FR3053407B1 - Ensemble de circulation de gaz d’echappement d’un moteur thermique - Google Patents

Ensemble de circulation de gaz d’echappement d’un moteur thermique Download PDF

Info

Publication number
FR3053407B1
FR3053407B1 FR1656257A FR1656257A FR3053407B1 FR 3053407 B1 FR3053407 B1 FR 3053407B1 FR 1656257 A FR1656257 A FR 1656257A FR 1656257 A FR1656257 A FR 1656257A FR 3053407 B1 FR3053407 B1 FR 3053407B1
Authority
FR
France
Prior art keywords
exhaust gas
circuit
energy recovery
heat exchanger
circulation assembly
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.)
Active
Application number
FR1656257A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3053407A1 (fr
Inventor
Pierre-Julian Angelot
Sebastien Potteau
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
Application filed by Valeo Systemes de Controle Moteur SAS filed Critical Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
Priority to FR1656257A priority Critical patent/FR3053407B1/fr
Publication of FR3053407A1 publication Critical patent/FR3053407A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3053407B1 publication Critical patent/FR3053407B1/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
    • 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
    • F02M26/25—Layout, e.g. schematics with coolers having bypasses
    • 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
    • F01N5/04—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using kinetic energy
    • 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
    • F02M26/33—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 controlling the temperature of the recirculated gases
    • 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
    • F02M26/34—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with compressors, turbines or the like in the recirculation passage
    • 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)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

Un ensemble de circulation de gaz d'échappement d'un moteur thermique comprend un circuit de recirculation des gaz d'échappement (12) recevant les gaz d'échappement du moteur thermique. Le circuit de recirculation comporte une turbine de récupération d'énergie (20). L'ensemble comprend un dispositif de gestion thermique (18) des gaz d'échappement ménagé en amont de la turbine de récupération d'énergie (20).

