FR3067397A1 - Groupe motopropulseur dote d'un dispositif de depollution performant - Google Patents

Groupe motopropulseur dote d'un dispositif de depollution performant Download PDF

Info

Publication number
FR3067397A1
FR3067397A1 FR1755237A FR1755237A FR3067397A1 FR 3067397 A1 FR3067397 A1 FR 3067397A1 FR 1755237 A FR1755237 A FR 1755237A FR 1755237 A FR1755237 A FR 1755237A FR 3067397 A1 FR3067397 A1 FR 3067397A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
compressor
circuit
turbine
exhaust
tank
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
FR1755237A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3067397B1 (fr
Inventor
Daniel Ene Marius
Yannick Guillouzic
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.)
Renault SAS
Original Assignee
Renault 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 Renault SAS filed Critical Renault SAS
Priority to FR1755237A priority Critical patent/FR3067397B1/fr
Publication of FR3067397A1 publication Critical patent/FR3067397A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3067397B1 publication Critical patent/FR3067397B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/08Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/02Gas passages between engine outlet and pump drive, e.g. reservoirs
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/04Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump
    • F02B37/10Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump at least one pump being alternatively or simultaneously driven by exhaust and other drive, e.g. by pressurised fluid from a reservoir or an engine-driven pump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/20Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a flow director or deflector
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/26Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an exhaust gas reservoir, e.g. emission buffer
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2260/00Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for
    • F01N2260/06Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for for improving exhaust evacuation or circulation, or reducing back-pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2340/00Dimensional characteristics of the exhaust system, e.g. length, diameter or volume of the apparatus; Spatial arrangements of exhaust apparatuses
    • F01N2340/06Dimensional characteristics of the exhaust system, e.g. length, diameter or volume of the apparatus; Spatial arrangements of exhaust apparatuses characterised by the arrangement of the exhaust apparatus relative to the turbine of a turbocharger
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

L invention se rapporte à un groupe motopropulseur (1) d un véhicule comprenant un moteur à combustion interne et un circuit d échappement (2) des gaz en provenance dudit moteur, ledit circuit comportant une turbine (4) et un catalyseur (5) positionné en aval de ladite turbine (4). La principale caractéristique d un groupe motopropulseur selon l invention est qu il comprend un circuit de dérivation (7) prenant naissance en aval du catalyseur (5) et débouchant dans le circuit d échappement (2) en amont de la turbine (4), le circuit de dérivation (7) comprenant un compresseur (9) et un réservoir (10) positionné en aval dudit compresseur (9), ledit circuit de dérivation (7) étant destiné à prélever des gaz d échappement lors de phases de fonctionnement à chaud du moteur et à réintroduire lesdits gaz comprimés en amont de la turbine (4) lors de phases de fonctionnement à froid du moteur.

