WO2005045224A2 - Dispositif et procede de regulation thermique de gaz d’echappement recircules de vehicule automobile - Google Patents

Dispositif et procede de regulation thermique de gaz d’echappement recircules de vehicule automobile Download PDF

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WO2005045224A2
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Manuel Amaral
William Perrard
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Peugeot Citroen Automobiles S.A.
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Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for thermal regulation of recirculated exhaust gases from a motor vehicle. It applies in particular to the reduction of the quantity of nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gases discharged into the environment by a vehicle with an internal combustion engine, in particular of the Diesel type. It is known to reduce the quantity of nitrogen oxides emitted by a vehicle by trapping these oxides using catalysis / reduction means arranged in the exhaust line of the vehicle. It is also known to reduce the amount of nitrogen oxides emitted by a vehicle using means reducing the production of these oxides at the source. In fact, the production of nitrogen oxides is linked in particular to the temperature of the gas mixture introduced into the cylinders of the thermal engine of the vehicle.
  • NOx nitrogen oxides
  • the gas mixture introduced into the cylinders notably comprises intake air and, where appropriate, exhaust gases recirculated with the intake air. These exhaust gases are commonly called EGR (Exhaust Gas Recycling) exhaust gases.
  • EGR Exhaust Gas Recycling
  • EP-A-1 091 113 describes a device for thermal regulation of recirculated exhaust gases, of the aforementioned type, further comprising additional means of heat exchange between the recirculated exhaust gases and a refrigerant-carrying fluid.
  • the main heat exchange means comprise a recirculated gas / coolant exchanger connected to a coolant circuit for cooling the vehicle engine. Furthermore, the fluid, which by means of additional means is in heat exchange with the recirculated exhaust gases, conveys frigories coming from a radiator forming a liquid / air heat exchanger.
  • EP-A-1 091 113 mainly deals with the optimization of the size of the cooling means of the recirculated exhaust gases without being concerned specifically with the decrease in production of nitrogen oxides.
  • the object of the invention is in particular to propose a device for thermal regulation of recirculated exhaust gases, of the type described in EP-A-1 091 113, which is more efficient than those already known in particular with regard to the reduction of production of nitrogen oxides.
  • the subject of the invention is a device for thermal regulation of recirculated exhaust gases, of the aforementioned type, characterized in that the fluid, which by means of the additional means is in heat exchange with the exhaust gases.
  • recirculated exhaust conveys frigories coming from a cold source of heat pump
  • the additional means of heat exchange between the recirculated gases and the fluid conveying frigories coming from a cold source of heat pump make it possible to effectively cool the recirculated gases especially in the most critical engine operating conditions for the production of nitrogen oxides.
  • the main and additional heat exchange means are connected in series in a circuit of recirculated exhaust gases; - The main heat exchange means are connected upstream of the additional heat exchange means, considering the direction of flow of the recirculated exhaust gases;
  • the cold source of the heat pump comprises at least a first refrigerant / heat transfer fluid heat exchanger, called the first evaporator, this first evaporator supplying the frigories to the recirculated gases;
  • the cold source of the heat pump further comprises a second refrigerant / heat transfer fluid heat exchanger, said second evaporator, the first and second evaporators being housed in different compartments of the vehicle; -
  • the first evaporator is housed in an engine compartment of the motor vehicle;
  • the second evaporator is a refrigerant / air heat exchanger and is housed in an air conditioning unit of the motor vehicle;
  • the first evaporator is a recirculated gas / refrigerant exchange
  • the invention also relates to a method for the thermal regulation of recirculated exhaust gases by means of a device as defined above, the exhaust gases being emitted by a heat engine of the vehicle, characterized in that , the main heat exchange means being activated, the additional heat exchange means are activated as a function of the value of at least one parameter chosen from the set of parameters comprising the content of nitrogen oxides in the gases d , exhaust gas temperature, coolant temperature, engine torque and engine speed.
  • the set of parameters also includes an operating state of the air conditioning unit.
  • FIG. 1 shows a thermal regulation device for a motor vehicle according to a first embodiment of the invention, designated by the general reference 10.
  • This device 10 is intended to regulate the temperature of recirculated exhaust gases circulating in a circuit 12, more particularly for cooling these recirculated gases.
  • the recirculated exhaust gases are intended to be mixed by means known per se with the intake air of a heat engine of the vehicle, in particular of the Diesel type.
  • two members are said to be thermally coupled together when they exchange heat between them by means of a suitable heat exchanger.