Description

ENSEMBLE DE CIRCULATION DE GAZ D’ECHAPPEMENT D’UN MOTEUR THERMIQUE L’invention a trait au domaine des moteurs thermiques de véhicule automobile, et elle concerne plus particulièrement les moteurs équipés d’un circuit de recirculation des gaz d’échappement.
Un moteur peut être équipé d’un turbocompresseur de suralimentation comprenant un compresseur et une turbine, reliés par un arbre commun. La turbine, disposée en travers d’un circuit d’échappement de gaz d'échappement issus du moteur après combustion, est mise en rotation sous l’effet des gaz d’échappement la traversant, et ce mouvement est transmis au compresseur qui permet l’alimentation du moteur en air frais à une pression supérieure à la pression atmosphérique à laquelle est prélevé l’air dans un circuit d’admission. Le turbocompresseur a notamment pour but d'augmenter la quantité d'air admise dans les cylindres du moteur.
Un échangeur de chaleur peut être placé entre le compresseur et un collecteur d'admission du moteur afin de refroidir l'air comprimé en sortie du compresseur. En effet, on comprend que lorsque l'air d'admission du moteur est comprimé, sa température s'élève. L'air chaud occupant un plus grand volume que l'air froid, on vise, afin de ne pas réduire l’effet souhaité du turbocompresseur, à refroidir la température de l’air amené à pénétrer le bloc moteur.
Dans le cas d'un moteur à combustion, en particulier un moteur diesel, des oxydes d'azote et des particules sont rejetés dans les gaz d'échappement. Les normes de dépollution étant de plus en plus strictes, des dispositifs de traitement des gaz d’échappement sont placés dans la ligne d'échappement et peuvent comprendre un filtre à particules, un catalyseur et d’autres appareils permettant notamment d’oxyder les réducteurs présents à la sortie du moteur, tels les hydrocarbures imbrûlés et le monoxyde de carbone.
Pour réduire encore les émissions d'oxyde d'azote, on sait mettre en place un circuit de recirculation des gaz d’échappement en sortie du bloc moteur, connu également sous l’acronyme anglais EGR pour « Exhaust Gas Recirculation ». Le circuit EGR est piqué sur le circuit d’échappement et une vanne associée à ce circuit EGR est configurée pour diriger les gaz d'échappement en sens inverse, depuis la sortie du bloc moteur vers l’admission de celui- ci. La vanne EGR permet de moduler la quantité de gaz d'échappement recyclés dans le répartiteur d'admission.
Une telle recirculation des gaz d’échappement a pour effet d’une part de baisser la teneur en oxygène dans les gaz admis dans le moteur thermique, ce qui a pour effet de diminuer la vitesse de combustion, et d’autre part de diminuer la température des gaz lors de la combustion. Cela permet notamment de réduire les émissions d'oxydes d'azote.
De façon similaire à ce qui a été décrit précédemment pour le refroidissement de l’air frais dans le circuit d’admission, et toujours en ayant pour but d'augmenter le rendement du moteur, on peut prévoir que les gaz d'écbappement recirculés soient refroidis avant leur mélange avec l'air frais dans le circuit d’admission. Le circuit de recirculation peut alors comprendre un échangeur de chaleur dénommé couramment sous l’acronyme anglais EGRC pour « Exhaust Gaz Recirculation Cooler ».
Par ailleurs, on connaît des circuits de recirculation des gaz d’échappement équipés d’une turbine, additionnelle en ce qu’elle est distincte de la turbine du turbocompresseur, configurée pour être mise en œuvre sous l’effet du passage de ces gaz d’échappement et pour permettre une production d’énergie utile pour assister le fonctionnement du véhicule, par exemple en soulageant l’alternateur dans la production d’électricité et/ou en apportant une assistance mécanique au moteur ou à des éléments de l’architecture moteur tels que le turbocompresseur par exemple. Cette turbine additionnelle de récupération d’énergie peut à titre d’exemple être couplée mécaniquement à une machine électrique, apte à générer de l’énergie électrique. L’énergie électrique ainsi produite peut être redistribuée par ailleurs ou stockée dans un système de stockage d’énergie.
On comprend que le fonctionnement de cette turbine additionnelle peut être impacté par la température des gaz d’échappement traversant le circuit de recirculation, et dans ce contexte, la présente invention vise à proposer une amélioration aux moteurs existants comprenant un circuit de recirculation des gaz d’échappement, dont les éléments constitutifs sont agencés pour permettre un fonctionnement efficace et fiable.
Un ensemble de circulation des gaz d’échappement d’un moteur thermique selon l’invention comprend un circuit de recirculation des gaz d’échappement, dans lequel le circuit de recirculation comporte une turbine de récupération d’énergie. Selon l’invention, l’ensemble de circulation des gaz d’échappement comprend un dispositif de gestion thermique des gaz d’échappement ménagé en amont de la turbine.
Un tel ensemble de circulation peut notamment être implanté dans un moteur thermique, le cas échéant à turbocompresseur, comprenant un circuit d’admission et un circuit d’échappement, le circuit de recirculation des gaz d’échappement s’étendant depuis le circuit d’échappement vers le circuit d’admission.
La disposition du dispositif de gestion thermique des gaz d’échappement est en amont de la turbine par rapport au sens de recirculation des gaz d’échappement.
Selon une caractéristique de l’invention, le dispositif de gestion thermique des gaz d’échappement recirculés comprend un échangeur de chaleur et un circuit de dérivation.