Description

GROUPE MOTOPROPULSEUR DOTE D’UN DI SPOSI Tl F DE DEPOLLUTI ON PERFORMANT
L’invention a pour objet un groupe motopropulseur doté d’un dispositif de dépollution performant.
Dans le cadre de l’invention, le groupe motopropulseur comprend un circuit d’alimentation en air frais, un moteur à combustion interne et un circuit d’échappement des gaz d’échappement en provenance dudit moteur.
D’une manière générale, les moteurs à combustion interne équipés d’un dispositif de dépollution des gaz d’échappement, par exemple un catalyseur trois voies pour les moteurs à allumage commandé (essence) ou un catalyseur d’oxydation pour les moteurs à allumage par compression (diesel), présentent des problèmes de pollution à froid, car le catalyseur n’est pas efficace en dessous d’un seuil de température, dit température d’amorçage, par exemple une température de l’ordre de 350°C. Sur les moteurs suralimentés par un turbocompresseur, la mise en chauffe du catalyseur est encore plus difficile à mettre en oeuvre, car la détente des gaz par la turbine du turbocompresseur, qui permet de fournir l’energie nécessaire à la compression de l’air par le compresseur du turbocompresseur, refroidit les gaz d’échappement. Le catalyseur atteint donc sa température d’amorçage plus lentement que dans le cas d’un moteur à aspiration naturelle.
On connaît de l’état de la technique plusieurs documents qui visent à améliorer le chauffage d’un catalyseur de moteur suralimenté.
Par exemple, les dispositifs décrits dans les demandes ou publications WO1 998045589, FR2752880, US201 1 001 1 082, EP141 831 8 visent à décharger la turbine d’un moteur suralimenté lors du fonctionnement à froid, c’est-à-dire à faire contourner complètement ladite turbine par les gaz d’échappement, afin que ceux-ci ne soient pas refroidis en étant détendus lors de leur traversée de la turbine. Or, un inconvénient de ces dispositifs, est que la turbine ne transmet aucune énergie au compresseur. Le moteur ne peut donc fonctionner que dans le domaine d’aspiration naturelle, c’est à dire sans aucune suralimentation possible, ce qui limite les performances dudit moteur.
Les groupes motopropulseurs selon l’invention permettent une mise en chauffe, ou mise en action, des catalyseurs de dépollutiion de moteurs suralimentés, pour qu’ils atteignent le plus rapidement possible un rendement de dépollution satisafaisant, tout en s’affranchissant des inconvénients relevés dans l’état de la technique, notamment la limitation de puissance du moteur lors des phases de fonctionnement à froid. Un autre objectif de l’invention est d’activer à plus bas régime la fonction « suralimentation » de tels moteurs.
L’invention a pour objet un groupe motopropulseur d’un véhicule comprenant un moteur à combustion interne et un circuit d’échappement des gaz en provenance dudit moteur, ledit circuit comportant une turbine et un catalyseur positionné en aval de ladite turbine.
La principale caractéristique d’un groupe motopropulseur selon l’invention, est qu’il comprend un circuit de dérivation des gaz d’échappement prenant naissance sur le circuit d’échappement en aval du catalyseur et débouchant dans ledit circuit d’échappement en amont de la turbine, le circuit de dérivation comprenant un compresseur et un réservoir positionné en aval dudit compresseur, et étant destiné à introduire des gaz comprimés en amont de la turbine. Les termes « amont » et « aval » doivent être pris en considération par rapport au sens de circulation des gaz d’échappement dans le circuit d’échappement ou dans le circuit de dérivation. Ce circuit de dérivation a pour fonction de comprimer les gaz d’échappement prélevés en aval du catalyseur dans des conditions de fonctionnement à chaud, c’est-àdire lorsque le catalyseur a au moins atteint sa température d’amorçage, afin de les réintroduire en amont de la turbine dans des conditions de fonctionnement à froid, c’est-à-dire lorsque la température du catalyseur est inférieure à sa température d’amorçage. La réintroduction de gaz d’échappement chauds a pour but d’accélérer la mise en chauffe dudit catalyseur et ainsi de le rendre efficace rapidement, tout en permettant une suralimentation du moteur grâce à la traversée de la turbine par lesdits gaz. Le refroidissement des gaz d’échappement dans la turbine est largement compensé par le fait que ces gaz sont prélevés dans des conditions de fonctionnement à chaud du moteur.
