FR3104213A1 - Dispositif de refroidissement d’un organe de mesure de débit pour une ligne de recirculation de gaz d’échappement - Google Patents

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Abstract

Dispositif de refroidissement d’un organe de mesure de débit pour une ligne de recirculation de gaz d’échappement Le dispositif (10) de refroidissement comporte un boîtier (12) délimitant une enceinte (14) de circulation d’air, le boîtier (12) comprenant une ouverture (16) d’arrivée d’air destinée à être connectée à une admission d’air, et une ouverture (18) de sortie d’air destinée à être connectée au moteur thermique. Le dispositif de refroidissement (10) comporte un dispositif (20) d’acheminement de gaz d’échappement logé au moins en partie dans l’enceinte (14). Le dispositif d’acheminement de gaz d’échappement (20) comporte l’au moins un organe (24) de mesure de débit de gaz d’échappement, chaque organe de mesure de débit (24) étant logé intégralement dans l’enceinte (14) du boîtier (12). Figure pour l'abrégé : Figure 1

Description

Dispositif de refroidissement d’un organe de mesure de débit pour une ligne de recirculation de gaz d’échappement
La présente invention concerne un dispositif de refroidissement d’un organe de mesure de débit pour gaz d’échappement recirculé issu d’un moteur thermique.
Un tel dispositif de refroidissement est généralement utilisé en conjonction avec une ligne de recirculation de gaz d’échappement. Une ligne de recirculation de gaz d’échappement est destinée à rediriger une partie des gaz d’échappement d’un moteur à combustion vers un collecteur d’admission de ce moteur, en vue de réduire les émissions d’oxydes d’azote NOx pour les moteurs Diesel et les émissions de CO2pour les moteurs à essence.
La quantité de gaz d’échappement redirigée dans la ligne de recirculation est régulée par une vanne de régulation de débit, et le débit de gaz d’échappement dans la ligne de recirculation est mesuré par au moins un organe de mesure de débit équipant le dispositif d’acheminement.
L’invention a notamment pour but d’améliorer la tenue de l’organe de mesure de débit.
A cet effet, l’invention a notamment pour objet un dispositif de refroidissement d’au moins un organe de mesure de débit de gaz d’échappement recirculés issus d’un moteur thermique, caractérisé en ce qu’il comporte un boîtier délimitant une enceinte de circulation d’air, le boîtier comprenant une ouverture d’arrivée d’air destinée à être connectée à une admission d’air, et une ouverture de sortie d’air destinée à être connectée au moteur thermique, le dispositif de refroidissement comportant un dispositif d’acheminement de gaz d’échappement logé au moins en partie dans l’enceinte, le dispositif d’acheminement de gaz d’échappement comportant l’au moins un organe de mesure de débit de gaz d’échappement, chaque organe de mesure de débit étant logé intégralement dans l’enceinte du boîtier.
Les organes de mesure de l’état de la technique étant destinés à mesurer le débit des gaz d’échappement, ils sont généralement soumis à des hautes températures (qui sont d’une part la température des gaz d’échappement recirculés et d’autre part la température ambiante dans le compartiment moteur). Or, les inventeurs ont constaté que la tenue des organes de mesures de débit diminue lorsque la température devient trop élevée, notamment supérieure à 100°C.
L’invention vise à refroidir les organes de mesure à moindre coût et de manière efficace.
En logeant intégralement les organes de mesure dans l’enceinte du boîtier de refroidissement, ces organes de mesure sont refroidis par l’air circulant dans ce boîtier de refroidissement. Il en résulte que leur durée de vie est améliorée.
Un dispositif de refroidissement selon l’invention peut en outre comporter l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou selon toutes combinaisons techniquement envisageables.
- Chaque organe de mesure de débit est formé par un émetteur d’ultrasons ou un récepteur d’ultrasons.
- Le dispositif d’acheminement comporte une vanne de régulation de débit, la vanne de régulation étant logée à l’intérieur de l’enceinte du boîtier.
- Le dispositif d’acheminement comporte une vanne de régulation de débit, la vanne de régulation étant logée à l’extérieur de l’enceinte du boîtier, en amont ou en aval de ce boîtier.
- La vanne de régulation de débit est agencée en amont de chaque organe de mesure de débit.
- La vanne de régulation de débit est agencée en aval de chaque organe de mesure de débit.
- Le dispositif d’acheminement comporte une conduite tubulaire de circulation de gaz d’échappement, qui est connectée au boîtier par emboîtement dans un orifice de réception de la conduite tubulaire.
