison localisés entre le répartiteur d'échappement et la sortie 11. Le conduit de dérivation 12 possède deux tubulures 14,15 d'entrée, implantées en parallèle sur le circuit d'échappement 3, une première tubulure 14 débouchant dans un premier compartiment 16 de passage de l'échangeur 13, et une deuxième tubulure 15 débouchant dans un deuxième compartiment 17 de l'échangeur 13 dans lequel circule un fluide, lesdits compartiments 16,17 étant en communication l'un avec l'autre. Le premier compartiment 16 ne constitue qu'un simple passage des gaz d'échappement, alors que le deuxième compartiment 17 permet de refroidir les gaz d'échappement. En effet, un fluide, pouvant par exemple, être de l'eau de refroidissement du moteur 1, circule dans le deuxième compartiment 17 et les les gaz d'échappement chauds arrivant dans ledit compartiment 17 vont être mis au contact dudit fluide. Il en résulte un échange thermique, qui va avoir tendance à baisser la température initiale des gaz, et à augmenter la température initiale du fluide. La première tubulure 14 est implantée sur le circuit d'échappement 3 en amont de la deuxième tubulure 15. Une première vanne 18, dotée d'un volet 19 mobile en rotation, est implantée dans le circuit d'échappement 3 pour contrôler le passage des gaz d'échappement dans les deux tubulures 14,15 d'entrée du conduit 12 de dérivation, et vers la sortie 11 dudit circuit 3. Cette première vanne ne peut occuper que deux positions : une première position pour laquelle le volet 19 obture la première tubulure 14 mais permet le passage des gaz d'échappement vers la deuxième tubulure 15 ou vers la sortie 11du circuit d'échappement 3, et une deuxième position, représentée en pointillés, pour laquelle le volet 19 obture le circuit d'échappement 3 entre les deux points d'implantation des deux tubulures 14,15 sur ledit circuit 3. Dans cette deuxième position, le volet 19 oblige tous les gaz d'échappement à passer par la première tubulure 14. La deuxième position du volet 19 se déduit de la première position, par une rotation théorique d'une valeur comprise entre 70° et 90°. Dans le présent exemple, la valeur est de 90°. Dans la réalité, cette rotation théorique doit être considérée avec une tolérance d'environ 5°. Le volet 19 de cette première vanne 18 est apte à être piloté pour occuper au moins une position intermédiaire située entre la première et la deuxième position. Une deuxième vanne 20 est implantée dans le conduit de dérivation 12, à la sortie de l'échangeur thermique 13, pour créer un éventuel passage, pour que les gaz d'échappement issus dudit échangeur thermique 13, puissent atteindre le circuit d'admission 2 et être mélangés aux gaz incidents. Cette deuxième vanne 20, qui possède un point d'implantation sur le circuit d'admission 2, comprend un volet 21 mobile en rotation entre une position de complète ouverture, pour laquelle il permet le passage des gaz d'échappement en provenance de l'échangeur thermique 13, afin de les acheminer dans le circuit d'admission 2, et une position de fermeture pour laquelle il maintient les gaz d'échappement dans l'échangeur thermique 13. Le volet 21 de cette deuxième vanne 20 est apte à être piloté pour occuper au moins une position intermédiaire située entre la position de complète ouverture et la position de fermeture. Cette deuxième vanne 20 peut optionnellement comprendre un deuxième volet 22 mobile en rotation, et apte à piloter le débit des gaz incidents dans le circuit d'admission 2, en amont du point de raccordement de ladite deuxième vanne 20 sur le circuit d'admission 2 permettant aux gaz d'échappement sortant de l'échangeur thermique 13 de pénétrer dans ledit circuit 2 d'admission. Ce deuxième volet 22 est également apte à occuper toute position intermédiaire entre une position de complète ouverture et une position de fermeture. La deuxième vanne 20 munie de ses deux volets 21,22 est alors assimilable à un doseur.
Un système de récupération d'énergie selon l'invention comprend typiquement la première vanne 18, la deuxième vanne 20 et le conduit de dérivation 12 doté de ses deux tubulures 14,15 d'entrée et de son échangeur thermique 13. Un système de récupération d'énergie selon l'invention peut être utilisé 20 selon trois procédés. Un premier procédé comprend les étapes suivantes : - Obturation par la première vanne 18 de la première tubulure 14, de manière à ce qu'au moins une partie des gaz d'échappement passe dans la deuxième tubulure 15 pour être refroidis dans le deuxième 25 compartiment 17, - Ouverture du volet 21 de la deuxième vanne 20 pour permettre aux gaz d'échappement refroidis d'être acheminés dans le circuit d'admission 2 du moteur.
Ce premier procédé correspond à la mise en oeuvre d'une recirculation de gaz d'échappement refroidis. Un deuxième procédé comprend les étapes suivantes : - Obturation par la première vanne 18 du circuit d'échappement 3 entre les points de raccordement des deux tubulures 14,15 sur ledit circuit 3, obligeant tous les gaz d'échappement à passer dans la première tubulure 14, - Fermeture du volet 21 de la deuxième vanne 20 de manière à ce que les gaz transitent par le deuxième compartiment 17 après être passés par le premier compartiment 16, et avant de ressortir de l'échangeur thermique 13 par la deuxième tubulure 15, puis d'être évacués hors du véhicule par la sortie 11du circuit d'échappement 3. Un troisième procédé inclut les deux étapes du deuxième procédé, et comprend au moins une étape d'ouverture de la deuxième vanne 20 afin de pouvoir acheminer des gaz d'échappement chauds, issus de l'échangeur thermique 13, dans le circuit d'admission 2. Pour ce procédé, le volet 21 de la deuxième vanne 20 subit alternativement, au moins une phase d'ouverture et au moins une phase de fermeture, pour permettre le couplage d'une recirculation de gaz d'échappement chauds avec une récupération d'énergie, pour laquelle les gaz d'échappement chauds vont chauffer un fluide.25