Le compresseur du circuit de dérivation est indépendant et autonome, et est distinct d’un compresseur couplé à la turbine du turbocompresseur. Le compresseur du circuit de dérivation possède ainsi sa propre source énergétique apte à le faire fonctionner. Le terme « en amont » utilisé en référence à la turbine, signifie que les gaz d’échappement comprimés sont introduits dans le circuit d’échappement de manière qu’ils traversent obligatoirement la turbine avant de parvenir au catalyseur.
De façon préférentielle, un groupe motopropulseur selon l’invention comprend une première tubulure reliant d’une part le circuit d’échappement en aval du catalyseur et d’autre part le compresseur, une deuxième tubulure reliant le compresseur et le réservoir, et une troisième tubulure reliant le réservoir au circuit d’échappement en amont de la turbine. Le terme tubulure est générique et recouvre tout type de conduit étanche apte à acheminer un gaz. Les tubulures peuvent être, soit souples, soit rigides.
Avantageusement, le circuit de dérivation comprend une vanne d’entrée située sur la deuxième tubulure et une vanne de sortie située sur la troisième tubulure, lesdites deux vannes permettant de contrôler l’admission et le stockage des gaz comprimés dans le réservoir, et leur libération dudit réservoir. De cette manière, les deux vannes encadrent le réservoir de gaz. La phase de chargement du réservoir en gaz d’échappement comprimés, la phase de stockage desdits gaz dans ledit réservoir et la phase de libération de ceuxci, doivent s’effectuer à des moments spécifiques d’utilisation du véhicule. Plus précisément, la phase de chargement et de stockage des gaz est réalisée lors du fonctionnement à chaud du moteur, par exemple lorsqu’une valeur de température T des gaz d’échappement provenant du moteur et mesurée en amont de la turbine est supérieure à un premier seuil de température T1.La phase de libération des gaz est réalisée lors du fonctionnement à froid du moteur, par exemple lorsque la dite valeur de température T est inférieure à un second seuil de température T2.Le second seuil de température peut correspondre à la température d’amorçage du catalyseur, par exemple environ 350°C, tandis que le premier seuil de température est supérieur au premier seuil, par exemple au moins 400°C.
La vanne d’entrée et la vanne de sortie permettent de contrôler ces différentes phases. Les vannes d’entrée et de sortie peuvent être, soit en tout ou rien, soit à ouverture variable pour pouvoir contrôler les flux de gaz, en entrée et en sortie du réservoir.
De façon préférentielle, la vanne d’entrée et la vanne de sortie sont contrôlées électriquement. La source électrique étant déjà présente dans le véhicule pour d’autres besoins, il est facile d’élaborer un circuit électrique à partir de cette source, pour piloter les vannes. Les vannes d’entrée et de sortie peuvent être, soit en tout ou rien, soit à ouverture variable.
Préférentiellement, la vanne d’entrée et la vanne de sortie permettent de faire varier le débit des gaz respectivement à l’entrée et à la sortie du réservoir. Autrement dit, ces vannes sont à ouverture variable pour contrôler de façon complète et bien maîtrisée, le débit des gaz transitant par le circuit de dérivation, et en particulier par le réservoir de gaz.
De façon avantageuse le compresseur est doté d’une soupape d’entrée placée dans la première tubulure et fonctionnant en liaison avec les gaz prélevé en aval du catalyseur, et d’une soupape de sortie placée dans la deuxième tubulure et contrôlant les gaz comprimés destinés à être acheminés vers le réservoir. De cette manière, Ces soupapes permettent de contrôler le volume de gaz comprimés dans le compresseur en fonction de la pression régnant dans ledit compresseur.
Avantageusement, l’entrainement du compresseur est réalisé au moyen d’une source électrique ou mécanique.
