FR3091558A1 - PARTICLE FILTER EXHAUST GAS RECIRCULATION DEVICE FOR A VEHICLE - Google Patents

PARTICLE FILTER EXHAUST GAS RECIRCULATION DEVICE FOR A VEHICLE Download PDF

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Abstract

Un dispositif de recirculation de gaz d’échappement (DR) équipe un véhicule (V) comprenant un moteur thermique (MT) produisant des gaz d’échappement et une turbine (T) alimentée en gaz d’échappement produits, alimentant un dispositif de dépollution (DD) et entraînant en rotation un compresseur (CO) afin qu’il produise de l’air de suralimentation pour le moteur thermique (MT) à partir d’un air extérieur. Ce dispositif de recirculation (DR) comprend un circuit (C1) comportant une sous-partie amont (SP1) destinée à recevoir une partie au moins des gaz d’échappement produits et comportant un filtre à particules (FP) purifiant les gaz d’échappement reçus avant qu’ils alimentent le moteur thermique (MT). Figure 1An exhaust gas recirculation device (DR) is fitted to a vehicle (V) comprising a heat engine (MT) producing exhaust gases and a turbine (T) supplied with produced exhaust gases, supplying a pollution control device (DD) and rotating a compressor (CO) so that it produces charge air for the heat engine (MT) from outside air. This recirculation device (DR) comprises a circuit (C1) comprising an upstream subpart (SP1) intended to receive at least part of the exhaust gases produced and comprising a particulate filter (FP) purifying the exhaust gases. received before they supply the heat engine (MT). Figure 1

Description

DescriptionDescription

Titre de l’invention : DISPOSITIF DE RECIRCULATION DE GAZ D’ÉCHAPPEMENT À FILTRE À PARTICULES, POUR UNTitle of the invention: PARTICLE FILTER EXHAUST GAS RECIRCULATION DEVICE, FOR A

VÉHICULEVEHICLE

Domaine technique de l’inventionTechnical field of the invention

[0001] L’invention concerne les dispositifs de recirculation de gaz d’échappement qui équipent certains véhicules à moteur thermique.The invention relates to exhaust gas recirculation devices which equip certain vehicles with internal combustion engines.

Etat de la techniqueState of the art

[0002] Certains véhicules, éventuellement de type automobile, comprennent un moteur thermique qui produit des gaz d’échappement alimentant un dispositif de dépollution (généralement à catalyseur et filtre à particules) et une turbine (d’un turbocompresseur) qui entraîne en rotation un compresseur afin qu’il produise de l’air de suralimentation pour le moteur thermique à partir d’un air extérieur (généralement filtré).Certain vehicles, possibly of the automobile type, include a heat engine which produces exhaust gases supplying a pollution control device (generally with a catalyst and a particle filter) and a turbine (of a turbocharger) which rotates a compressor so that it produces charge air for the heat engine from outside air (generally filtered).

[0003] Assez fréquemment, et comme décrit dans le document brevet WO 2006/123510, ces véhicules comprennent aussi un dispositif de recirculation de gaz d’échappement (ou en anglais EGR, pour « Exhaust Gas Recirculation ») qui est alimenté en gaz d’échappement produits par le moteur thermique et qui alimente le moteur thermique en gaz d’échappement recirculés (et généralement refroidis). Ce dispositif de recirculation de gaz d’échappement est destiné à induire une réduction de la consommation de carburant du moteur thermique du fait :Quite frequently, and as described in patent document WO 2006/123510, these vehicles also include an exhaust gas recirculation device (or in English EGR, for "Exhaust Gas Recirculation") which is supplied with d gas. exhaust produced by the heat engine and which supplies the heat engine with recirculated (and generally cooled) exhaust gases. This exhaust gas recirculation device is intended to induce a reduction in the fuel consumption of the heat engine due to:

- d’une diminution de la température de combustion par absorption d’une partie de l’exotherme de la combustion,- a decrease in the combustion temperature by absorption of part of the combustion exotherm,

- d’une diminution de la température en fin de compression grâce à l’augmentation de la capacité calorifique du mélange dans la chambre de combustion,- a decrease in temperature at the end of compression thanks to the increase in the heat capacity of the mixture in the combustion chamber,

- d’un « dévannage » de l’admission d’air qui réduit les pertes par pompage,- a "deviation" of the air intake which reduces pumping losses,

- d’une diminution de la sensibilité au cliquetis grâce à la réduction de la tem- pérature de combustion et l’augmentation du délai d’auto-inflammation du mélange,- a decrease in knock sensitivity thanks to the reduction of the combustion temperature and the increase in the self-ignition time of the mixture,

- et d’une annulation de l’enrichissement en carburant du mélange grâce à la réduction de la température d’échappement via un recalage de la combustion dans le cycle thermodynamique et une diminution de la température de combustion.- and a cancellation of the fuel enrichment of the mixture thanks to the reduction of the exhaust temperature via a registration of combustion in the thermodynamic cycle and a reduction in the combustion temperature.

[0004] Si l’on veut maximiser la réduction de la consommation de carburant, il faut refroidir les gaz dans le répartiteur d’admission avant qu’ils n’entrent dans les chambres de combustion du moteur thermique, le plus proche possible de la température ambiante.If we want to maximize the reduction in fuel consumption, we must cool the gases in the intake manifold before they enter the combustion chambers of the engine, as close as possible to the ambient temperature.

Ce refroidissement se fait généralement en refroidissant les gaz d’échappement recirculés dans un échangeur thermique avant qu’ils soient mélangés à l’air de suralimentation issu du compresseur. On notera que cet échangeur peut soit faire partie du dispositif de recirculation de gaz d’échappement et donc être dédié au refroidissement des seuls gaz d’échappement recirculés, soit être partagé afin de refroidir à la fois l’air de suralimentation et les gaz d’échappement recirculés.This cooling is generally done by cooling the recirculated exhaust gases in a heat exchanger before they are mixed with the charge air from the compressor. It will be noted that this exchanger can either be part of the exhaust gas recirculation device and therefore be dedicated to cooling the only recirculated exhaust gases, or be shared in order to cool both the charge air and the exhaust gases. recirculated exhaust.

[0005] Par ailleurs, actuellement l’amorçage des dispositifs de dépollution doit faire l’objet d’un pilotage particulier du moteur thermique pendant une durée non négligeable (typiquement jusqu’à quelques dizaines de secondes) afin d’augmenter fortement la température des gaz d’échappement. Cet amorçage est obtenu notamment par une augmentation du débit de gaz d’échappement traversant le catalyseur (généralement de type trois voies), laquelle résulte d’une élévation du régime de ralenti, par le contournement par les gaz d’échappement de la turbine du turbocompresseur afin que la détente des gaz à travers la turbine n’abaisse pas la température à l’entrée du dispositif de dépollution, et par une augmentation de la température des gaz sortant de la chambre de combustion, laquelle résulte d’un réglage particulier des paramètres d’allumage et d’injection du carburant dans la chambre de combustion.Furthermore, currently the initiation of pollution control devices must be the subject of a particular control of the heat engine for a significant period (typically up to a few tens of seconds) in order to greatly increase the temperature of the exhaust gas. This priming is obtained in particular by an increase in the flow of exhaust gas passing through the catalyst (generally of the three-way type), which results from an increase in the idling speed, by the bypassing by the exhaust gases of the turbine of the turbocharger so that the expansion of the gases through the turbine does not lower the temperature at the inlet of the depollution device, and by an increase in the temperature of the gases leaving the combustion chamber, which results from a particular adjustment of the fuel ignition and injection parameters in the combustion chamber.

[0006] Cependant, la mise en œuvre et le fonctionnement selon l’état de l’art de la recirculation des gaz d’échappement génèrent des dépôts d’encrassement et des condensais qui corrodent certains composants du dispositif de recirculation de gaz d’échappement (et notamment ses vannes, ses joints d’étanchéité, ses conduits, et son éventuel échangeur de chaleur) et en provoquent la ruine, et qui réduisent l’efficacité du refroidissement. Afin d’éviter autant que possible ces risques d’encrassement et de corrosion, on est contraint de ne pas exploiter l’intégralité du potentiel du dispositif de recirculation de gaz d’échappement, et donc la réduction de la consommation de carburant et des émissions de CO2 et de polluants n’est pas maximale.However, the implementation and operation according to the state of the art of exhaust gas recirculation generate fouling deposits and condensates which corrode certain components of the exhaust gas recirculation device (and in particular its valves, its seals, its conduits, and its possible heat exchanger) and cause its ruin, and which reduce the cooling efficiency. In order to avoid as much as possible these risks of fouling and corrosion, it is forced not to exploit the full potential of the exhaust gas recirculation device, and therefore the reduction of fuel consumption and emissions. CO 2 and pollutants is not maximum.