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Système de récupération d'énergie dans un circuit d'échappement (3) de gaz d'un moteur thermique (1), comprenant un conduit (12) de dérivation des gaz d'échappement doté d'un échangeur thermique (13) comportant un premier compartiment (16) de passage et un deuxième compartiment (17) apte à refroidir les gaz, lesdits compartiments (16,17) étant en communication, ledit conduit (12) possédant deux tubulures (14,15) d'entrée implantées en parallèle sur le circuit d'échappement (3), une première tubulure (14) débouchant dans le premier compartiment (16) et une deuxième tubulure (15) débouchant dans le deuxième compartiment (17), la première tubulure (14) étant implantée sur le circuit d'échappement (3) en amont de la deuxième tubulure (15), ledit système comportant une première vanne (18) implantée dans le circuit d'échappement (3) et apte à contrôler le passage des gaz dans chacune desdites tubulures (14,15), et une deuxième vanne (20) apte à contrôler le passage des gaz à la sortie de l'échangeur thermique (13), caractérisée en ce que la première vanne (18) ne possède que deux positions, une première position pour laquelle elle obture la première tubulure (14) et permet le passage des gaz d'échappement dans la deuxième tubulure (15) et vers la sortie (11) dudit circuit (3), et une deuxième position pour laquelle elle obture le circuit d'échappement (3) entre les points de raccordement des deux tubulures (14,15) sur ledit circuit (3) et ne permet le passage des gaz d'échappement que dans la première tubulure (14).
  2. 2. Système de récupération d'énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première vanne (18) possède un volet (19) mobile en rotation, et en ce que le volet (19) effectue une rotation d'une valeur comprise entre 70° et 90° pour passer de la première position à la deuxième position.
  3. 3. Système de récupération d'énergie selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le circuit d'échappement(10) possède un système de recyclage (10) des gaz comprenant un filtre à particules, et en ce que la première vanne (18) est implantée dans le circuit d'échappement (3) en aval dudit système (10) de recyclage.
  4. 4. Système de récupération d'énergie selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la deuxième vanne (20) est raccordée au circuit d'admission (2), et est apte à acheminer les gaz d'échappement issus de l'échangeur thermique (13) dans ledit circuit d'admission (2).
  5. 5. Système de récupération d'énergie selon la revendication 4, caractérisé en ce que la deuxième vanne (20) comporte un volet mobile (21) en rotation et apte à pivoter entre une position de fermeture pour laquelle il bloque les gaz dans l'échangeur (13), et une position d'ouverture pour laquelle il permet le passage des gaz vers le circuit d'admission (2).
  6. 6. Système de récupération d'énergie selon la revendication 5, caractérisé en ce que le volet (21) effectue une rotation d'une valeur comprise entre 70° et 90° pour passer de sa position d'ouverture à sa position de fermeture, et en ce que ledit volet (21) est apte à être figé dans au moins une position intermédiaire située ces deux positions.