De façon préférentielle, un groupe motopropulseur selon l’invention comprend une première tubulure reliant le circuit d’échappement en aval du catalyseur et le compresseur, une deuxième tubulure reliant le compresseur et le réservoir, et une troisième tubulure reliant le réservoir au circuit d’échappement en amont de la turbine.
Préférentiellement, le volume du réservoir de gaz est compris entre 0,5 litre et 20 litres. De cette manière, le réservoir demeure peu encombrant et donc compatible avec les espaces restreints laissés vacants dans le véhicule.
Avantageusement, le circuit de dérivation comprend un moyen de fermeture placé en amont du compresseur et un moyen de fermeture placé en aval du réservoir, de façon à contrôler les phases de passage des gaz d’échappement dans le circuit de dérivation lors des phases de fonctionnement à chaud du moteur et les phases de libération des gaz comprimés dans le circuit d’échappement en amont de la turbine lors des phases de fonctionnement à froid du moteur. Ces moyens peuvent par exemple être constitués par des clapets amovibles, pilotés par des électrovannes. Ces moyens de fermeture sont réversibles et sont pilotés de manière à occuper, soit une position de fermeture du circuit de dérivation, soit une position d’ouverture de celui-ci.
De façon avantageuse, le circuit de dérivation est piloté par une unité centrale de calcul. De cette manière, un tel circuit de dérivation est piloté automatiquement, en fonction d’un certain nombre de paramètres, tels que par exemple la température T des gaz d’échappement issus du moteur et mesurés en amont de la turbine, la température du catalyseur, la phase d’utilisation du véhicule (démarrage à froid, phase de roulage et notamment la charge du moteur...).
Un groupe motopropulseur selon l’invention présente l’avantage de posséder un catalyseur performant quelle que soit la phase d’utilisation du véhicule, permettant de limiter les émissions de particules polluantes sans brider les performances du moteur à froid.
On donne ci-après, une description détaillée, d’un mode de réalisation préféré d’un groupe motopropulseur selon l’invention, en se référant aux figures suivantes :
La figure 1 est une vue schématique et partielle d’un groupe motopropulseur selon l’invention,
Les figures 2A, 2B et 2C sont trois vues en perspective et sous trois angles différents d’un groupe motopropulseur selon l’invention,
Les figures 3A et 3B sont respectivement une vue en perspective d’un compresseur d’un circuit de dérivation selon l’invention,
Les figures 4A et 4B sont respectivement une vue en coupe du dessus et en coupe de côté du compresseur des figures 3A et 3B, montrant les différentes positions des soupapes d’entré et de sortie,
Les figures 5A et 5B sont deux vues en coupe d’une turbine d’un groupe motopropulseur selon l’invention, pour deux positions différentes d’un clapet situé à l’entrée de ladite turbine,
La figure 6 est une vue en perspective d’un réservoir de gaz d’un circuit de dérivation selon l’invention,
La figure 7 est une vue en coupe d’une vanne d’entrée d’un réservoir d’un circuit de dérivation selon l’invention,
Les figures 8A et 8B sont deux vues en perspective d’une vanne de sortie d’un réservoir d’un circuit de dérivation selon l’invention, respectivement en position ouverte et en position fermée.
En se référant aux figures 1, 2A, 2B et 2C, un groupe motopropulseur 1 selon l’invention comprend schématiquement un circuit d’alimentation (non visible sur la figure) en air, un moteur (non visible sur la figure) et un circuit d’échappement 2 des gaz en provenance dudit moteur. Ce circuit d’échappement 2 prend naissance au niveau du moteur, et comprend dans l’ordre un collecteur d’échappement 3, une turbine 4, un catalyseur 5 et une bride d’échappement 6 par laquelle sont évacués dans l’atmosphère, les gaz d’échappement traités par ledit catalyseur 5. Pour rappel, le collecteur d’échappement 3 permet d’acheminer les gaz d’échappement en provenance des différentes chambres de combustion du moteur, vers un conduit de sortie commun en communication avec la turbine 4. De cette manière, les gaz d’échappement issus du collecteur d’échappement 3 passent d’abord par la turbine 4 puis par le catalyseur 5 où ils sont traités avant d’être évacués