- Le dispositif de refroidissement comporte une conduite aval connectée à l’ouverture de sortie, la conduite de circulation traversant l’enceinte et étant prolongée par une conduite de sortie venant déboucher dans la conduite aval.
- La conduite de circulation débouche dans l’enceinte.
L’invention concerne également une ligne d’admission d’air, comportant une admission d’air, caractérisé en ce qu’elle comporte un dispositif de refroidissement tel que défini précédemment, dont l’ouverture d’arrivée d’air est connectée à l’admission d’air.
Différents aspects et avantages de l’invention seront mis en lumière dans la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux figures annexées, parmi lesquelles:
- La figure 1 est une vue en perspective d’un dispositif de refroidissement selon un exemple de mode de réalisation de l’invention, dont le boîtier n’est représenté que partiellement afin de montrer l’intérieur de ce boîtier;
- La figure 2 est une vue schématique du dispositif de refroidissement de la figure 1;
- La figure 3 est une vue schématique d’un dispositif de refroidissement selon un deuxième exemple de mode de réalisation de l’invention;
- La figure 4 est une vue schématique d’un dispositif de refroidissement selon un troisième exemple de mode de réalisation de l’invention;
- La figure 5 est une vue schématique d’un dispositif de refroidissement selon un quatrième exemple de mode de réalisation de l’invention
On a représenté sur, la figure 1, un dispositif 10 de refroidissement d’organe de mesure de débit de gaz d’échappement recirculés issus d’un moteur thermique.
Le dispositif de refroidissement 10 comporte un boîtier 12, délimitant une enceinte 14 de circulation d’air.
Le boîtier 12 comporte une ouverture d’arrivée d’air 16, destinée à être connectée à une admission d’air au moyen de conduites amont 17, et une ouverture de sortie d’air 18 destinée à être connectée au moteur thermique au moyen de conduites aval 19, afin d’alimenter celui-ci en air. On notera que, dans la présente description, les termes «amont» et «aval» sont considérés en fonction du sens d’écoulement d’un fluide, ici l’air circulant dans l’enceinte 14.
Le dispositif de refroidissement 10 comporte par ailleurs un dispositif 20 d’acheminement de gaz d’échappement, logé au moins en partie dans l’enceinte 14. Ce dispositif d’acheminement 20 est destiné à équiper une ligne de recirculation des gaz d’échappement.
Le dispositif d’acheminement 20 comporte une conduite tubulaire 22, agencée en aval de conduites de recirculation issues du moteur thermique. Ainsi, une partie des gaz d’échappement issus du moteur thermique sont dirigés vers le dispositif d’acheminement 20. Comme indiqué précédemment, dans la présente description, les termes «amont» et «aval» sont considérés en fonction du sens d’écoulement d’un fluide. Ici, le fluide est le gaz d’échappement circulant dans la conduite tubulaire 22.
La conduite tubulaire 22 s’étend au moins en partie dans l’enceinte 14. Ainsi, cette conduite tubulaire 22 est par exemple emboîtée dans un orifice 23 de réception de cette conduite, ménagé dans le boitier 12.
Le dispositif d’acheminement 20 comporte au moins un organe 24 de mesure de débit de gaz d’échappement. Plus particulièrement, le dispositif d’acheminement 20 comporte au moins deux organes de mesure de débit 24, de préférence quatre organes de mesure de débit 24, agencés pour mesurer un débit de gaz d’échappement circulant dans la conduite tubulaire 22.
Le dispositif d’acheminement 20 comporte des éléments d’alimentation électrique. Plus particulièrement, chaque organe de mesure 24 est alimenté par un élément d’alimentation respectif. Ces éléments d’alimentation sont par exemple raccordés à un élément d’arrivée d’alimentation générale, lui-même destiné à être connecté à une source d’électricité.
Avantageusement, les organes de mesure de débit 24 comportent au moins un émetteur ultrasonique et au moins un récepteur ultrasonique associé à cet émetteur ultrasonique.
Plus particulièrement, les organes de mesure de débit 24 comportent deux émetteurs ultrasoniques et deux récepteurs ultrasoniques, chacun associé à l’un respectif des émetteurs ultrasoniques. Les émetteurs et les récepteurs forment donc des couples. L’émetteur et le récepteur de chaque couple sont alignés l’un en regard de l’autre, le long d’un axe propre à ce couple.
On notera que, de préférence, chaque organe de mesure 24 est formé par un transducteur pouvant jouer le rôle d’émetteur ou de récepteur.