[0007] De plus, les mesures d’amorçage du dispositif de dépollution des gaz d’échappement induisent une surconsommation de carburant et une augmentation des émissions de CO 2 et de polluants puisque le rendement de combustion au sein des chambres de combustion du moteur thermique est dégradé du fait que cette combustion est notamment incomplète.In addition, the priming measures of the exhaust gas depollution device induce an overconsumption of fuel and an increase in CO 2 and pollutant emissions since the combustion efficiency within the combustion chambers of the heat engine. is degraded because this combustion is notably incomplete.

[0008] L’invention a donc notamment pour but d’améliorer la situation.The invention therefore aims in particular to improve the situation.

Présentation de l’inventionPresentation of the invention

[0009] Elle propose notamment à cet effet un dispositif de recirculation de gaz d’échappement, d’une part, destiné à équiper un véhicule qui comprend un moteur thermique produisant des gaz d’échappement, une turbine alimentée en gaz d’échappement produits et alimentant un dispositif de dépollution, et un compresseur entraîné en rotation par cette turbine afin qu’il produise de l’air de suralimentation pour le moteur thermique à partir d’un air extérieur, et, d’autre part, comprenant un circuit destiné à être alimenté en gaz d’échappement produits et délivrant des gaz d’échappement recirculés pour le moteur thermique.To this end, it proposes in particular an exhaust gas recirculation device, on the one hand, intended to equip a vehicle which comprises a heat engine producing exhaust gases, a turbine supplied with produced exhaust gases. and supplying a pollution control device, and a compressor driven in rotation by this turbine so that it produces charge air for the heat engine from outside air, and, on the other hand, comprising a circuit intended to be supplied with exhaust gases produced and delivering recirculated exhaust gases for the heat engine.

[0010] Ce dispositif de recirculation de gaz d’échappement se caractérise par le fait que son circuit comprend une sous-partie dite amont qui est destinée à recevoir une partie au moins des gaz d’échappement produits par le moteur thermique et comportant un filtre à particules purifiant ces gaz d’échappement reçus avant qu’ils alimentent le moteur thermique.This exhaust gas recirculation device is characterized in that its circuit comprises a so-called upstream sub-part which is intended to receive at least part of the exhaust gases produced by the heat engine and comprising a filter with particles purifying these exhaust gases received before they supply the heat engine.

[0011] Cela permet de réduire notablement la génération des dépôts d’encrassement qui réduisent l’efficacité du refroidissement des gaz d’échappement recirculés à travers le dispositif.This significantly reduces the generation of fouling deposits which reduce the cooling efficiency of the exhaust gases recirculated through the device.

[0012] Le dispositif de recirculation de gaz d’échappement selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :The exhaust gas recirculation device according to the invention may include other characteristics which can be taken separately or in combination, and in particular:

- le filtre à particules peut comprendre en interne au moins un matériau catalytique propre à réaliser des réactions de post-traitement sur les gaz d’échappement reçus ;- the particulate filter can internally comprise at least one catalytic material capable of carrying out post-treatment reactions on the exhaust gases received;

• le matériau catalytique peut être propre à réaliser des réactions de posttraitement exothermiques sur les gaz d’échappement reçus (cela permet de réduire notablement la génération de condensais qui corrodent certains composants du dispositif de recirculation de gaz d’échappement) ;• the catalytic material can be suitable for carrying out exothermic aftertreatment reactions on the exhaust gases received (this makes it possible to significantly reduce the generation of condensates which corrode certain components of the exhaust gas recirculation device);

- son circuit peut comprendre, d’une première part, une sous-partie dite aval destinée à délivrer les gaz d’échappement recirculés, d’une deuxième part, une première vanne comportant une entrée connectée à une sortie de la souspartie amont, une première sortie connectée à une entrée de la sous-partie aval et une seconde sortie, et propre à être placée dans un premier état, respectivement un second état, couplant son entrée à sa première sortie, respectivement sa seconde sortie, d’une troisième part, un conduit de contournement (ou « by-pass ») de la turbine du turbocompresseur comprenant une entrée connectée à la seconde sortie de la première vanne et une sortie, et, d’une quatrième part, une seconde vanne comportant une première entrée destinée à être connectée à une sortie de la turbine, une seconde entrée connectée à la sortie du conduit de contournement, et une sortie destinée à être connectée à une entrée du dispositif de dépollution, et propre à être placée dans un premier état, respectivement un second état, couplant sa première entrée, respectivement sa seconde entrée, à sa sortie, lorsque la première vanne est placée dans son premier état, respectivement son second état, • les première et seconde vannes peuvent, par exemple, être placées dans leur second état lors d’un démarrage à froid du moteur thermique ;its circuit can comprise, on the one hand, a so-called downstream sub-part intended to deliver the recirculated exhaust gases, on the other hand, a first valve comprising an inlet connected to an outlet of the upstream sub-party, a first output connected to an input of the downstream sub-part and a second output, and suitable for being placed in a first state, respectively a second state, coupling its input to its first output, respectively its second output, on the other hand , a bypass duct (or “bypass”) of the turbocharger turbine comprising an inlet connected to the second outlet of the first valve and an outlet, and, on the other hand, a second valve comprising a first inlet intended to be connected to an outlet of the turbine, a second inlet connected to the outlet of the bypass duct, and an outlet intended to be connected to an inlet of the depollution device, and suitable for being placed in a first state, respectively a second state, coupling its first input, respectively its second input, to its output, when the first valve is placed in its first state, respectively its second state, • the first and second valves can, for example, be placed in their second state during a cold start of the heat engine;

- son circuit peut comprendre une sous-partie dite aval destinée à délivrer les gaz d’échappement recirculés et comportant un échangeur de chaleur refroidissant les gaz d’échappement filtrés par le filtre à particules avant qu’ils alimentent le moteur thermique ;- its circuit may include a so-called downstream sub-part intended to deliver the recirculated exhaust gases and comprising a heat exchanger cooling the exhaust gases filtered by the particle filter before they supply the heat engine;

- en variante, son circuit peut comprendre une sous-partie dite aval comportant une sortie destinée à alimenter en gaz d’échappement recirculés un échangeur de chaleur qui fait partie du véhicule, est alimenté par le compresseur en air de suralimentation, et refroidit les gaz d’échappement recirculés et l’air de suralimentation avant qu’ils alimentent le moteur thermique ;- as a variant, its circuit may comprise a so-called downstream sub-part comprising an outlet intended to supply recirculated exhaust gases to a heat exchanger which is part of the vehicle, is supplied by the compressor with charge air, and cools the gases recirculated exhaust and charge air before they supply the engine;

- en variante, son circuit peut comprendre une vanne de répartition contrôlant la répartition des gaz d’échappement produits par le moteur thermique entre la turbine et sa sous-partie amont ;- as a variant, its circuit may include a distribution valve controlling the distribution of the exhaust gases produced by the heat engine between the turbine and its upstream sub-part;

• la vanne de répartition peut faire partie de l’échangeur de chaleur (éventuellement en intégrant en outre un conduit interne de contournement de cet échangeur de chaleur), ou peut être installée dans la sous-partie aval juste après l’échangeur de chaleur.• the distribution valve can be part of the heat exchanger (possibly also integrating an internal bypass duct of this heat exchanger), or can be installed in the downstream sub-part just after the heat exchanger.

[0013] L’invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant, d’une première part, un moteur thermique produisant des gaz d’échappement, d’une deuxième part, une turbine alimentée en gaz d’échappement produits, alimentant un dispositif de dépollution et entraînant en rotation un compresseur afin qu’il produise de l’air de suralimentation pour le moteur thermique à partir d’un air extérieur, et, d’une troisième part, un dispositif de recirculation de gaz d’échappement du type de celui présenté ci-avant.The invention also provides a vehicle, possibly of automobile type, and comprising, on the one hand, a heat engine producing exhaust gases, on the other hand, a turbine supplied with produced exhaust gases. , supplying a pollution control device and rotating a compressor so that it produces charge air for the heat engine from outside air, and, thirdly, a gas recirculation device d exhaust of the type presented above.

Brève description des figuresBrief description of the figures

[0014] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels :Other characteristics and advantages of the invention will appear on examining the detailed description below, and the attached drawings, in which:

[0015] [fig.l] illustre schématiquement et fonctionnellement un véhicule comprenant un moteur thermique, un turbocompresseur, un dispositif de dépollution et un exemple de réalisation d’un dispositif de recirculation de gaz d’échappement selon l’invention, avec ses première et seconde vannes placées dans leur premier état, et[Fig.l] schematically and functionally illustrates a vehicle comprising a heat engine, a turbocharger, a pollution control device and an embodiment of an exhaust gas recirculation device according to the invention, with its first and second valves placed in their first state, and

[0016] [fig.2] illustre schématiquement et fonctionnellement le véhicule de la figure 1 avec les première et seconde vannes de son dispositif de recirculation de gaz d’échappement placées dans leur second état.[Fig.2] schematically and functionally illustrates the vehicle of Figure 1 with the first and second valves of its exhaust gas recirculation device placed in their second state.

Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention

[0017] L’invention a notamment pour but de proposer un dispositif de recirculation de gaz d’échappement DR destiné à équiper un véhicule V comprenant un moteur thermique MT, un turbocompresseur T, CO et un dispositif de dépollution DD.The object of the invention is in particular to propose an exhaust gas recirculation device DR intended to equip a vehicle V comprising a heat engine MT, a turbocharger T, CO and a depollution device DD.

[0018] Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule V est de type automobile. Il s’agit par exemple d’une voiture. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule comportant au moins un moteur thermique, un turbocompresseur et un dispositif de dépollution. Par conséquent, l’invention concerne au moins les véhicules terrestres (et notamment les véhicules automobiles, les véhicules utilitaires, les engins de voirie, les camions, les cars (ou bus), les engins agricoles, et les engins de chantier), les bateaux, et les aéronefs.In what follows, we consider, by way of nonlimiting example, that the vehicle V is of the automobile type. This is for example a car. However, the invention is not limited to this type of vehicle. It relates in fact to any type of vehicle comprising at least one heat engine, a turbocharger and a pollution control device. Consequently, the invention relates at least to land vehicles (and in particular motor vehicles, utility vehicles, road vehicles, trucks, coaches (or buses), agricultural vehicles, and construction vehicles), boats, and aircraft.

[0019] On a schématiquement et fonctionnellement représenté sur les figures 1 et 2 un véhicule V comprenant un moteur thermique MT, un turbocompresseur T, CO, un dispositif de dépollution DD et un exemple de réalisation d’un dispositif de recirculation de gaz d’échappement DR selon l’invention.Schematically and functionally shown in Figures 1 and 2 a vehicle V comprising a heat engine MT, a turbocharger T, CO, a pollution control device DD and an embodiment of a gas recirculation device DR exhaust according to the invention.

[0020] Le moteur thermique MT produit des gaz d’échappement en consommant du carburant mélangé au moins à de l’air de suralimentation sur lequel on reviendra plus loin, et ces gaz d’échappement produits sont collectés par un collecteur d’échappement CE qui alimente la turbine T du turbocompresseur et l’entrée d’un circuit Cl du dispositif de recirculation de gaz d’échappement DR.The heat engine MT produces exhaust gases by consuming fuel mixed at least with charge air to which we will return later, and these produced exhaust gases are collected by an EC exhaust manifold. which supplies the turbine T of the turbocharger and the input of a circuit Cl of the exhaust gas recirculation device DR.

[0021] Les gaz d’échappement produits et collectés traversent la turbine T (du turbocompresseur) et s’y détendent, provoquant ainsi la rotation de la turbine T autour de son axe de rotation commun avec le compresseur CO (du turbocompresseur). Le compresseur CO (du turbocompresseur) est entraîné en rotation par la turbine T afin de produire de l’air de suralimentation pour le moteur thermique MT à partir d’un air extérieur, de préférence préalablement filtré par un filtre à air LA situé en amont. En fait, la turbine T peut, par exemple, comprendre un conduit d’évitement (ou « wastegate ») WG à accès contrôlé, passant par l’intérieur de son carter et destiné à être couplé au dispositif de dépollution DD afin de l’alimenter en gaz d’échappement issus du collecteur d’échappement CE et ayant simplement traversé le collecteur d’échappement CE et le carter de la turbine T du turbocompresseur sans avoir été détendu à travers la turbine T. Ce conduit d’évitement (ou « wastegate ») WG est utilisé pour accélérer l’amorçage du dispositif de dépollution DD (qui est alimenté en gaz d’échappement produits), en privant ces derniers de la détente à travers la turbine T du turbocompresseur pour qu’ils n’y subissent pas de refroidissement et arrivent plus chaud à l’entrée du dispositif de dépollution DD. Ce conduit d’évitement (ou wastegate) WG est également utilisé pour protéger le compresseur CO et la turbine T du turbocompresseur d’une vitesse de rotation excessive pouvant conduire à la ruine du turbocompresseur.The exhaust gases produced and collected pass through the turbine T (of the turbocharger) and relax there, thus causing the rotation of the turbine T around its common axis of rotation with the CO compressor (of the turbocharger). The CO compressor (of the turbocharger) is driven in rotation by the turbine T in order to produce charge air for the heat engine MT from outside air, preferably previously filtered by an air filter LA located upstream. . In fact, the turbine T can, for example, comprise a WG avoidance duct (or “wastegate”) with controlled access, passing through the interior of its casing and intended to be coupled to the depollution device DD in order to supplying exhaust gas coming from the CE exhaust manifold and having simply passed through the CE exhaust manifold and the casing of the turbine T of the turbocharger without having been expanded through the turbine T. This bypass duct (or “ wastegate ”) WG is used to accelerate the initiation of the DD depollution device (which is supplied with produced exhaust gases), by depriving them of expansion through the turbine T of the turbocharger so that they do not undergo it no cooling and arrive warmer at the entry of the DD pollution control device. This WG wastegate is also used to protect the CO compressor and the T turbine of the turbocharger from excessive rotation speed which can lead to the ruin of the turbocharger.

[0022] Les gaz d’échappement utilisés pour entraîner en rotation le compresseur CO sont ensuite acheminés jusqu’à une entrée du dispositif de dépollution DD afin d’être dépollués.The exhaust gases used to rotate the CO compressor are then routed to an inlet to the DD depollution device in order to be decontaminated.

[0023] Le dispositif de dépollution DD comprend, par exemple et comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, un catalyseur CA, éventuellement de type trois voies, et un filtre à particules EP’.The DD depollution device comprises, for example and as illustrated without limitation in FIGS. 1 and 2, a catalyst CA, possibly of the three-way type, and a particle filter EP ’.

[0024] L’air extérieur est prélevé à l’extérieur du véhicule à la température ambiante T0 et à la pression atmosphérique PO par l’aspiration provoquée par la mise en action des pistons du moteur thermique MT et du compresseur CO. Cet air extérieur parvient en entrée du compresseur CO avec une pression Pl et une température Tl, et ressort du compresseur CO avec une pression P2 supérieure à Pl et une température T2 supérieure à Tl. L’air comprimé, dit air de suralimentation, sortant du compresseur CO alimente une entrée d’un échangeur de chaleur RA qui constitue un refroidisseur d’air de suralimentation, afin d’être refroidi, et ressort de cet échangeur de chaleur RA avec une pression P2’ et une température T2’. Puis, cet air de suralimentation refroidi alimente le moteur thermique MT sous une pression P2” et en ayant une température T2”.The outside air is taken outside the vehicle at room temperature T0 and atmospheric pressure PO by the suction caused by the actuation of the pistons of the heat engine MT and the CO compressor. This outside air arrives at the inlet of the CO compressor with a pressure Pl and a temperature Tl, and leaves the CO compressor with a pressure P2 greater than Pl and a temperature T2 greater than Tl. The compressed air, called charge air, leaving the CO compressor feeds an input of a heat exchanger RA which constitutes a charge air cooler, in order to be cooled, and emerges from this heat exchanger RA with a pressure P2 'and a temperature T2'. Then, this cooled charge air supplies the heat engine MT under a pressure P2 ”and having a temperature T2”.

[0025] On notera que l’échangeur de chaleur RA peut, par exemple, être de type air/air, et dans ce cas l’air de suralimentation est directement refroidi par l’air extérieur. En variante, l’échangeur de chaleur RA peut, par exemple, être de type air/eau, et dans ce cas l’air de suralimentation est indirectement refroidi par l’air extérieur via un circuit de refroidissement au sein duquel circule un liquide de refroidissement à basse température, distinct de celui circulant dans le circuit de refroidissement du moteur thermique MT et ayant une haute température.Note that the RA heat exchanger can, for example, be of the air / air type, and in this case the charge air is directly cooled by the outside air. As a variant, the heat exchanger RA can, for example, be of the air / water type, and in this case the charge air is indirectly cooled by the outside air via a cooling circuit within which circulates a low temperature cooling, distinct from that circulating in the cooling circuit of the MV thermal engine and having a high temperature.

[0026] Les gaz d’échappement produits par le moteur thermique MT sortent du collecteur d’échappement CE sous une pression P3 et une température T3. Les gaz d’échappement qui traversent la turbine T du turbocompresseur y subissent, lorsque le conduit d’évitement WG est fermé, une détente qui les libère sous une pression P4 (inférieure à la pression P3) et une température T4 (inférieure à la température T3).The exhaust gases produced by the heat engine MT leave the exhaust manifold CE under a pressure P3 and a temperature T3. The exhaust gases which pass through the turbine T of the turbocharger undergo there, when the avoidance duct WG is closed, an expansion which releases them under a pressure P4 (lower than the pressure P3) and a temperature T4 (lower than the temperature T3).