dans l’atmosphère par la bride 6. Un groupe motopropulseur 1 selon l’invention comprend un circuit de dérivation 7 des gaz d’échappement, prenant naissance sur le circuit d’échappement 2, au niveau d’une sortie 8 du catalyseur 5 et débouchant dans ledit circuit d’échappement 2, en amont de la turbine 4 pour permettre à une fraction des gaz d’échappement issus du catalyseur 5 d’être réacheminée en amont de la turbine 4. Les termes “amont” et sortie” sont à considérer par rapport au sens de circulation des gaz d’échappement dans le circuit d’échappement 2. Ce circuit de dérivation 7 comprend un compresseur 9 et un réservoir de gaz 10 placé en aval dudit compresseur 9, de sorte que les gaz d’échappement issus du catalyseur 5 passent d’abord par le compresseur 9 où ils sont comprimés, avant de pénétrer dans ledit réservoir 10, où ensuite ils sont réintroduits dans la turbine
4. Le terme “aval” est à considérer par rapport au sens de circulation des gaz dans le circuit de dérivation 7. Il est à noter que le compresseur 9 est distinct d’un compresseur amené à être couplé avec la turbine 4 pour former un turbocompresseur. Ce compresseur 9 est spécifiquement dédié à la fonction spécifique consistant à comprimer dans le circuit de dérivation 7 les gaz d’échappement issus du catalyseur 5. L’entrainement du compresseur 9 peut être, soit électrique, soit mécanique. Une première tubulure 15 relie le compresseur 9 et le circuit d’échappement 2 au niveau de la sortie 8 du catalyseur 5. Une deuxième tubulure 16 relie le compresseur 9 et le réservoir de gaz 10. Une troisième tubulure 17 relie le réservoir de gaz 10 au circuit d’échappement 2, en amont de la turbine 4.
En se référant aux figures 3A, 3B, 4A et 4B, le compresseur 9 est de manière non limitative une pièce creuse délimitée par une paroi 11 sensiblement cylindrique. Il comprend un piston 12 cylindrique amené à coulisser à l’intérieur de la paroi creuse 11 sous l’effet de la pression générée par les gaz d’échappement pénétrant dans ledit compresseur 9, et sous l’effet d’une bielle associée mue par un cylindre rotatif (non visible sur les figures).
De cette manière, en se référant à la figure 4B le piston 12 peut se déplacer entre une position basse 18 et une position haute 19. Le flux de gaz transitant par le compresseur 9 est piloté par une soupape d’entrée 13 et par une soupape de sortie 14. La soupape d’entrée 13 est insérée dans la première tubulure 15 au niveau de l’entrée du compresseur 9, et la soupape de sortie 14 est insérée dans la deuxième tubulure 16 au niveau de la sortie du compresseur 9. Chacune desdites soupapes 13, 14 est constituée par une pièce allongée, apte à se déplacer en translation le long de son axe longitudinal entre une position d’ouverture et une position de fermeture obturant latubulure 15, 16 dans laquelle elle est montée.
En se référant à la figure 3°, la soupape d’entrée 13 et la soupape de sortie 14 sont placées à la même altitude au sein du compresseur 9, et font entre elles un angle inférieur à 90° et préférentiellement inférieur à 80°.
Les couples de soupapes 13, 14 apparaissant aux figure 4A et 4B matérialisent les deux positions d’ouverture et de fermeture d’une même soupape 13, 14.
Les gaz d’échappement prélevés après la sortie 8 du catalyseur 5, entrent dans le compresseur 9 à travers la soupape d’admission 13. Quand le piston 12 descend sous l’effet de la bielle, il crée une dépression dans le compresseur 9, qui est inférieure à la pression des gaz dans le circuit d’échappement 2. La différence entre les deux pressions (dans le cylindre 9 et dans le circuit d’échappement 2) génère une force qui a comme conséquence le déplacement de la soupape d’admission 13 depuis la position de fermeture vers la position d’ouverture.