Selon d’autres caractéristiques de l’invention, prises seules ou en combinaison, on pourra prévoir que : - le dispositif de gestion thermique comprend en outre un module de commande configuré pour piloter la répartition des gaz d’échappement recirculés à travers l’échangeur de chaleur et/ou le circuit de dérivation ; - le dispositif de gestion thermique comprend en outre un capteur de température des gaz d’échappement recirculés, disposé en amont de l’échangeur de chaleur, configuré pour envoyer une information de température au module de commande ; - l’information de température est envoyée cycliquement ou en temps réel au module de commande, qui adapte en fonction le pilotage du passage des gaz d’échappement à travers l’échangeur de chaleur et le circuit de dérivation du dispositif de gestion thermique ; - l’échangeur de chaleur est un échangeur de chaleur air/air ou un échangeur de chaleur air/eau; - le circuit de recirculation comporte un dispositif de dérivation agencé autour de la turbine de récupération d’énergie, et un moyen de commande associé configuré pour piloter la part de gaz d’échappement court-circuitant la turbine de récupération d’énergie par le dispositif de dérivation : on permet ainsi à tout ou partie des gaz d’échappement d’éviter le passage à travers la turbine de récupération d’énergie lorsque celle-ci risque la surcharge sous l’effet d’un apport trop important de gaz recirculés ; - la turbine de récupération d’énergie est accouplée à une machine électrique ; - le circuit de recirculation comporte une vanne de régulation du passage des gaz d’échappement recirculés en aval de la turbine de récupération d’énergie. L’invention concerne également un moteur thermique comprenant un ensemble de circulation des gaz d’échappement tel qu’il vient d’être présenté, ce moteur pouvant notamment être un moteur diesel et elle concerne en outre un véhicule automobile équipé d’un moteur thermique conforme à ce qui précède. L’invention concerne en outre un procédé de mise en œuvre d’une recirculation de gaz d’échappement d’un moteur thermique, au cours duquel on fait passer les gaz d’échappement, dans un circuit de recirculation, successivement dans un dispositif de gestion thermique puis dans une turbine de récupération d’énergie. Au moment de leur passage dans le dispositif de gestion thermique, on détermine si les gaz d’échappement doivent passer dans un échangeur de chaleur ou dans un circuit de dérivation, en fonction de la température des gaz d’échappement souhaitée en entrée de la turbine de récupération d’énergie. A cet effet, on peut déterminer la température des gaz d’échappement en entrée du dispositif de gestion thermique et en déduire si une opération de refroidissement de ces gaz est nécessaire pour qu’ils aient une température appropriée dans la turbine de récupération de gaz d’échappement.
Notamment, si la température des gaz d’échappement recirculés avant leur entrée dans le dispositif de gestion thermique est inférieure à 150°C, il peut être décidé de dériver les gaz hors de l’échangeur de chaleur d’éviter une opération de refroidissement des gaz qui entraînerait des températures de gaz passant par la turbine qui soient trop basses, et donc générant potentiellement un risque d’encrassage de cette turbine.
Lorsque cette température mesurée est comprise entre 150° C et 300°C, il pourra être commandé une répartition des gaz d’échappement en partie dans l'échangeur et en partie dans la conduite de dérivation, afin d’obtenir une température en sortie du dispositif de gestion thermique comprise à tire d’exemple non limitatif entre 170°C et 230°C.
Si la température mesurée est supérieure à 300°C, on configure le dispositif de gestion thermique afin que la totalité des gaz passe dans l'échangeur de chaleur.
On comprend que ces valeurs de seuils de température ont été données à titre d’exemple non limitatif et qu’elles pourraient varier selon les caractéristiques de fonctionnement des différents éléments de l’ensemble de recirculation de gaz d’échappement selon l’invention, et notamment en fonction des caractéristiques de fonctionnement de la turbine de récupération d’énergie. D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à l’aide de la description et de la figure unique, qui est une illustration d’une architecture moteur selon un mode de réalisation de l’invention.
Dans la description qui va suivre, on utilisera les termes amont et aval, notamment pour qualifier la position de tel ou tel élément du circuit de recirculation. Ces termes seront compris en fonction du sens de circulation des gaz dans le circuit correspondant. Ainsi, lorsqu’il sera précisé qu’un premier élément du circuit de recirculation est en amont d’un deuxième élément du circuit de recirculation, il s’agira de comprendre que les gaz circulant dans ce circuit de recirculation traversent le premier élément avant de traverser le deuxième élément.
Un moteur thermique 1 comprend un bloc-moteur 2 définissant des chambres de combustion 3 pourvues de pistons qui entraînent en rotation un arbre de sortie. Les chambres de combustion du bloc-moteur 2 sont raccordées à un circuit d'admission 4 d'air frais, prélevé à l’extérieur du véhicule, et à un circuit d'échappement 6 des gaz brûlés lors de la combustion, ou gaz d’échappement.
Le moteur 1 comprend par exemple un turbocompresseur formé par la coopération d’un compresseur 8, disposé sur le circuit d'admission 4, et d’une turbine 10, placée sur le circuit d'échappement 6 de manière à récupérer une partie de l'énergie des gaz d'échappement et entraîner en rotation le compresseur 8. Notamment, le compresseur 8 et la turbine 10 peuvent être montés sur un arbre commun, non représenté ici.