  7. 7. Système de récupération d'énergie selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que la deuxième vanne (20) comprend un deuxième volet (22) contrôlant le débit des gaz dans le circuit d'admission (2), en amont du point de raccordement de ladite deuxième vanne (20) sur le circuit d'admission (2).
  8. 8. Procédé d'utilisation d'un système de récupération d'énergie selon l'un quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - Obturation par la première vanne (18) de la première tubulure (14), de manière à ce qu'au moins une partie des gazd'échappement passe dans la deuxième tubulure (15) pour être refroidis dans le deuxième compartiment (17), - Ouverture de la deuxième vanne (20) pour permettre aux gaz d'échappement refroidis d'être acheminés dans le circuit d'admission (2) du moteur (1).
  9. 9. Procédé d'utilisation d'un système de récupération d'énergie selon l'un quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - Obturation par la première vanne (18) du circuit d'échappement (3) entre les points de raccordement des deux tubulures (14,15) sur ledit circuit (3), obligeant tous les gaz d'échappement à passer par la première tubulure (14), - Fermeture de la deuxième vanne (20) de manière à ce que les gaz transitent par le deuxième compartiment (17) après être passés dans le premier compartiment (16) avant de ressortir de l'échangeur thermique (13) par la deuxième tubulure (15) puis d'être évacués hors du véhicule par une sortie (11) du circuit d'échappement (3).
  10. 10.Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une étape d'ouverture de la deuxième vanne (20) afin de pouvoir acheminer des gaz d'échappement chauds, issus de l'échangeur thermique (13), dans le circuit d'admission (2).
FR1254429A 2012-05-15 2012-05-15 Systeme de recuperation d'energie dans un circuit de gaz d'echappement. Active FR2990728B1 (fr)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1254429A FR2990728B1 (fr) 2012-05-15 2012-05-15 Systeme de recuperation d'energie dans un circuit de gaz d'echappement.
JP2015512094A JP2015516543A (ja) 2012-05-15 2013-04-26 排ガス回路からのエネルギーの回収装置
KR20147035156A KR20150014969A (ko) 2012-05-15 2013-04-26 배기 가스 회로로부터 에너지를 회수하기 위한 시스템
US14/401,142 US20150121846A1 (en) 2012-05-15 2013-04-26 System for recovering energy from an exhaust gas circuit
CN201380033122.4A CN104379919B (zh) 2012-05-15 2013-04-26 用于从排气回路回收能量的系统
EP13723885.3A EP2859214A1 (fr) 2012-05-15 2013-04-26 Systeme de recuperation d'energie dans un circuit de gaz d'echappement
PCT/FR2013/050936 WO2013171393A1 (fr) 2012-05-15 2013-04-26 Systeme de recuperation d'energie dans un circuit de gaz d'echappement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1254429A FR2990728B1 (fr) 2012-05-15 2012-05-15 Systeme de recuperation d'energie dans un circuit de gaz d'echappement.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2990728A1 true FR2990728A1 (fr) 2013-11-22
FR2990728B1 FR2990728B1 (fr) 2014-05-02