Quand le piston 12 monte sous l’effet de la bielle pour comprimer le gaz, la pression à l’intérieur du compresseur 9 devient supérieure à la pression régnant dans la deuxième tubulure 16, et donc la différence de pression entre les deux, a une action inverse sur la soupape d’admission 13, qui revient dans la position de fermeture. La soupape de sortie 14 du compresseur 9 fonctionne en sens inverse de celui de la soupape d’admission 13. Autrement dit, quand le gaz est comprimé dans le compresseur 9, la pression dans ledit compresseur 9 est supérieure à celle régnant dans le réservoir 10 de stockage, la soupape de sortie 14 s’ouvre et permet le passage des gaz comprimés dans le compresseur 9 vers le réservoir 10. Quand la pression dans le compresseur baisse et devient inferieure à la pression régnant dans le réservoir 10, la soupape de sortie 14 reprend sa position de fermeture.
En se référant à la figure 6, le réservoir de gaz 10 est de forme allongée et sensiblement cylindrique, et possède deux extrémités 20, 21 arrondies. Le réservoir 10 est conçu pour stocker les gaz comprimés provenant du compresseur 9. Pour éviter que les gaz d’échappement prélevés à chaud ne refroidissent pendant la durée qui sépare leur stockage de leur réintroduction dans la turbine, il est nécessaire de pouvoir isoler le réservoir 10. A cette fin, une vanne d’entrée 22 est placée sur la deuxième tubulure 16 entre le compresseur 9 et ledit réservoir 10, et une vanne de sortie 23 est placée sur la troisième tubulure 17, entre le réservoir 10 et le circuit d’échappement 2 au niveau d’une zone située en amont de la turbine 4.
En se référant à la figure 7, la vanne d’entrée 22 est nécessaire pour maintenir les gaz comprimés à l’intérieur du réservoir 10, lorsque le compresseur 9 s’arrête de fonctionner. La vanne d’entrée 22 est commandée électriquement, et possède un piston 24 coulissant, apte à passer d’une position de fermeture correspondant à une position rétractée, à une position d’ouverture 26 correspondant à une position déployée. Préférentiellement, cette vanne d’entrée est pilotée en tout ou rien. Cette vanne d’entrée 22 possède également, comme autre fonctionnalité une reprise de la soupape de sortie 14 du compresseur 9.
En se référant aux figures 8A et 8B, la vanne de sortie 23 du réservoir permet de contrôler le débit du gaz qui sort du réservoir 10. Cette vanne de sortie 23 est commandée électriquement, et possède un volet 27 monté pivotant entre une position d’ouverture, telle qu’illustrée à la figure 8A, et une position de fermeture telle qu’illustrée à la figure 8B.
En se référant à la figure 6, la turbine 4 peut être équipée d’un clapet 28 positionné à l’intersection de la troisième tubulure 17 et du circuit d’échappement 2. Ce clapet 28 est monté pivotant entre une première position pour laquelle il obture le circuit d’échappement 2 et ouvre la troisième tubulure 17 pour permettre d’injecter dans la turbine 4 des gaz comprimés à haute température en provenance du réservoir 10, et une deuxième position pour laquelle il obture la troisième tubulure 17 et ouvre le circuit d’échappement 2. Ce clapet 28 fait partie intégrante d’une électrovanne.
Même s’il n’apparait pas sur les figures, un deuxième clapet est placé à l’intersection de la première tubulure 15 et du circuit d’échappement 2 au niveau de la sortie 8 du catalyseur 5. Ce clapet est monté pivotant entre une première position pour laquelle il obture le circuit d’échappement 2 et ouvre la première tubulure 15 pour permettre de dévier les gaz d’échappement vers le compresseur 9 du circuit de dérivation 7, et une deuxième position pour laquelle il obture la première tubulure 15 et ouvre le circuit d’échappement 2, pour permettre aux gaz d’échappement d’être évacués hors du véhicule via la bride d’échappement 5.
Ces deux clapets 28 sont pilotés pour permettre à un instant donné, soit d’acheminer les gaz d’échappement vers le compresseur 9 du circuit de dérivation 7, soit de libérer les gaz d’échappement comprimés depuis le réservoir 10 vers le circuit d’échappement 2 en amont de la turbine. Plus précisément, le stockage des gaz est réalisé lors des phases de fonctionnement à chaud du moteur, et la libération est réalisée lors des phases de fonctionnement à froid du moteur.