Le circuit d'admission 4 peut comprendre, outre le compresseur 8, un filtre à air et/ou un échangeur thermique, ici non représentés, destinés à refroidir l'air d'alimentation des chambres de combustion du bloc moteur 2. On comprend que sans sortir du contexte de l’invention, on pourrait prévoir d’équiper le circuit d’admission de tout type de filtre et de tout type d’échangeur. Par ailleurs, le circuit d’admission 4 peut présenter, en aval du compresseur 8, un dispositif de régulation piloté pour contrôler l’apport d’air frais vers les chambres de combustion du bloc moteur 2.
Le circuit d'échappement 6 peut comprendre en aval de la turbine 10 un dispositif de traitement des polluants des gaz d'échappement, non représenté ici et qui peut notamment consister, à titre d’exemple, en un catalyseur ou un filtre à particules. Le circuit d’échappement peut comprendre également un dispositif de contre pression d’échappement formé de deux éléments de régulation du flux des gaz d’échappement disposés de part et d’autre du dispositif de traitement.
Le moteur selon l’invention comprend en outre un circuit de recirculation 12 des gaz d'échappement, qui permet de réinjecter une partie des gaz d'échappement dans l’admission, en particulier vers les chambres de combustion. Ceci participe au refroidissement de la combustion dans les cylindres et la réduction du taux d'oxygène, ce qui permet de réduire la quantité d'oxydes d'azote (NOx) dans les gaz d’échappement par la combustion dans le bloc moteur, l’oxyde d’azote nocif étant principalement développé à hautes températures et à fortes pressions.
Le circuit de recirculation 12 est ici un circuit haute pression en ce qu’il est connecté, à une première extrémité 14, sur le circuit d'échappement 6 en amont de la turbine 10 et, à l’extrémité opposée 16, ou deuxième extrémité, au circuit d'admission 4 en aval du compresseur 8.
On va maintenant décrire plus en détails le circuit de recirculation 12 et les différents éléments qui le composent, et tout particulièrement leur agencement spécifique selon l’invention.
De la première extrémité 14 à la deuxième extrémité 16, les gaz recirculés depuis le circuit d’échappement 6 vers le circuit d’admission 4 rencontrent successivement un dispositif de gestion thermique 18, une turbine de récupération d’énergie 20 des gaz recirculés et une vanne de régulation 22. Dans ce qui suit, on parlera de sens de recirculation des gaz d’échappement le sens allant de la première extrémité 14 reliant le circuit de recirculation au circuit d’échappement vers la deuxième extrémité 16 reliant le circuit de recirculation au circuit d’admission.
La turbine de récupération d’énergie 20 est entraîné en rotation par le passage des gaz d’échappement circulant dans le circuit de recirculation 12, et cette rotation est mise à profit pour assister le fonctionnement du véhicule, par exemple en soulageant l’alternateur dans la production d’électricité et/ou en apportant une assistance mécanique au moteur ou à des éléments de l’architecture moteur tels que le turbocompresseur par exemple. Dans l’exemple illustré, la turbine de récupération d’énergie est couplée mécaniquement à une machine électrique 24, apte à générer de l’énergie électrique. L’énergie électrique ainsi produite peut être redistribuée par ailleurs ou stockée dans un système de stockage d’énergie. C’est selon les exemples détaillés ci-dessus que la turbine 20 est qualifiée de récupératrice d’énergie des gaz d’échappement.
Un dispositif de dérivation 26 peut être agencé sur le circuit de recirculation 12 pour, sous l’effet d’instruction de commande compilée par un élément de commande 27, court-circuiter le cas échéant la turbine de récupération d’énergie 20 et faire circuler les gaz d’échappement depuis le circuit d’échappement jusqu’au circuit d’admission sans passer par la turbine de récupération d’énergie.
Le dispositif de gestion thermique 18 est disposé sur le circuit de recirculation 12 en amont, dans le sens de recirculation des gaz, de la turbine de récupération d’énergie 20 pour refroidir les gaz d'échappement recirculés avant leur passage dans cette turbine de récupération d’énergie.
Le dispositif de gestion thermique comprend notamment un échangeur de chaleur 28, un circuit de dérivation 30 et un module de commande 32 qui pilote le passage des gaz d’échappement à travers l’échangeur de chaleur 28, à travers le circuit de dérivation 30, ou bien en partie à travers l’échangeur de chaleur et en partie à travers le circuit de dérivation. L’échangeur de chaleur peut être de type air-air ou de type air-eau, notamment en fonction de contraintes d'encombrement.
Dans l’exemple illustré, le dispositif de gestion thermique 18 comprend en outre un capteur de température 34 des gaz d’échappement recirculés, disposé en amont, dans le sens de recirculation des gaz, de l’échangeur de chaleur 28. Le capteur de température est disposé au voisinage du circuit de recirculation 12 pour déterminer la température des gaz d’échappement en une zone déterminée du circuit de recirculation, avant qu’ils n’atteignent le dispositif de gestion thermique. L’information de température mesurée Ti est envoyée au module de commande 32, et le module de commande peut piloter en conséquence le dispositif de gestion thermique 18 afin de proposer en sortie de celui-ci des gaz d’échappement à une température appropriée avant leur passage dans la turbine de récupération d’énergie 20. On saura se référer par exemple aux passages précédemment cités pour quantifier quelle est la température appropriée des gaz d’échappement dans la turbine de récupération d’énergie.
Dans un mode de réalisation haut de gamme, le capteur peut être opérationnel en continu et envoyer des informations de température en temps réel au module de commande, mais on comprendra que la mesure de la température et l’envoi de l’information correspondante peut être réalisée cycliquement.