[0027] Comme illustré sur les figures 1 et 2, le dispositif de recirculation de gaz d’échappement DR, selon l’invention, comprend un circuit Cl destiné à être alimenté en gaz d’échappement produits par le moteur thermique MT et délivrant des gaz d’échappement recirculés pour le moteur thermique MT. Ce circuit Cl comprend une sous-partie dite amont SP1 destinée à recevoir une partie au moins des gaz d’échappement qui sont produits par le moteur thermique MT et comportant un filtre à particules FP disposé au sein de la sous-partie amont SP1 au plus près du prélèvement des gaz d’échappement à l’issue du collecteur d’échappement CE, et chargé de purifier les gaz d’échappement reçus avant qu’ils alimentent le moteur thermique MT.As illustrated in Figures 1 and 2, the DR exhaust gas recirculation device according to the invention comprises a circuit Cl intended to be supplied with exhaust gas produced by the heat engine MT and delivering recirculated exhaust gases for the MV heat engine. This circuit C1 comprises a so-called upstream sub-part SP1 intended to receive at least part of the exhaust gases which are produced by the heat engine MT and comprising a particle filter FP disposed within the upstream sub-part SP1 close to the exhaust gas sampling at the end of the CE exhaust manifold, and responsible for purifying the received exhaust gases before they supply the MT combustion engine.

[0028] Ainsi, on réduit notablement la génération des dépôts d’encrassement qui réduisent l’efficacité du refroidissement des gaz d’échappement recirculés, sur lequel on reviendra plus loin.Thus, it significantly reduces the generation of fouling deposits which reduce the cooling efficiency of the recirculated exhaust gases, to which we will return later.

[0029] De préférence, le filtre à particules FP peut comprendre en interne au moins un matériau catalytique qui est propre à réaliser des réactions de post-traitement sur les gaz d’échappement reçus à l’entrée de la sous-partie amont SP1. A cet effet, le filtre à particules FP peut, par exemple, comprendre un substrat en cordiérite avec des conduits alternativement bouchés et ouverts. Un tel substrat présente une porosité élevée qui autorise l’ajout d’un revêtement catalytique tout en minimisant la perte de charge sur les gaz d’échappement. Typiquement la perte de charge du filtre à particules catalytique FP ajoute au plus 10 mbar à 30 mbar à la contre-pression totale à l’échappement. Un tel filtre à particules catalytique FP présente un volume, une masse et surtout une capacité thermique qui sont notablement plus faibles que ceux d’un catalyseur trois voies conventionnel.Preferably, the FP particle filter can internally comprise at least one catalytic material which is capable of carrying out post-treatment reactions on the exhaust gases received at the inlet of the upstream sub-part SP1. For this purpose, the particle filter FP can, for example, comprise a cordierite substrate with alternately plugged and open conduits. Such a substrate has a high porosity which allows the addition of a catalytic coating while minimizing the pressure drop on the exhaust gases. Typically the pressure drop of the FP catalytic particulate filter adds at most 10 mbar to 30 mbar to the total exhaust back pressure. Such an FP catalytic particulate filter has a volume, mass and above all a thermal capacity which are significantly lower than that of a conventional three-way catalyst.

[0030] Mais on peut envisager d’utiliser un filtre à particules FP dépourvu de matériau catalytique.But we can consider using an FP particle filter devoid of catalytic material.

[0031] Le filtre à particules FP peut permettre de réduire la masse déposée de suies d’environ 70% (en l’absence de matériau catalytique) et d’environ 85% (en présence de matériau(x) catalytique(s)).The FP particle filter can reduce the deposited mass of soot by about 70% (in the absence of catalytic material) and by approximately 85% (in the presence of catalytic material (s)) .

[0032] Le matériau catalytique du revêtement du filtre à particules FP permet de réduire fortement les émissions en sortie du moteur thermique MT, de repousser la limite au cliquetis du moteur thermique MT, et donc d’étendre la zone de réglages d’allumage vertueux (diminution de l’angle vilebrequin pour lequel la fraction massique de carburant brûlé est de 50%) et ainsi de contribuer davantage à la réduction de la consommation de carburant.The catalytic material of the coating of the FP particulate filter makes it possible to greatly reduce the emissions at the outlet of the MT heat engine, to push the knock limit of the MT heat engine, and therefore to extend the virtuous ignition settings zone. (reduction of the crankshaft angle for which the mass fraction of fuel burned is 50%) and thus contribute more to the reduction of fuel consumption.

[0033] En outre, le matériau catalytique permet de supprimer des gaz d’échappement recirculés les émissions d’hydrocarbures imbrulés (ou HC) et d’oxydes d’azote (ou NOX), ce qui permet d’inhiber le caractère corrosif des condensais se formant dans et à la sortie de l’éventuel échangeur de chaleur EC (décrit plus loin). On obtient en effet une solution qui perd en acidité (pH initial compris entre 1,8 et 2,3) pour devenir neutre (pH compris entre 6 et 7,5) à légèrement basique (pH compris entre 9 et 10) selon les points de fonctionnement du moteur thermique MT, le débit des gaz d’échappement recirculés et les niveaux de température.In addition, the catalytic material makes it possible to remove recirculated exhaust gases from the emissions of unburned hydrocarbons (or HC) and nitrogen oxides (or NO X ), which makes it possible to inhibit the corrosive nature condensates forming in and at the outlet of the possible EC heat exchanger (described below). A solution is obtained which loses acidity (initial pH between 1.8 and 2.3) to become neutral (pH between 6 and 7.5) to slightly basic (pH between 9 and 10) depending on the points of operation of the MV heat engine, the flow of recirculated exhaust gases and the temperature levels.

[0034] Egalement de préférence, ce matériau catalytique peut être propre à réaliser des réactions de post-traitement exothermiques sur les gaz d’échappement reçus sur l’entrée de la sous-partie amont SP1. Par exemple, on peut utiliser un matériau catalytique du même type que celui qui est utilisé dans un catalyseur trois voies. Ainsi, on peut, par exemple, utiliser un matériau catalytique de type Pd/Rh. En présence d’une telle option, en sortie du filtre à particules FP les gaz d’échappement ont une pression P3’ légèrement inférieure à la pression P3 et une température T3’ notablement supérieure à la température T3.Also preferably, this catalytic material can be suitable for carrying out exothermic post-treatment reactions on the exhaust gases received at the inlet of the upstream sub-part SP1. For example, a catalytic material of the same type as that used in a three-way catalyst can be used. Thus, it is possible, for example, to use a catalytic material of the Pd / Rh type. In the presence of such an option, at the outlet of the particle filter FP, the exhaust gases have a pressure P3 ’slightly lower than the pressure P3 and a temperature T3’ significantly higher than the temperature T3.

[0035] On notera, comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, que le circuit Cl peut aussi comprendre une sous-partie dite aval SP2, des première VI et seconde V2 vannes et un conduit de contournement (ou « by-pass ») CC.It will be noted, as illustrated without limitation in FIGS. 1 and 2, that the circuit Cl may also include a so-called downstream sub-part SP2, first VI and second V2 valves and a bypass duct (or “bypass” ") CC.

[0036] La sous-partie aval SP2 est destinée à délivrer les gaz d’échappement recirculés devant alimenter le moteur thermique MT.The downstream SP2 sub-part is intended to deliver the recirculated exhaust gases which must supply the heat engine MT.

[0037] La première vanne V1 comprend une entrée qui est connectée à une sortie de la souspartie amont SP1, une première sortie qui est connectée à une entrée de la sous-partie aval SP2 et une seconde sortie. De plus, cette première vanne V1 est propre à être placée dans un premier état couplant son entrée à sa première sortie ou dans un second état couplant son entrée à sa seconde sortie.The first valve V1 comprises an inlet which is connected to an outlet of the upstream subpart SP1, a first outlet which is connected to an inlet of the downstream subpart SP2 and a second outlet. In addition, this first valve V1 is suitable for being placed in a first state coupling its inlet to its first outlet or in a second state coupling its inlet to its second outlet.

[0038] Le conduit de contournement (ou by-pass) CC comprend une entrée qui est connectée à la seconde sortie de la première vanne VI et une sortie.The bypass conduit (or bypass) CC includes an inlet which is connected to the second outlet of the first valve VI and an outlet.

[0039] La seconde vanne V2 comprend une première entrée qui est destinée à être connectée à la sortie de la turbine T, une seconde entrée qui est connectée à la sortie du conduit de contournement CC, et une sortie qui est destinée à être connectée à une entrée du dispositif de dépollution DD. De plus, cette seconde vanne V2 est propre à être placée dans un premier état couplant sa première entrée à sa sortie lorsque la première vanne V1 est placée dans son premier état ou dans un second état couplant sa seconde entrée à sa sortie lorsque la première vanne V1 est placée dans son second état.The second valve V2 comprises a first inlet which is intended to be connected to the outlet of the turbine T, a second inlet which is connected to the outlet of the bypass duct CC, and an outlet which is intended to be connected to an input from the DD pollution control device. In addition, this second valve V2 is suitable for being placed in a first state coupling its first inlet to its outlet when the first valve V1 is placed in its first state or in a second state coupling its second inlet to its outlet when the first valve V1 is placed in its second state.