Le compresseur 9 équipé de ses soupapes 13, 14 et de son piston 12, la vanne d’entrée 22, la vanne de sortie 23 et le clapet 28 sont pilotés automatiquement par une unité centrale de calcul embarquée dans le véhicule. En fonction de certains paramètres, tels que par exemple, la température des gaz d’échappement provenant du moteur en amont de la turbine, la température du catalyseur 5, la phase d’utilisation du véhicule (démarrage à froid, phase de roulage), cette unité centrale va permettre de stocker une réserve de gaz comprimés dans le réservoir 10, et de libérer cette quantité de gaz comprimé lorsqu’il est nécessaire d’alimenter le catalyseur 5 en gaz chauds de manière à le réchauffer et à améliorer son efficacité de traitement.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Groupe motopropulseur (1) d'un véhicule comprenant un moteur à combustion interne et un circuit d'échappement (2) des gaz en provenance dudit moteur, ledit circuit comportant une turbine (4) et un catalyseur (5) positionné en aval de ladite turbine (4), caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de dérivation (7) des gaz d'échappement prenant naissance sur le circuit d'échappement (2) en aval du catalyseur (5) et débouchant dans ledit circuit d'échappement (2) en amont de la turbine (4), et en ce que le circuit de dérivation (7) comprend un compresseur (9) et un réservoir (10) positionné en aval dudit compresseur, et est destiné à introduire des gaz comprimés en amont de la turbine (4).
  2. 2. Groupe motopropulseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une première tubulure (15) reliant le circuit d'échappement (2, 8) en aval du catalyseur (5) et le compresseur (9), une deuxième tubulure (16) reliant le compresseur (9) et le réservoir (10), et une troisième tubulure (17) reliant le réservoir (10) au circuit d'échappement (2) en amont de la turbine (4).
  3. 3. Groupe motopropulseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit de dérivation (7) comprend une vanne d'entrée (22) située sur la deuxième tubulure (16) et une vanne de sortie (23) située sur la troisième tubulure (17), et en ce que lesdites deux vannes (22, 23) permettent de contrôler l'admission et le stockage des gaz comprimés dans le réservoir (10) et leur libération dudit réservoir (10).
  4. 4. Groupe motopropulseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la vanne d'entrée (22) et la vanne de sortie (23) sont contrôlées électriquement.
  5. 5. Groupe motopropulseur selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la vanne d'entrée (22) et la vanne de sortie (23) permettent de faire varier le débit des gaz respectivement à l'entrée et à la sortie du réservoir (10).
  6. 6. Groupe motopropulseur selon Tune quelconque des revendications 2 à
    5, caractérisé en ce que le compresseur (9) est doté d'une soupape d'entrée (13) placée dans la première tubulure (15) et fonctionnant en liaison avec les gaz prélevés en aval du catalyseur (5), et d'une soupape de sortie (14) placée dans la deuxième tubulure (16) et contrôlant les gaz comprimés destinés à être acheminés vers le réservoir (10).
  7. 7. Groupe motopropulseur selon Tune quelconque des revendications 1 à
    6, caractérisé en ce que l'entrainement du compresseur (9) est réalisé au moyen d'une source électrique ou mécanique.
  8. 8. Groupe motopropulseur selon Tune quelconque des revendications 1 à
    7, caractérisé en ce que le volume du réservoir (10) de gaz est compris entre 0.5 litre et 20 litres.
  9. 9. Groupe motopropulseur selon Tune quelconque des revendications 1 à
    8, caractérisé en ce que le circuit de dérivation (7) comprend un moyen de fermeture placé en amont du compresseur (9) et un moyen de fermeture placé en aval du réservoir (10) de façon à contrôler les phases de passage des gaz d'échappement dans le circuit de dérivation (7) lors des phases de fonctionnement à chaud du moteur et les phases de libération des gaz comprimés dans le circuit d'échappement (2) en amont de la turbine (4) lors des phases de fonctionnement à froid du moteur.
  10. 10. Groupe motopropulseur selon Tune quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le circuit de dérivation (7) est piloté par une unité centrale de calcul.
FR1755237A 2017-06-12 2017-06-12 Groupe motopropulseur dote d'un dispositif de depollution performant Active FR3067397B1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1755237A FR3067397B1 (fr) 2017-06-12 2017-06-12 Groupe motopropulseur dote d'un dispositif de depollution performant