Family

ID=48468648

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1254429A Active FR2990728B1 (fr) 2012-05-15 2012-05-15 Systeme de recuperation d'energie dans un circuit de gaz d'echappement.

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20150121846A1 (fr)
EP (1) EP2859214A1 (fr)
JP (1) JP2015516543A (fr)
KR (1) KR20150014969A (fr)
CN (1) CN104379919B (fr)
FR (1) FR2990728B1 (fr)
WO (1) WO2013171393A1 (fr)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101786678B1 (ko) * 2016-04-29 2017-11-15 현대자동차 주식회사 엔진의 배기 열 회수 장치 및 방법
CN106762240A (zh) * 2016-12-01 2017-05-31 宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司 一种废气及废热再利用系统、发动机及车辆
KR101886110B1 (ko) * 2016-12-14 2018-08-07 현대자동차 주식회사 차량의 배기 시스템 및 그 밸브
DE102017218953A1 (de) * 2017-10-24 2019-04-25 Volkswagen Aktiengesellschaft Verbrennungsmotor und Verfahren zur Restwärmenutzung des Abgases eines Verbrennungsmotors

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0913561A2 (fr) * 1997-10-31 1999-05-06 Valeo Thermique Moteur S.A. Ligne d'échappement et de recirculation des gaz pour moteur de véhicule automobile
FR2933746A3 (fr) * 2008-07-08 2010-01-15 Renault Sas Circuit de recirculation des gaz d'echappement (egr) dit basse pression avec vannage a l'admission du moteur a combustion interne et recuperation de la chaleur dans la ligne d'echappement
WO2010020265A1 (fr) * 2008-08-20 2010-02-25 Fev Motorentechnik Gmbh Utilisation flexible de l'énergie des gaz d'échappement pour le fonctionnement d'un moteur à combustion interne
DE102010003798A1 (de) * 2010-04-09 2011-10-13 Ford Global Technologies, Llc Niederdruck-Abgasrückführsystem mit Wärmerückgewinnung
EP2381083A1 (fr) * 2010-04-22 2011-10-26 C.R.F. Società Consortile per Azioni Unité pour la récuperation et la conversion d'énergie thermique des gaz d'échappement

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2776015B1 (fr) * 1998-03-11 2000-08-11 Ecia Equip Composants Ind Auto Organe d'echappement a echangeur de chaleur
DE10300593A1 (de) * 2003-01-10 2004-07-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
US7353865B2 (en) * 2003-09-05 2008-04-08 Arvinmeritor Technology, Llc Method for controlling a valve for an exhaust system
JP4882688B2 (ja) * 2006-11-15 2012-02-22 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気還流装置
US7958874B2 (en) * 2007-02-05 2011-06-14 Denso Corporation Exhaust gas recirculation apparatus
US20100058522A1 (en) * 2008-09-11 2010-03-11 Wajda George J Toilet water saver
JP4793454B2 (ja) * 2009-02-06 2011-10-12 株式会社デンソー 高圧ｅｇｒ装置
JP4953107B2 (ja) * 2010-02-17 2012-06-13 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気装置
US9664087B2 (en) * 2010-07-22 2017-05-30 Wescast Industries, Inc. Exhaust heat recovery system with bypass
DE102010055131A1 (de) * 2010-12-18 2012-06-21 GM Global Technology Operations LLC Verfahren zur Ermittlung einer Klappenstellung eines Abgaswärmetauschers