[0040] On a schématiquement illustré sur la figure 1 le placement des première VI et seconde V2 vannes dans leur premier état, et on a schématiquement illustré sur la figure 2 le placement des première VI et seconde V2 vannes dans leur second état. Ce placement des première VI et seconde V2 vannes dans leurs premier et second états est déclenché par des commandes (ou instructions) issu(e)s d’un calculateur, embarqué dans le véhicule V (par exemple celui qui est en charge de la supervision du groupe motopropulseur (ou GMP)), et pouvant être analogiques ou numériques. Dans une alternative actuellement non préférentielle, les première VI et seconde V2 vannes peuvent être de type thermostatique et actionnées par la température, soit des gaz d’échappement (respectivement aux températures T3’ et T4), soit du liquide de refroidissement du moteur thermique MT, de sorte que ces première VI et seconde V2 vannes soient placées dans leurs premier et second états si la température du fluide (T3’ et T4 dans le cas des gaz d’échappement, ou du liquide de refroidissement) est respectivement supérieure et inférieure à un seuil prédéterminé de température.Schematically illustrated in Figure 1 the placement of the first VI and second V2 valves in their first state, and schematically illustrated in Figure 2 the placement of the first VI and second V2 valves in their second state. This placement of the first VI and second V2 valves in their first and second states is triggered by commands (or instructions) from a computer, on board the vehicle V (for example the one in charge of supervision powertrain (or GMP)), and can be analog or digital. In a currently non-preferred alternative, the first VI and second V2 valves can be of the thermostatic type and temperature-actuated, either exhaust gases (at temperatures T3 'and T4 respectively), or coolant for the heat engine MT , so that these first VI and second V2 valves are placed in their first and second states if the temperature of the fluid (T3 ′ and T4 in the case of the exhaust gases, or of the coolant) is respectively higher and lower than a predetermined temperature threshold.

[0041] De préférence, les première VI et seconde V2 vannes sont placées dans leur second état (voir figure 2) lors d’un démarrage à froid du moteur thermique MT. Dans ce cas, dans toutes les autres situations de vie du moteur thermique MT dans lesquelles la recirculation EGR est activée, les première VI et seconde V2 vannes sont placées dans leur premier état (voir figure 1). La recirculation des gaz d’échappement peut toutefois être désactivée, alors que les première VI et seconde V2 vannes sont placées dans leur premier état (voir figure 1), par la fermeture de la vanne de répartition VR contrôlant la répartition des gaz d’échappement produits par le moteur thermique MT entre la turbine T et la sous-partie amont SP1.Preferably, the first VI and second V2 valves are placed in their second state (see Figure 2) during a cold start of the heat engine MT. In this case, in all the other life situations of the heat engine MT in which the EGR recirculation is activated, the first VI and second V2 valves are placed in their first state (see FIG. 1). Exhaust gas recirculation can however be deactivated, while the first VI and second V2 valves are placed in their first state (see Figure 1), by closing the VR distribution valve controlling the distribution of exhaust gases produced by the heat engine MT between the turbine T and the upstream sub-part SP1.

[0042] Dans la configuration illustrée sur la figure 1, la position prise par la seconde vanne V2 ne permet pas aux gaz d’échappement issus du collecteur d’échappement CE, à la température T3 et à la pression P3, de traverser la turbine T du turbocompresseur et de s’y détendre. Ils traversent le filtre à particules PP qui réalise un premier niveau de traitement des gaz par la filtration des particules et qui, par son revêtement catalytique et les réactions catalytiques exothermiques s’y déroulant, élève la température des gaz d’échappement issus du filtre à particules PP à une température T3’ supérieure à la température T3 des gaz d’échappement en entrée du filtre à particules PP. La position alors prise par la première vanne V1 rend non opérationnelle la sous-partie aval SP2 du circuit Cl. Les gaz d’échappement issus du filtre à particules PP sont alors dirigés à travers le conduit de contournement CC en contournant la turbine T du turbocompresseur et son carter, et parviennent en entrée du dispositif de dépollution DD et en particulier du catalyseur trois voies CA à une température T3’ supérieure à la température T3 en sortie des gaz d’échappement du collecteur d’échappement CE et à la température T4 qu’auraient connue les gaz d’échappement en contournant l’ensemble du circuit Cl (dont en particulier le filtre à particules PP) et la turbine T du turbocompresseur via le conduit d’évitement WG, mais pas le carter de la turbine T.In the configuration illustrated in Figure 1, the position taken by the second valve V2 does not allow the exhaust gas from the exhaust manifold CE, at temperature T3 and pressure P3, to pass through the turbine T the turbocharger and relax there. They pass through the PP particulate filter which performs a first level of gas treatment by filtering the particles and which, by its catalytic coating and the exothermic catalytic reactions taking place there, raises the temperature of the exhaust gases from the filter. PP particles at a temperature T3 'higher than the temperature T3 of the exhaust gases entering the PP particle filter. The position then taken by the first valve V1 renders the downstream sub-part SP2 of the circuit C1 non-operational. The exhaust gases from the particulate filter PP are then directed through the bypass duct CC by bypassing the turbine T of the turbocharger and its casing, and arrive at the input of the depollution device DD and in particular of the three-way catalyst CA at a temperature T3 'higher than the temperature T3 at the outlet of the exhaust gases from the exhaust manifold CE and at the temperature T4 qu '' would have known the exhaust gases bypassing the entire circuit Cl (including in particular the particulate filter PP) and the turbine T of the turbocharger via the bypass WG, but not the casing of the turbine T.

[0043] On notera que l’utilisation des première VI et seconde V2 vannes et du conduit de contournement (ou by-pass) CC est particulièrement avantageuse lorsque le filtre à particules PP comprend au moins un matériau catalytique propre à réaliser des réactions de post-traitement exothermiques sur les gaz d’échappement reçus sur l’entrée de la sous-partie amont SP1. En effet, dans ce cas ces réactions exothermiques provoquent un réchauffement notable des gaz d’échappement reçus par la sous-partie amont SP1, et donc lorsque ces gaz d’échappement parviennent dans le dispositif de dépollution DD (via la première vanne VI, le conduit de contournement CC et la seconde vanne V2), ils induisent un réchauffement de ce dispositif de dépollution DD qui accélère son amorçage et donc permet de réduire la durée d’amorçage et ainsi de réduire la consommation de carburant et les émissions associées de CO2 et de polluants.It will be noted that the use of the first VI and second V2 valves and of the bypass (or bypass) CC is particularly advantageous when the PP particle filter comprises at least one catalytic material suitable for carrying out post reactions -exothermic treatment on the exhaust gases received at the inlet of the upstream sub-part SP1. Indeed, in this case these exothermic reactions cause a significant heating of the exhaust gases received by the upstream sub-part SP1, and therefore when these exhaust gases arrive in the depollution device DD (via the first valve VI, the bypass duct CC and the second valve V2), they induce a heating of this DD depollution device which accelerates its priming and therefore makes it possible to reduce the priming time and thus reduce fuel consumption and associated CO 2 emissions and pollutants.

[0044] Cette solution de contournement de la turbine T du turbocompresseur est notablement plus efficace que son contournement via le conduit d’évitement WG qui permet certes également d’éviter de détendre les gaz d’échappement mais qui fait passer ces derniers dans le carter de la turbine T et donc induit leur refroidissement du fait des masse et capacité thermique de ce carter. Les gaz d’échappement parviennent ainsi à l’entrée du dispositif de dépollution DD à une température T3’ supérieure à la fois à la température T3 des gaz d’échappement en sortie du collecteur d’échappement CE et à la température T4 qu’auraient connue les gaz d’échappement en empruntant le conduit d’évitement WG sans alors contourner le carter de la turbine T du turbocompresseur.This solution for bypassing the turbine T of the turbocharger is notably more effective than bypassing it via the WG bypass duct which certainly also makes it possible to avoid relaxing the exhaust gases but which makes them pass through the crankcase of the turbine T and therefore induces their cooling due to the mass and thermal capacity of this casing. The exhaust gases thus arrive at the entry of the depollution device DD at a temperature T3 ′ higher than both the temperature T3 of the exhaust gases leaving the exhaust manifold CE and the temperature T4 that would have known exhaust gases by using the WG avoidance conduit without then bypassing the casing of the turbine T of the turbocharger.