Le capteur de température est disposé sur le circuit de recirculation en amont, dans le sens de recirculation des gaz, du module de commande, qui adapte en fonction le pilotage du passage des gaz d’échappement à travers l’échangeur de chaleur et le circuit de dérivation du dispositif de gestion thermique.
La vanne de régulation 22 est disposée directement en amont du point de raccordement, dénommé deuxième extrémité 16, du circuit de régulation 12 avec le circuit d’admission 4 et elle permet de piloter le pourcentage de gaz d’échappement dans l’air admis dans la chambre de combustion du bloc moteur 2. Dans l’exemple illustré, la vanne régulatrice 22 comprend un volet mobile entre une position d'ouverture dans laquelle le volet laisse passer les gaz recirculés vers le circuit d'admission et une position de fermeture dans laquelle le volet bloque le passage des gaz d'échappement recirculés, et toutes positions intermédiaires situées entre cette position d’ouverture et cette position de fermeture.
On comprend que, dans ce qui précède, chaque dispositif ou vanne de régulation est associé à un moyen de commande configuré pour piloter le passage d’air ou de gaz en fonction des caractéristiques de fonctionnement du moteur souhaitées.
Dans ce contexte, on peut notamment identifier au moins un premier mode de fonctionnement, ou mode de refroidissement, dans lequel le module de commande du dispositif de gestion thermique 18 pilote le circuit de dérivation 30 pour que les gaz d’échappement soient, dans leur intégralité, amenés à passer par l’échangeur de chaleur, et un deuxième mode de fonctionnement, ou mode de bypass, dans lequel le module de commande du dispositif de gestion thermique 18 pilote le circuit de dérivation 30 pour que les gaz d’échappement soient, dans leur intégralité, amenés à passer par ce circuit de dérivation.
On comprend que le deuxième mode de fonctionnement, ou mode de bypass, est notamment mis en œuvre au démarrage du véhicule, lorsque le moteur thermique est encore froid. On vise ainsi à s’assurer que les gaz d’échappement ne soient pas refroidis alors qu’ils arrivent déjà à une température basse dans le dispositif de gestion thermique. Il est notamment intéressant d’éviter une température des gaz circulant dans le circuit de recirculation qui soit inférieure à une température de seuil en-deçà de laquelle les éléments traversés par les gaz d’échappement peuvent être encrassés. Ce deuxième mode de fonctionnement est maintenu jusqu’à un temps de cycle déterminé après le démarrage du véhicule, ou à partir du dépassement de la température de seuil préenregistrée dans le module de commande 32. On comprend que le module de commande 32 pilote le dispositif de gestion thermique 18 en fonction notamment de l’information de température mesurée Ti par le capteur de température 34.
Le premier mode de fonctionnement, ou mode de refroidissement, est ainsi mis en œuvre dès que le moteur est considéré, selon les données préenregistrées dans le module de commande 32, comme chaud. Les gaz d’échappement recirculés sont alors refroidis en amont, dans le sens de recirculation des gaz d’échappement, de la turbine de récupération d’énergie. On évite ainsi de faire fonctionner la turbine de récupération d’énergie avec des gaz d’échappement trop chauds qui pourraient abîmer les composants de cette turbine. Par la suite, l’échangeur de chaleur permet l’injection de gaz d’échappement refroidis dans la chambre d’admission du bloc moteur, ce qui permet d’améliorer la combustion du mélange d’air et de gaz recirculés.
Par ailleurs, on peut prévoir un troisième mode alternatif dans lequel le module de commande 32 du dispositif de gestion thermique 18 répartit les gaz d’échappement en une première partie circulant par le circuit de dérivation 30 et en une deuxième partie circulant à travers l’échangeur de chaleur 28. Dans ce mode alternatif, on peut ainsi utiliser le circuit de dérivation 30 pour piloter la température des gaz d’échappement en sortie du dispositif de gestion thermique 18 et donc en entrée de la turbine de récupération d’énergie 20, en maîtrisant la quantité de gaz d’échappement formant la première partie passant par le circuit de dérivation et restant à la température mesurée Ti et la quantité de gaz d’échappement formant la deuxième partie et refroidis par leur passage dans l’échangeur de chaleur 28.
Dans chacun de ces modes de fonctionnement, en sortie du dispositif de gestion thermique 18, les gaz d’échappement sont dirigés vers la turbine de récupération d’énergie 20. Afin de protéger cette dernière contre de trop fortes charges qui pourraient endommager les composants de la turbine, les gaz d’échappement peuvent être déviés, en tout ou partie, via le dispositif de dérivation 26.
On aura compris à la lecture de ce qui précède que la disposition du dispositif de gestion thermique par rapport à la turbine de récupération d’énergie, à savoir le dispositif de gestion thermique placé en amont, dans le sens de recirculation des gaz d’échappement, de la turbine de récupération d’énergie, permet de piloter la température des gaz amenés à passer à travers la turbine de récupération d’énergie.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l’homme du métier à l’ensemble de circulation de gaz d’échappement sans sortir du contexte de l’invention, étant entendu que l’invention ne saurait se limiter au mode de réalisation spécifiquement décrit dans ce document, et qu’elle s’étend en particulier à tous moyens équivalents et à toute combinaison techniquement opérante de ces moyens, dès lors qu’un dispositif de gestion thermique est disposé en amont, dans le sens de circulation des gaz d’échappement dans le circuit de recirculation, d’une turbine de récupération d’énergie disposée également sur ce circuit de recirculation des gaz d’échappement.