L’émetteur et le récepteur de chaque couple sont généralement agencés l’un en regard de l’autre, de part et d’autre de la conduite tubulaire 22. Ainsi, les gaz d’échappement circulent entre cet émetteur et ce récepteur. L’émetteur émet des ultrasons, qui sont reçus par le récepteur. La durée entre l’émission et la réception dépend du flux de gaz d’échappement circulant entre l’émetteur et le récepteur. Il est ainsi possible de déterminer le flux de gaz d’échappement en fonction de cette durée mesurée, de manière connue en soi.
Conformément à l’invention, chaque organe de mesure de débit 24 est logé intégralement dans l’enceinte 14 du boîtier 12 de refroidissement. Par «logé intégralement», on entend que tous les composants de l’organe de mesure 24 sont logés dans l’enceinte, à savoir sa partie mesurante et sa partie électronique. Bien entendu, les organes de mesure 24 restent portés par la conduite tubulaire 22, pour mesurer le flux de gaz dans cette conduite tubulaire 22.
Avantageusement, la conduite tubulaire 22 comporte des ouvertures latérales traversantes, à travers lesquelles passent les organes de mesure 24. Ainsi, chaque organe de mesure 24 présente une extrémité tournée vers le flux de gaz d’échappement circulant dans la conduite tubulaire 22, et une extrémité dépassant hors de la conduite tubulaire 22, dans l’enceinte 14.
On notera que le boîtier 12 est de préférence conformé pour diriger le flux d’air entrant vers les organes de mesure 24. Ainsi, les organes de mesure 24 sont agencés dans le prolongement de l’orifice d’arrivée d’air 16, comme cela est représenté sur la figure 1.
Comme cela est notamment représenté sur la figure 2, conformément au premier mode de réalisation, la conduite tubulaire 22 débouche (à une extrémité aval) dans l’enceinte 14. Ainsi, le gaz d’échappement recirculé est mélangé à l’air directement dans l’enceinte 14 avant d’être envoyé vers le moteur thermique.
Conformément à ce premier mode de réalisation la conduite tubulaire 22 est connectée, à une extrémité amont 26, à une conduite d’arrivée de gaz d’échappement 28. Cette connexion est par exemple réalisée par emboîtement de l’extrémité amont 26 de la conduite tubulaire 22 dans la conduite d’arrivée 28.
Il est à noter que la ligne de recirculation comporte de manière classique une vanne de régulation de flux 30 pour réguler le flux circulant dans la conduite tubulaire 22. Conformément à ce premier mode de réalisation, la vanne de régulation 30 est agencée dans la conduite d’arrivée 28, en amont de la connexion avec la conduite tubulaire 22.
La vanne de régulation 30 pourrait être agencée à d’autres emplacements, conformément à des variantes qui seront ultérieurement décrites.
On a représenté, sur la figure 3, un dispositif de refroidissement 10 selon un deuxième exemple de mode de réalisation. Sur cette figure, les éléments analogues à ceux des figures précédentes sont désignés par des références identiques.
Conformément à ce deuxième mode de réalisation, la conduite tubulaire 22 est solidaire de la conduite d’arrivée 28. Par exemple, la conduite tubulaire 22 et la conduite d’arrivée 28 forment ensemble une seule conduite d’un seul tenant. En variante, la conduite tubulaire 22 est soudée à la conduite d’arrivée 28.
On notera que, comme dans le premier mode de réalisation, la conduite tubulaire 22 débouche dans l’enceinte 14.
On a représenté, sur la figure 4, un dispositif de refroidissement 10 selon un troisième exemple de mode de réalisation. Sur cette figure, les éléments analogues à ceux des figures précédentes sont désignés par des références identiques.
Conformément à ce troisième mode de réalisation, la conduite tubulaire 22 ne débouche pas dans l’enceinte 14, mais la traverse de part en part, de sorte que les organes de mesure 24 restent logés dans l’enceinte 14.
La conduite tubulaire 22 est alors prolongée par une conduite de sortie 32. Cette conduite de sortie 32 est destinée à déboucher en aval de l’enceinte 14, par exemple dans la conduite aval 19.
La conduite tubulaire 22 est par exemple solidaire de la conduite de sortie 32. Par exemple, la conduite tubulaire 22 et la conduite de sortie 32 forment ensemble une seule conduite d’un seul tenant. En variante, la conduite tubulaire 22 est soudée à la conduite de sortie 32.
Conformément à une variante, la conduite tubulaire 22 pourrait être emboîtée à son extrémité aval dans la conduite de sortie 32.
Par ailleurs, conformément à ce troisième mode de réalisation, la conduite tubulaire 22 est solidaire de la conduite d’arrivée 28. Par exemple, la conduite tubulaire 22 et la conduite d’arrivée 28 forment ensemble une seule conduite d’un seul tenant. En variante, la conduite tubulaire 22 est soudée à la conduite d’arrivée 28.