[0045] De plus, cette solution de contournement de la turbine T permet d’alimenter le dispositif de dépollution DD avec des gaz d’échappement qui ont déjà fait l’objet d’un traitement par le filtre à particules FP. En outre, dans le cas où le filtre à particules FP est revêtu d’un matériau catalytique, les gaz d’échappement subissent des réactions exothermiques qui en élèvent la température et sont moins polluants que lorsqu’ils arrivent par le conduit d’évitement WG en entrée du dispositif de dépollution DD à un moment où l’efficacité de la dépollution n’est pas optimale. On peut ainsi atteindre beaucoup plus rapidement un niveau de température donné en entrée du catalyseur CA (température d’amorçage) et, à un instant donné, une température des gaz d’échappement beaucoup plus élevée (typiquement d’environ 200°C).In addition, this solution for bypassing the turbine T makes it possible to supply the depollution device DD with exhaust gases which have already been subjected to treatment by the particle filter FP. In addition, in the case where the FP particle filter is coated with a catalytic material, the exhaust gases undergo exothermic reactions which raise the temperature and are less polluting than when they arrive via the WG bypass duct. at the input of the DD depollution device at a time when the depollution efficiency is not optimal. It is thus possible to reach much more quickly a given temperature level at the inlet to the catalyst CA (priming temperature) and, at a given time, a much higher exhaust gas temperature (typically around 200 ° C.).

[0046] Ainsi en permettant en entrée du dispositif de dépollution DD, grâce au filtre à particules FP judicieusement revêtu d’un matériau catalytique et au conduit de contournement CC de la turbine T du turbocompresseur et de son carter, une température des gaz d’échappement T3’ supérieure à la température T4 en l’absence du revêtement catalytique du filtre à particules FP et de ce conduit de contournement CC, le dispositif de recirculation DR permet de réchauffer davantage les constituants du dispositif de dépollution DD et en particulier du catalyseur trois voies CA, et d’en atteindre plus rapidement la température d’amorçage. Il en résulte une réduction accrue de la consommation de carburant et des émissions de CO2 et de polluants.Thus allowing at the input of the depollution device DD, thanks to the particle filter FP judiciously coated with a catalytic material and to the bypass duct CC of the turbine T of the turbocharger and its casing, a temperature of the gases of exhaust T3 'above temperature T4 in the absence of the catalytic coating of the particle filter FP and of this bypass duct CC, the recirculation device DR makes it possible to further heat the components of the depollution device DD and in particular of the catalyst three CA channels, and to reach the priming temperature more quickly. The result is a further reduction in fuel consumption and CO2 and pollutant emissions.

[0047] On notera également, comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, que la sous-partie aval SP2 du circuit Cl, qui est destinée à délivrer les gaz d’échappement recirculés pour le moteur thermique MT, peut comprendre un échangeur de chaleur EC chargé de refroidir les gaz d’échappement, qui ont été filtrés par le filtre à particules FP, avant qu’ils alimentent le moteur thermique MT. En présence d’une telle option, en sortie de l’échangeur de chaleur EC les gaz d’échappement recirculés ont une pression P3” légèrement inférieure à la pression P3’ et une température T3” notablement inférieure à la température T3’. Les gaz d’échappement recirculés (EGR), issus de l’échangeur de chaleur EC à une pression P3” et à une température T3”, se mélangent à l’air de suralimentation issu de l’échangeur de chaleur RA, à la pression P2’ et à la température T2’ (après traversé de la vanne papillon VP), et ce mélange pénètre dans le répartiteur d’admission du moteur thermique MT à une température T2” et une pression P2”.It will also be noted, as illustrated without limitation in FIGS. 1 and 2, that the downstream sub-portion SP2 of the circuit Cl, which is intended to deliver the recirculated exhaust gases for the heat engine MT, may include an exchanger EC heat responsible for cooling the exhaust gases, which have been filtered by the particle filter FP, before they supply the heat engine MT. In the presence of such an option, at the outlet of the heat exchanger EC, the recirculated exhaust gases have a pressure P3 "slightly lower than the pressure P3" and a temperature T3 "significantly lower than the temperature T3". The recirculated exhaust gases (EGR), coming from the heat exchanger EC at a pressure P3 ”and at a temperature T3”, mix with the charge air coming from the heat exchanger RA, at the pressure P2 'and at temperature T2' (after passing through the butterfly valve VP), and this mixture enters the intake distributor of the heat engine MT at a temperature T2 ”and a pressure P2”.

[0048] L’échangeur de chaleur EC peut, par exemple, être de type liquide de refroidissement haute température / gaz EGR. Dans ce cas, le liquide de refroidissement haute température peut être celui circulant dans le circuit de refroidissement du moteur thermique MT, en en étant prélevé en différents endroits comme par exemple sur la boucle aérotherme (en parallèle ou en série de cet échangeur thermique, et dans ce cas en amont ou en aval de celui-ci) ou sur la boucle radiateur (en sortie de ce dernier, préférentiellement au sein d’une dérivation permettant de réduire l’impact de la perte de charge de l’échangeur de chaleur EC sur le débit de liquide de refroidissement traversant le radiateur).The EC heat exchanger can, for example, be of the high temperature coolant / EGR gas type. In this case, the high temperature coolant can be that circulating in the cooling circuit of the heat engine MT, by being taken from it in different places such as for example on the air heater loop (in parallel or in series with this heat exchanger, and in this case upstream or downstream thereof) or on the radiator loop (at the outlet of the latter, preferably within a bypass making it possible to reduce the impact of the pressure drop of the EC heat exchanger on the coolant flow through the radiator).

[0049] En variante, l’échangeur de chaleur EC peut, par exemple, être de type liquide de refroidissement basse température / gaz EGR. Dans ce cas, le liquide de refroidissement basse température peut être celui circulant dans un circuit de refroidissement basse température qui est distinct de celui du moteur thermique MT et doté de son propre radiateur, par exemple mutualisé avec le refroidissement de l’échangeur de chaleur RA (lorsqu’il est de type air/eau).Alternatively, the EC heat exchanger may, for example, be of the low temperature coolant / EGR gas type. In this case, the low temperature coolant can be that circulating in a low temperature coolant circuit which is distinct from that of the heat engine MT and equipped with its own radiator, for example shared with the cooling of the heat exchanger RA (when it is air / water type).

[0050] En alternative, la sous-partie aval SP2 du circuit Cl comprend l’échangeur de chaleur EC et une sortie qui est destinée à alimenter en gaz d’échappement recirculés (à la température T3” et à la pression P3”) l’échangeur de chaleur RA (qui est déjà alimenté par le compresseur CO en air de suralimentation à la température T2 et la pression P2). Dans ce cas, les gaz d’échappement recirculés (EGR) font l’objet de deux refroidissements en série, le premier à travers l’échangeur de chaleur EC depuis la température T3’ jusqu’à la température T3”, et le second à travers l’échangeur de chaleur RA, à la température T2’. Cette alternative n’est intéressante qu’à condition que la température T3” soit sensiblement inférieure ou égale à la température T2, par exemple si le fluide caloporteur de l’échangeur de chaleur EC est le liquide de refroidissement haute température du circuit de refroidissement du moteur thermique MT.Alternatively, the downstream sub-part SP2 of the circuit C1 includes the heat exchanger EC and an outlet which is intended to supply recirculated exhaust gas (at temperature T3 ”and pressure P3”) l 'heat exchanger RA (which is already supplied by the CO compressor with charge air at temperature T2 and pressure P2). In this case, the recirculated exhaust gases (EGR) are subjected to two series coolings, the first through the heat exchanger EC from temperature T3 'to temperature T3 ”, and the second at through the heat exchanger RA, at temperature T2 '. This alternative is only advantageous provided that the temperature T3 ”is substantially lower than or equal to the temperature T2, for example if the heat transfer fluid of the heat exchanger EC is the high temperature coolant of the cooling circuit of the MT heat engine.

[0051] Dans une variante de réalisation, la sous-partie aval SP2 du circuit Cl ne comprend pas d’échangeur de chaleur (EC) dédié et comprend une sortie qui est destinée à alimenter en gaz d’échappement recirculés l’échangeur de chaleur RA (qui est déjà alimenté par le compresseur CO en air de suralimentation) afin qu’il refroidisse non seulement l’air de suralimentation mais aussi les gaz d’échappement recirculés avant qu’ils alimentent le moteur thermique MT. Dans ce cas, le fluide caloporteur de l’échangeur de chaleur RA (partagé) peut être le liquide de refroidissement d’un circuit de refroidissement basse température dédié ou mutualisé au refroidissement d’autres organes de la chaîne de transmission du véhicule V (comme par exemple une machine électrique et/ou une électronique de puissance et/ou une batterie haute tension de traction d’une chaîne de transmission hybride, ou le carter de la turbine T du turbocompresseur, ou un refroidisseur d’huile de transmission).In an alternative embodiment, the downstream sub-part SP2 of the circuit Cl does not include a dedicated heat exchanger (EC) and includes an outlet which is intended to supply recirculated exhaust gas to the heat exchanger RA (which is already supplied with charge air from the CO compressor) so that it cools not only the charge air but also the recirculated exhaust gases before they supply the heat engine MT. In this case, the heat-transfer fluid of the heat exchanger RA (shared) can be the coolant of a low-temperature cooling circuit dedicated or shared for cooling other organs of the transmission chain of the vehicle V (such as for example an electric machine and / or power electronics and / or a high tension traction battery of a hybrid transmission chain, or the casing of the turbine T of the turbocharger, or a transmission oil cooler).