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1755237A FR3067397B1 (fr) 2017-06-12 2017-06-12 Groupe motopropulseur dote d'un dispositif de depollution performant
FR1755237 2017-06-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3067397A1 true FR3067397A1 (fr) 2018-12-14
FR3067397B1 FR3067397B1 (fr) 2020-01-10

Family

ID=59974535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1755237A Active FR3067397B1 (fr) 2017-06-12 2017-06-12 Groupe motopropulseur dote d'un dispositif de depollution performant

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR3067397B1 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3825527A1 (fr) * 2019-11-25 2021-05-26 Yuraj Geerawor Dispositif de traitement ultérieur et installation de traitement ultérieur de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59101539A (ja) * 1982-11-30 1984-06-12 Hino Motors Ltd タ−ボ過給装置
US20140026538A1 (en) * 2012-07-25 2014-01-30 JATechnologies, LLC Turbo charger pre-spooler
EP2749751A1 (fr) * 2012-12-28 2014-07-02 Volvo Car Corporation Turbocompresseur amélioré
EP2873828A1 (fr) * 2013-11-15 2015-05-20 Volvo Car Corporation Système de turbocompresseur amélioré

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59101539A (ja) * 1982-11-30 1984-06-12 Hino Motors Ltd タ−ボ過給装置
US20140026538A1 (en) * 2012-07-25 2014-01-30 JATechnologies, LLC Turbo charger pre-spooler
EP2749751A1 (fr) * 2012-12-28 2014-07-02 Volvo Car Corporation Turbocompresseur amélioré
EP2873828A1 (fr) * 2013-11-15 2015-05-20 Volvo Car Corporation Système de turbocompresseur amélioré

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3825527A1 (fr) * 2019-11-25 2021-05-26 Yuraj Geerawor Dispositif de traitement ultérieur et installation de traitement ultérieur de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne

Also Published As

Publication number Publication date
FR3067397B1 (fr) 2020-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2859200B1 (fr) Système de récupération d'énergie dans un circuit de gaz d'échappement
OA11767A (en) Procédé et dispositif de réchauffage thermique additionnel pour véhicule équipé de moteur dépollué à injection d'air comprimé additionnel.
EP2191126A2 (fr) Dispositif et procédé de recirculation des gaz d'échappement d'un moteur thermique
FR3037102B1 (fr) Ensemble moteur turbocompresse a deux conduits d’echappement et vanne de regulation
FR3001786A1 (fr) Vanne de decharge et dispositif associe
CA2810922A1 (fr) Moteur a air comprime a chambre active incluse et autodetendeur
FR3067397A1 (fr) Groupe motopropulseur dote d'un dispositif de depollution performant
FR3037357A1 (fr) Procede de chauffage d’un systeme d’echappement d’un ensemble moteur a combustion interne par injection d’air
FR3067754A1 (fr) Groupe motopropulseur dote d'un dispositif de depollution performant et procede de controle associe
WO2013171393A1 (fr) Systeme de recuperation d'energie dans un circuit de gaz d'echappement
FR3069609B1 (fr) Vanne de dosage de fluide
WO2005019618A1 (fr) 'moteur suralimenté comprenant au moins deux étages de turbocompression'
FR2990467A1 (fr) Systeme d'injection d'air dans un circuit d'echappement de gaz
FR3043730A3 (fr) Systeme d'echappement d'un moteur a combustion interne a refroidissement des gaz de combustion recircules.
FR3027954B1 (fr) Groupe motopropulseur de vehicule a emissions polluantes reduites
FR3032485A1 (fr) Ensemble moteur turbocompresse a deux conduits d’echappement avec ligne de recirculation
WO2016128640A1 (fr) Ensemble moteur turbocompresse a deux conduits d'echappement avec vanne de regulation rapide
FR2983526A1 (fr) Dispositif de recirculation d'air dans un moteur thermique
FR3032487A1 (fr) Ensemble moteur turbocompresse a deux conduits d’echappement avec ligne de recirculation et dispositif de regulation
FR2917802A1 (fr) Vanne de recirculation de gaz d'echappement
EP3434889A1 (fr) Groupe motopropulseur possédant un rendement amélioré
EP1387057A2 (fr) Moteur à combustion interne 2 temps sans carter pompe
FR3019230A1 (fr) Moteur a combustion equipe d'un prechauffage des gaz d'echappement recycles
FR3055027A3 (fr) By-pass double clapet
FR2957121A1 (fr) Dispositif d'admission d'air pour moteur a combustion interne

Legal Events

Date Code Title Description
PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20181214

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6

CA Change of address

Effective date: 20221014

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 7