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS
    1. Ensemble de circulation de gaz d'échappement d’un moteur thermique comprenant un circuit de recirculation des gaz d’échappement (12) recevant les gaz d’échappement du moteur thermique, dans lequel le circuit de recirculation comporte une turbine de récupération d’énergie (20), caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif de gestion thermique 08) des gaz d’échappement ménagé en amont de la turbine de récupération d’énergie (20), le circuit de recirculation (l2) comportant une vanne de régulation (22) du passage des gaz d’échappement recirculés en aval de la turbine de récupération d’énergie (20).
  2. 2. Ensemble de circulation de gaz d’échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce. que le dispositif de gestion thermique (l8) des gaz d’échappement recirculés comprend un échangeur de chaleur (28) et un circuit de dérivation (3û).
  3. 3. Ensemble de circulation de, gaz d’échappement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif de gestion thermique (l8) comprend en outre un module de commande (32) configuré pour piloter la répartition des gaz d’échappement recirculés à travers l’échangeur de chaleur (28) et/ou le circuit de dérivation (30).
  4. 4. Ensemble de circulation de gaz d’échappement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif de gestion thermique 08) comprend en outre un capteur de température (34) des gaz d’échappement recirculés, disposé en amont de l’échangeur de chaleur, configuré pour envoyer une information de température (Ti) au module de commande (32).
  5. 5- Ensemble de circulation de gaz d’échappement selon l’une des revendications 2 à 4> caractérisé en ce que l’échangeur de chaleur (28) est un échangeur de chaleur air/air.
  6. 6. Ensemble de circulation de gaz d’échappement selon l’une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l’échangeur de chaleur (28) est un échangeur de chaleur air/eau.
  7. 7- Ensemble de circulation de gaz d'échappernent selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de recirculation 02) comporte un dispositif de dérivation (26) agencé autour de, la turbine de récupération d’énergie (20), et un élément de commande (27) associé configuré pour piloter la part de gaz d’échappement court-circuitant la turbine de récupération d’énergie (2θ) par le dispositif de dérivation (26).
  8. 8. Ensemble de circulation de gaz d’échappement selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la turbine de récupération d’énergie (20) est accouplée à une machine électrique (24).
  9. 9. Moteur thermique comprenant un ensemble de circulation des gaz d’échappement selon l’une des revendications précédentes.
  10. 10. Moteur thermique selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il est un moteur diesel.
  11. 11. Véhicule, automobile équipé, d’un moteur thermique conforme à l’une des revendications 9 ou 10.
  12. 12. Procédé, de mise en œuvre d’une recirculation de gaz d’échappement d’un moteur thermique, au cours duquel on fait passer les gaz d’échappement, dans un circuit de recirculation (52), successivement dans un dispositif de gestion thermique (18) puis dans une turbine de récupération d’énergie (20), et. au cours duquel on détermine si les gaz d’échappement, au moment de leur passage dans le dispositif de gestion thermique (18) doivent, passer dans un échangeur de chaleur (28) ou dans un circuit de dérivation (30), en fonction de la température des gaz d’échappement souhaitée en entrée de la turbine de récupération d’énergie.
FR1656257A 2016-06-30 2016-06-30 Ensemble de circulation de gaz d’echappement d’un moteur thermique Active FR3053407B1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1656257A FR3053407B1 (fr) 2016-06-30 2016-06-30 Ensemble de circulation de gaz d’echappement d’un moteur thermique