[0052] L’implantation du filtre à particules LP, avantageusement revêtu d’un matériau catalytique, en amont de l’échangeur de chaleur EC (ou RA), permet d’accroître le potentiel de la technologie de recirculation des gaz d’échappement (EGR) haute pression par rapport à l’état de l’art, en augmentant les taux d’EGR à l’admission du moteur thermique MT à des valeurs supérieures à environ 15% à 20%, et en améliorant notablement le refroidissement des gaz d’échappement recirculés jusqu’à une température d’environ 50°C. Ainsi, sur les points de fonctionnement du moteur thermique MT évoqués plus haut, la température T3 peut être réduite en-deçà de 850°C et donc la zone d’enrichissement en carburant dans le champ (régime ; charge) du mélange admis dans les chambres de combustion du moteur thermique MT peut être réduite ou annulée, ce qui permet :The installation of the LP particle filter, advantageously coated with a catalytic material, upstream of the heat exchanger EC (or RA), makes it possible to increase the potential of the exhaust gas recirculation technology (EGR) high pressure compared to the state of the art, by increasing the EGR rates at the intake of the MV thermal engine to values greater than about 15% to 20%, and by significantly improving the cooling of exhaust gas recirculated to a temperature of approximately 50 ° C. Thus, at the points of operation of the thermal engine MT mentioned above, the temperature T3 can be reduced below 850 ° C. and therefore the zone of fuel enrichment in the field (speed; load) of the mixture admitted into the combustion chambers of the MT heat engine can be reduced or canceled, allowing:

[0053] a) d’avoir d’importants gains en consommation de carburant et en émission de CO2 par l’élargissement ou la généralisation du fonctionnement stœchiométrique du moteur thermique MT,A) to have significant gains in fuel consumption and in CO2 emissions by enlarging or generalizing the stoichiometric operation of the thermal engine MT,

[0054] b) une importante réduction des émissions polluantes puisque le catalyseur CA travaille de nouveau dans sa zone idéale à la stœchiométrie,B) a significant reduction in polluting emissions since the catalyst CA works again in its ideal zone at stoichiometry,

[0055] c) un éventuel recours à des matériaux moins onéreux pour le collecteur d’échappement CE, la turbine T du turbocompresseur et son carter, le catalyseur CA et les constituants du circuit EGR Cl, etC) a possible use of less expensive materials for the CE exhaust manifold, the turbine T of the turbocharger and its casing, the catalyst CA and the constituents of the EGR Cl circuit, and

[0056] d) d’adopter une géométrie variable de la turbine T du turbocompresseur (comme pour les motorisations Diesel), qui permet de réduire le temps de réponse du turbocompresseur et en conséquence les temps de montée en couple moteur lors de transitoires de charge (comme par exemple lors d’une demande d’accélération du véhicule V).D) to adopt a variable geometry of the turbine T of the turbocharger (as for diesel engines), which makes it possible to reduce the response time of the turbocharger and consequently the times of rise in engine torque during load transients (as for example during an acceleration request from vehicle V).

[0057] Un potentiel et une efficacité de refroidissement importants des gaz d’échappement recirculés sont requis afin de ne pas augmenter la température des gaz dans le répartiteur d’admission en entrée des chambres de combustion du moteur thermique MT, ce qui annulerait les effets bénéfiques de la recirculation EGR, et ce d’autant plus en présence d’un matériau catalytique déclenchant des réactions exothermiques de posttraitement des polluants qui augmentent la température des gaz d’échappement recirculés à l’entrée de l’échangeur de chaleur EC. De plus, une suralimentation performante (comme par exemple une géométrie variable de la turbine T, permise par la réduction de la température T3) permet de réaliser des taux d’EGR importants et des pressions moyennes effectives élevées requises sur les points de fonctionnement en fortes charges du moteur thermique MT. En outre, le dispositif de recirculation de gaz d’échappement DR peut être avantageusement associé à d’autres technologies (comme par exemple un cycle de combustion dit de Miller) afin d’obtenir des réductions encore plus importantes de la consommation de carburant et des émissions polluantes.Significant cooling potential and efficiency of the recirculated exhaust gases are required so as not to increase the temperature of the gases in the inlet distributor at the inlet of the combustion chambers of the heat engine MT, which would cancel the effects. EGR recirculation benefits, all the more in the presence of a catalytic material triggering exothermic reactions of post-treatment of pollutants which increase the temperature of the recirculated exhaust gases at the inlet of the EC heat exchanger. In addition, an efficient supercharging (such as a variable geometry of the turbine T, enabled by the reduction of the temperature T3) makes it possible to achieve high EGR rates and high effective average pressures required at the strong operating points. MV thermal engine loads. In addition, the DR exhaust gas recirculation device can be advantageously combined with other technologies (such as a so-called Miller combustion cycle) in order to obtain even greater reductions in fuel consumption and polluting emissions.

[0058] On notera également, comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, que le circuit Cl peut comprendre une vanne de répartition VR chargée de contrôler la répartition des gaz d’échappement recirculés qui sont produits par le moteur thermique MT entre la turbine T et sa sous-partie amont SP1.It will also be noted, as illustrated without limitation in FIGS. 1 and 2, that the circuit C1 may include a distribution valve VR responsible for controlling the distribution of the recirculated exhaust gases which are produced by the heat engine MT between the turbine T and its upstream subpart SP1.

[0059] Les gaz d’échappement recirculés, prélevés à la pression P3 et à la température T3 au plus près de la sortie du collecteur d’échappement CE, traversent, grâce au dosage effectué par la vanne de répartition VR, le filtre à particules EP dont ils sortent purifiés (élimination des particules par le filtre et post-traitement des polluants par le revêtement catalytique lorsqu’il est présent) à une pression P3’ et surtout à une température T3’ supérieure à T3 par les réactions catalytiques exothermiques se déroulant au sein du filtre à particules FP revêtu d’un matériau catalytique. La vanne de répartition VR dose la quantité (débit massique) des gaz d’échappement recirculés au sein du circuit Cl, qui traversent dans la configuration illustrée sur la figure 1 l’échangeur de chaleur EC grâce à la position prise par la première vanne VI.The recirculated exhaust gases, taken at the pressure P3 and at the temperature T3 as close as possible to the outlet of the exhaust manifold CE, pass, thanks to the metering carried out by the distribution valve VR, the particle filter EP from which they come out purified (elimination of particles by the filter and post-treatment of pollutants by the catalytic coating when it is present) at a pressure P3 'and especially at a temperature T3' higher than T3 by the exothermic catalytic reactions taking place inside the FP particle filter coated with a catalytic material. The distribution valve VR doses the quantity (mass flow) of the exhaust gases recirculated within the circuit Cl, which pass through the configuration illustrated in FIG. 1 the heat exchanger EC thanks to the position taken by the first valve VI .

[0060] Par exemple, cette vanne de répartition VR peut faire partie de l’échangeur de chaleur EC ou peut être installée dans la sous-partie aval SP2 du circuit Cl juste après l’échangeur de chaleur EC, comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 2. Avantageusement, la vanne de répartition VR est disposée côté gaz en aval de l’échangeur de chaleur EC et elle est refroidie par le même liquide de refroidissement que celui traversant l’échangeur de chaleur EC, en un même circuit de refroidissement disposant préférentiellement, côté liquide de refroidissement, la vanne de répartition VR en amont de l’échangeur de chaleur EC.For example, this distribution valve VR can be part of the heat exchanger EC or can be installed in the downstream sub-part SP2 of the circuit C1 just after the heat exchanger EC, as illustrated without limitation on the Figures 1 and 2. Advantageously, the distribution valve VR is arranged on the gas side downstream of the heat exchanger EC and it is cooled by the same coolant as that passing through the heat exchanger EC, in the same circuit of cooling preferably having, on the coolant side, the distribution valve VR upstream of the heat exchanger EC.

[0061] La vanne de répartition VR, ainsi que d’éventuelles autres vannes installées dans le circuit Cl, telles que les première VI et seconde V2 vannes dans leurs premiers et seconds états, permettent de contrôler le débit massique des gaz d’échappement recirculés et d’orienter le débit de gaz d’échappement recirculés entre la seconde souspartie SP2 et le conduit de contournement CC. Elles permettent aussi, lors des phases de fonctionnement du moteur thermique MT pendant lesquelles la recirculation (EGR) n’est pas activée, de ne pas altérer le temps de réponse du turbocompresseur T, CO, la mise à disposition de couple à la roue, l’agrément de conduite et le potentiel d’accélération du véhicule V, grâce à l’annulation de tout volume mort additionnel induit en amont de la turbine T du turbocompresseur par le circuit Cl.The distribution valve VR, as well as any other valves installed in the circuit Cl, such as the first VI and second V2 valves in their first and second states, make it possible to control the mass flow rate of the recirculated exhaust gases and directing the flow of recirculated exhaust gases between the second subpart SP2 and the bypass duct CC. They also make it possible, during the phases of operation of the heat engine MT during which recirculation (EGR) is not activated, not to alter the response time of the turbocharger T, CO, the provision of torque to the wheel, the driving pleasure and the acceleration potential of the vehicle V, thanks to the cancellation of any additional dead volume induced upstream of the turbine T of the turbocharger by the circuit Cl.