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0913561A2 (fr) * 1997-10-31 1999-05-06 Valeo Thermique Moteur S.A. Ligne d'échappement et de recirculation des gaz pour moteur de véhicule automobile
FR2933746A3 (fr) * 2008-07-08 2010-01-15 Renault Sas Circuit de recirculation des gaz d'echappement (egr) dit basse pression avec vannage a l'admission du moteur a combustion interne et recuperation de la chaleur dans la ligne d'echappement
WO2010020265A1 (fr) * 2008-08-20 2010-02-25 Fev Motorentechnik Gmbh Utilisation flexible de l'énergie des gaz d'échappement pour le fonctionnement d'un moteur à combustion interne
DE102010003798A1 (de) * 2010-04-09 2011-10-13 Ford Global Technologies, Llc Niederdruck-Abgasrückführsystem mit Wärmerückgewinnung
EP2381083A1 (fr) * 2010-04-22 2011-10-26 C.R.F. Società Consortile per Azioni Unité pour la récuperation et la conversion d'énergie thermique des gaz d'échappement

Also Published As

Publication number Publication date
EP2859214A1 (fr) 2015-04-15
JP2015516543A (ja) 2015-06-11
CN104379919A (zh) 2015-02-25
FR2990728B1 (fr) 2014-05-02
KR20150014969A (ko) 2015-02-09
US20150121846A1 (en) 2015-05-07
CN104379919B (zh) 2017-04-26
WO2013171393A1 (fr) 2013-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2859200B1 (fr) Système de récupération d'énergie dans un circuit de gaz d'échappement
EP2191126B1 (fr) Dispositif et procédé de recirculation des gaz d'échappement d'un moteur thermique
EP1567754B1 (fr) Dispositif perfectionne de regulation thermique de l'air d'admission d'un moteur et de gaz d'echappement recircules emis par ce moteur
FR3002285A1 (fr) Systeme de recuperation de chaleur des gaz d'echappement dans un moteur a combustion interne, avec deux echangeurs de chaleur au niveau d'un circuit de recirculation de gaz
EP3262290A1 (fr) Dispositif de gestion thermique de l'air d'admission d'un moteur.
EP2935853B1 (fr) Dispositif de gestion thermique de l'air d'admission d'un moteur et procédé de gestion thermique associé
WO2013171393A1 (fr) Systeme de recuperation d'energie dans un circuit de gaz d'echappement
WO2018002037A1 (fr) Dispositif et methode de controle de l'introduction d'air et de gaz d'echappement a l'admission d'un moteur a combustion interne suralimente
EP1941149A1 (fr) Circuit d'alimentation en au moins un fluide d'un moteur suralimente et procede pour alimenter en au moins un fluide un tel moteur
EP1740803A1 (fr) Systeme ameliore de regulation de la temperature des gaz admis dans un moteur
FR2986267A1 (fr) Circuit de refroidissement de moteur a combustion a refroidissement d'accessoire
EP1636479B1 (fr) Procede de regulation de la temperature des gaz admis dans un moteur thermique de vehicule automobile et systeme pour la mise en oeuvre de ce procede
WO2018173576A1 (fr) Moteur diesel
EP2025915B1 (fr) Procédé pour réintroduire des gaz d'échappement à l'admission d'un moteur à combustion interne et moteur utilisant un tel procédé
EP3017180A1 (fr) Module de distribution pour distribuer un melange d'admission
FR2990467A1 (fr) Systeme d'injection d'air dans un circuit d'echappement de gaz
FR2914952A1 (fr) Dispositif et procede pour adapter un taux de gaz brules de recirculation dans un moteur
FR2947872A1 (fr) Systeme de pilotage de la temperature des gaz de suralimentation d'un moteur thermique
FR2991718A3 (fr) Systeme de propulsion hybride d'un vehicule a injection d'air optimisee
EP3864269B1 (fr) Systeme de refroidissement pour moteur a combustion interne et procede de pilotage associe
FR3067397A1 (fr) Groupe motopropulseur dote d'un dispositif de depollution performant
EP2602467A1 (fr) Procédé de recirculation d'air dans un moteur thermique
FR2978206A1 (fr) Dispositif de regulation thermique pour vehicule automobile
FR2933906A1 (fr) Procede et dispositif d'amelioration de la montee en temperature de l'habitacle d'un vehicule
FR2943389A1 (fr) Dispositif de controle de la circulation de gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne et procede utilisant un tel dispositif

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 7

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 8

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 9

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 10

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 11

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 12