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1656257A FR3053407B1 (fr) 2016-06-30 2016-06-30 Ensemble de circulation de gaz d’echappement d’un moteur thermique
FR1656257 2016-06-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3053407A1 FR3053407A1 (fr) 2018-01-05
FR3053407B1 true FR3053407B1 (fr) 2019-06-28

Family

ID=56920777

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1656257A Active FR3053407B1 (fr) 2016-06-30 2016-06-30 Ensemble de circulation de gaz d’echappement d’un moteur thermique

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR3053407B1 (fr)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8176736B2 (en) * 2008-03-21 2012-05-15 Cummins Inc. EGR apparatuses, systems, and methods
DE102008018583A1 (de) * 2008-04-12 2009-10-22 Pierburg Gmbh Abgasrückführsystem für eine Verbrennungskraftmaschine
GB2519136B (en) * 2013-10-11 2017-09-27 Cummins Ltd Engine with turbocharger and exhaust gas recirculation system

Also Published As

Publication number Publication date
FR3053407A1 (fr) 2018-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2867515B1 (fr) Ensemble comprenant un moteur thermique et un compresseur electrique
EP3084198B1 (fr) Ensemble comprenant un moteur thermique et un compresseur électrique configuré pour chauffer les gaz d'admission
FR2920834A1 (fr) Dispositif et procede de recirculation des gaz d'echappement d'un moteur thermique
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
EP2935853B1 (fr) Dispositif de gestion thermique de l'air d'admission d'un moteur et procédé de gestion thermique associé
WO2009068504A1 (fr) Dispositif et procede de depollution et de chauffage pour vehicule automobile
WO2016135244A1 (fr) Dispositif de gestion thermique de l'air d'admission d'un moteur.
EP1740803A1 (fr) Systeme ameliore de regulation de la temperature des gaz admis dans un moteur
FR3053407B1 (fr) Ensemble de circulation de gaz d’echappement d’un moteur thermique
FR3058464A1 (fr) Systeme d'injection d'air dans un circuit d'echappement de gaz d'un moteur thermique suralimente.
WO2005001275A2 (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
EP3084164A1 (fr) Ensemble comprenant un moteur thermique et un compresseur électrique
FR2948421A1 (fr) Procede de gestion de la circulation d'un fluide caloporteur dans un circuit de refroidissement d'un moteur thermique de vehicule automobile.
FR3053404B1 (fr) Ensemble de circulation de gaz d’echappement d’un moteur thermique
FR3053405B1 (fr) Ensemble de circulation de gaz d’echappement d’un moteur thermique
WO2016156715A1 (fr) Dispositif comportant un circuit de recirculation de gaz d'echappement
FR2911635A1 (fr) Moteur thermique equipe d'un turbocompresseur et de deux circuits de recirculation des gaz d'echappement de type haute pression et basse pression.
FR3048451A1 (fr) Procede de controle d'une production d'electricite sur un vehicule automobile
WO2017006025A1 (fr) Circuit de recirculation de gaz d'echappement pour un moteur thermique a allumage commande
FR3060664A1 (fr) Ensemble de circulation de gaz d’echappement d’un moteur thermique
FR3053406A1 (fr) Ensemble de circulation de gaz d'echappement d'un moteur thermique
FR2922268A1 (fr) Moteur a essence a circuit egr basse pression
FR3028560A1 (fr) Architecture de moteur thermique suralimente munie d'un dispositif de stockage de pression
FR2876418A1 (fr) Procede et dispositif d'admission d'un melange comburant dans un moteur
FR2990472A1 (fr) Procede de determination d'un taux de recirculation des gaz d'echappement

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20180105

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

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