Conformément à une variante, la conduite tubulaire 22 pourrait être emboîtée à son extrémité amont dans la conduite d’arrivée 28.
On a représenté, sur la figure 5, un dispositif de refroidissement 10 selon un quatrième exemple de mode de réalisation. Sur cette figure, les éléments analogues à ceux des figures précédentes sont désignés par des références identiques.
Conformément à ce quatrième mode de réalisation, la conduite tubulaire 22 débouche dans l’enceinte 14, comme dans le premier mode de réalisation.
Par ailleurs, la vanne de régulation 30 est logée dans l’enceinte 14. Ainsi, la vanne de régulation 30 est elle aussi refroidie grâce à l’air circulant dans l’enceinte 14.
Dans cet exemple, la vanne de régulation 30 est en amont des organes de régulation 24. Toutefois, on peut en variante agencer la vanne de régulation 30 en aval des organes de régulation 24, notamment à l’extrémité aval de la conduite tubulaire 22.
Dans l’exemple décrit, la conduite tubulaire 22 est solidaire de la conduite d’arrivée 28 (comme dans le deuxième mode de réalisation) mais elle pourrait en variante être emboîtée dans la conduite d’arrivée 28 (comme dans le premier mode de réalisation).
On notera que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits, et pourrait présenter diverses variantes envisageables.
Par exemple, en variante du troisième mode de réalisation, la vanne de régulation 30 pourrait être agencée en aval de l’enceinte 14, sur la conduite de sortie 32.
De même, en variante du troisième mode de réalisation, la vanne de régulation 30 pourrait être agencée dans l’enceinte 14, en amont des organes de mesure 24 ou en aval de ces organes de mesure 24.

Claims (10)

  1. Dispositif (10) de refroidissement d’au moins un organe (24) de mesure de débit de gaz d’échappement recirculés issus d’un moteur thermique, caractérisé en ce qu’il comporte un boîtier (12) délimitant une enceinte (14) de circulation d’air, le boîtier (12) comprenant une ouverture (16) d’arrivée d’air destinée à être connectée à une admission d’air, et une ouverture (18) de sortie d’air destinée à être connectée au moteur thermique, le dispositif de refroidissement (10) comportant un dispositif (20) d’acheminement de gaz d’échappement logé au moins en partie dans l’enceinte (14), le dispositif d’acheminement de gaz d’échappement (20) comportant l’au moins un organe (24) de mesure de débit de gaz d’échappement, chaque organe de mesure de débit (24) étant logé intégralement dans l’enceinte (14) du boîtier (12).
  2. Dispositif de refroidissement (10) selon la revendication 1, dans lequel chaque organe de mesure de débit (24) est formé par un émetteur d’ultrasons ou un récepteur d’ultrasons.
  3. Dispositif de refroidissement (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le dispositif d’acheminement (20) comporte une vanne de régulation de débit (30), la vanne de régulation (30) étant logée à l’intérieur de l’enceinte (14) du boîtier (12).
  4. Dispositif de refroidissement (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le dispositif d’acheminement (20) comporte une vanne de régulation de débit (30), la vanne de régulation (30) étant logée à l’extérieur de l’enceinte (14) du boîtier (12), en amont ou en aval de ce boîtier (12).
  5. Dispositif de refroidissement (10) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel la vanne de régulation (30) de débit est agencée en amont de chaque organe de mesure de débit (24).
  6. Dispositif de refroidissement (10) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel la vanne de régulation de débit (30) est agencée en aval de chaque organe de mesure de débit (24).
  7. Dispositif de refroidissement (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif d’acheminement (20) comporte une conduite tubulaire (22) de circulation de gaz d’échappement, qui est connectée au boîtier (12) par emboîtement dans un orifice (23) de réception de la conduite tubulaire (22).
  8. Dispositif de refroidissement (10) selon la revendication 7, comportant une conduite aval (19) connectée à l’ouverture de sortie (18), la conduite de circulation (22) traversant l’enceinte (14) et étant prolongée par une conduite de sortie (32) venant déboucher dans la conduite aval (19).
  9. Dispositif de refroidissement (10) selon la revendication 7, dans lequel la conduite de circulation (22) débouche dans l’enceinte (14).
  10. Ligne d’admission d’air, comportant une admission d’air, caractérisé en ce qu’elle comporte un dispositif de refroidissement (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dont l’ouverture d’arrivée d’air (16) est connectée à l’admission d’air.
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