[0062] Par ailleurs, plusieurs capteurs peuvent être installés afin de piloter l’ensemble du circuit Cl dans ces différents modes de fonctionnement et en particulier la vanne de ré partition VR ainsi que le placement des première VI et seconde V2 vannes dans leurs premier et second états.Furthermore, several sensors can be installed in order to control the entire circuit Cl in these different operating modes and in particular the re-partition valve VR as well as the placement of the first VI and second V2 valves in their first and second states.

Claims (1)

Revendications Claims [Revendication 1] [Claim 1] Dispositif de recirculation de gaz d’échappement (DR) destiné à équiper un véhicule (V) comprenant un moteur thermique (MT) produisant des gaz d’échappement, une turbine (T) alimentée en gaz d’échappement produits et alimentant un dispositif de dépollution (DD), et un compresseur (CO) entraîné en rotation par ladite turbine (T) afin qu’il produise de l’air de suralimentation pour ledit moteur thermique (MT) à partir d’un air extérieur, ledit dispositif de recirculation de gaz d’échappement (DR) comprenant un circuit (Cl) destiné à être alimenté en gaz d’échappement produits et délivrant des gaz d’échappement recirculés pour ledit moteur thermique (MT), caractérisé en ce que ledit circuit (Cl) comprend une sous-partie dite amont (SP1) destinée à recevoir une partie au moins desdits gaz d’échappement produits et comportant un filtre à particules (FP) purifiant lesdits gaz d’échappement reçus avant qu’ils alimentent ledit moteur thermique (MT). Exhaust gas recirculation device (DR) intended to equip a vehicle (V) comprising a heat engine (MT) producing exhaust gases, a turbine (T) supplied with produced exhaust gases and supplying a device for depollution (DD), and a compressor (CO) driven in rotation by said turbine (T) so that it produces charge air for said heat engine (MT) from outside air, said recirculation device of exhaust gases (DR) comprising a circuit (Cl) intended to be supplied with exhaust gases produced and delivering recirculated exhaust gases for said heat engine (MT), characterized in that said circuit (Cl) comprises a so-called upstream sub-part (SP1) intended to receive at least part of said produced exhaust gases and comprising a particle filter (FP) purifying said received exhaust gases before they supply said heat engine (MT). [Revendication 2] [Claim 2] Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit filtre à particules (FP) comprend en interne au moins un matériau catalytique propre à réaliser des réactions de post-traitement sur lesdits gaz d’échappement reçus. Device according to claim 1, characterized in that said particle filter (FP) internally comprises at least one catalytic material capable of carrying out post-treatment reactions on said received exhaust gases. [Revendication 3] [Claim 3] Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit matériau catalytique est propre à réaliser des réactions de post-traitement exothermiques sur lesdits gaz d’échappement reçus. Device according to claim 2, characterized in that said catalytic material is capable of carrying out exothermic post-treatment reactions on said received exhaust gases. [Revendication 4] [Claim 4] Dispositif selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit circuit (Cl) comprend : i) une sous-partie dite aval (SP2) destinée à délivrer lesdits gaz d’échappement recirculés, ii) une première vanne (VI) comportant une entrée connectée à une sortie de ladite sous-partie amont (SP1), une première sortie connectée à une entrée de ladite sous-partie aval (SP2) et une seconde sortie, et propre à être placée dans un premier état, respectivement un second état, couplant son entrée à sa première sortie, respectivement sa seconde sortie, iii) un conduit de contournement (CC) de la turbine (T) du turbocompresseur (T ; CO), comprenant une entrée connectée à ladite seconde sortie de la première vanne (VI) et une sortie, et iv) une seconde vanne (V2) comportant une première entrée destinée à Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that said circuit (Cl) comprises: i) a so-called downstream sub-part (SP2) intended to deliver said recirculated exhaust gases, ii) a first valve (VI) comprising an inlet connected to an outlet of said upstream sub-section (SP1), a first outlet connected to an inlet of said downstream sub-section (SP2) and a second outlet, and suitable for being placed in a first state, respectively a second state, coupling its input to its first output, respectively its second output, iii) a bypass duct (CC) of the turbine (T) of the turbocharger (T; CO), comprising an inlet connected to said second outlet of the first valve (VI) and an outlet, and iv) a second valve (V2) having a first inlet intended for
être connectée à une sortie de ladite turbine (T), une seconde entrée connectée à ladite sortie du conduit de contournement (CC), et une sortie destinée à être connectée à une entrée dudit dispositif de dépollution (DD), et propre à être placée dans un premier état, respectivement un second état, couplant sa première entrée, respectivement sa seconde entrée, à sa sortie, lorsque ladite première vanne (VI) est placée dans son premier état, respectivement son second état. be connected to an outlet of said turbine (T), a second inlet connected to said outlet of the bypass duct (CC), and an outlet intended to be connected to an inlet of said depollution device (DD), and suitable for being placed in a first state, respectively a second state, coupling its first input, respectively its second input, to its output, when said first valve (VI) is placed in its first state, respectively its second state. [Revendication 5] [Claim 5] Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites première (VI) et seconde (V2) vannes sont placées dans leur second état lors d’un démarrage à froid dudit moteur thermique (MT). Device according to claim 4, characterized in that said first (VI) and second (V2) valves are placed in their second state during a cold start of said heat engine (MT). [Revendication 6] [Claim 6] Dispositif selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit circuit (Cl) comprend une sous-partie dite aval (SP2) destinée à délivrer lesdits gaz d’échappement recirculés et comportant un échangeur de chaleur (EC) refroidissant lesdits gaz d’échappement filtrés par ledit filtre à particules (FP) avant qu’ils alimentent ledit moteur thermique (MT). Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that said circuit (Cl) comprises a so-called downstream sub-part (SP2) intended to deliver said recirculated exhaust gases and comprising a heat exchanger (EC) cooling said exhaust gases filtered by said particulate filter (FP) before they supply said heat engine (MT). [Revendication 7] [Claim 7] Dispositif selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit circuit (Cl) comprend une sous-partie dite aval (SP2) comportant une sortie destinée à alimenter en gaz d’échappement recirculés un échangeur de chaleur (RA) faisant partie dudit véhicule (V), alimenté par ledit compresseur (CO) en air de suralimentation, et refroidissant lesdits gaz d’échappement recirculés et ledit air de suralimentation avant qu’ils alimentent ledit moteur thermique (MT). Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that said circuit (Cl) comprises a so-called downstream sub-part (SP2) comprising an outlet intended to supply recirculated exhaust gases to a heat exchanger (RA) making part of said vehicle (V), supplied by said compressor (CO) with charge air, and cooling said recirculated exhaust gases and said charge air before they supply said heat engine (MT). [Revendication 8] [Claim 8] Dispositif selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit circuit (Cl) comprend une vanne de répartition (VR) contrôlant la répartition desdits gaz d’échappement produits par ledit moteur thermique (MT) entre ladite turbine (T) et ladite sous-partie amont (SP1). Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that said circuit (Cl) comprises a distribution valve (VR) controlling the distribution of said exhaust gases produced by said heat engine (MT) between said turbine (T) and said upstream sub-part (SP1). [Revendication 9] [Claim 9] Dispositif selon la combinaison des revendications 6 et 8, caractérisé en ce que ladite vanne de répartition (VR) fait partie dudit échangeur de chaleur (EC) ou est installée dans ladite sous-partie aval (SP2) juste après ledit échangeur de chaleur (EC). Device according to the combination of claims 6 and 8, characterized in that said distribution valve (VR) is part of said heat exchanger (EC) or is installed in said downstream sub-part (SP2) just after said heat exchanger (EC ). [Revendication 10] [Claim 10] Véhicule comprenant un moteur thermique (MT) produisant des gaz d’échappement et une turbine (T) alimentée en gaz d’échappement produits, alimentant un dispositif de dépollution (DD) et entraînant en rotation un compresseur (CO) afin qu’il produise de l’air de suralimentation pour ledit moteur thermique (MT) à partir d’un air extérieur, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un dispositif de recirculation Vehicle comprising a heat engine (MT) producing exhaust gases and a turbine (T) supplied with produced exhaust gases, supplying a pollution control device (DD) and rotating a compressor (CO) so that it produces charge air for said heat engine (MT) from outside air, characterized in that it further comprises a recirculation device
de gaz d’échappement (DR) selon l’une des revendications précédentes.exhaust gas (DR) according to one of the preceding claims.
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