  • the thermal regulation device 10 comprises main means of heat exchange between the recirculated gases circulating in the circuit 12 and a heat transfer liquid circulating in a main circuit 14.
  • the main means of heat exchange include a main exchanger 16 recirculated gases / coolant connected to the circuit 12 of recirculated gases and to the main circuit 14 of coolant.
  • the exchanger 16 therefore thermally couples the circuits 12, 14.
  • the heat transfer liquid of the circuit 14 participates in the cooling of the heat engine of the vehicle.
  • the thermal regulation device 10 also comprises a heat pump 18 comprising a refrigerant circuit 20, of the compression type, taking calories from a cold source 22 to transfer them, at least partially, to a hot source 24.
  • a heat pump 18 comprising a refrigerant circuit 20, of the compression type, taking calories from a cold source 22 to transfer them, at least partially, to a hot source 24.
  • the cold 22 and hot 24 sources are connected together by a compressor 26 (of electrical or mechanical type).
  • the refrigerant vaporizes in removing heat from the cold source 22.
  • the compressor 26 sucks the vaporized fluid and delivers it to the hot source 24 where it condenses as it cools.
  • the cold source 22 preferably comprises first and second refrigerant / heat transfer fluid heat exchangers, called first 28A and second 28B evaporators, connected respectively to two parallel branches 20A, 20B of the refrigerant circuit 20.
  • Each branch 20A, 20B of the refrigerant circuit 20 is provided with an expansion valve 30A, 30B.
  • These expansion valves 30A, 30B connected to the respective branches 20A, 20B upstream of the evaporators 28A, 28B are intended to let the liquid refrigerant pass to these evaporators 28A, 28B by lowering the pressure of the refrigerant.
  • the expansion valves 30A, 30B each comprise a TXV type thermostatic expansion valve (in accordance with English terminology: Thermostatic Expansion Valve) provided with means forming an all-or-nothing valve.
  • the expansion valves 30A, 30B above can be replaced by other means comprising for example calibrated orifices or electronic expansion valves of the EXV type (in accordance with English terminology: Electronic Expansion Valve).
  • the hot source 24 preferably comprises a conventional heat exchanger 31 refrigerant / air arranged in a front face of the vehicle.
  • the first evaporator 28A is connected to the circuit 12 of recirculated exhaust gases and therefore forms a recirculated gas / refrigerant heat exchanger thermally coupling the circuit 12 of recirculated exhaust gases with the first branch 20A of the refrigerant circuit.
  • the first evaporator 28A can participate in the cooling of the recirculated exhaust gases by forming additional means of heat exchange between the recirculated gases and the refrigerant carrying frigories coming from the cold source 22, more particularly from the first evaporator 28A.
  • the main and additional means of heat exchange are connected in series in the circuit 12 of recirculated exhaust gases.
  • the main exchanger 16 is connected upstream of the first evaporator 28A by considering the direction of circulation of the gases in the circuit 12.
  • the first 28A and second 28B evaporators are housed in different compartments of the vehicle.
  • the first evaporator 28A is advantageously housed in an engine compartment M of the vehicle while the second evaporator 28B is housed in an air conditioning unit of the vehicle so as to participate more particularly in the air conditioning of the passenger compartment H of the vehicle.
  • the second evaporator 28B housed in the air conditioning unit is generally a refrigerant / air heat exchanger.
  • the coolant circulating in the circuit 14 is a mixture of water and antifreeze and the refrigerant circulating in the circuit 20 is chosen from a chlorinated and fluorinated derivative of methane or ethane (Freon), a hydrocarbon and ammonia or also chosen from other usual fluids carrying frigories coming from a cold source of heat pump.
  • Reon chlorinated and fluorinated derivative of methane or ethane
  • hydrocarbon and ammonia also chosen from other usual fluids carrying frigories coming from a cold source of heat pump.
  • the recirculated gases circulating in the circuit 12 are cooled by heat exchange with the heat transfer liquid circulating in the circuit 14 for cooling the engine.
  • the additional heat exchange means namely the first evaporator 28A, are activated by activating the compressor 26.
  • the refrigerant at the inlet of the first evaporator 28A is preferably at a pressure of 4 bar and at a temperature of 10 ° C.
  • the refrigerant at the inlet of the first evaporator 28A is preferably at a pressure of 3 bar and at a temperature of 0 ° C.
  • the additional heat exchange means can be activated as a function of the value of one or more parameters chosen from the set of parameters comprising the content of nitrogen oxides in the exhaust gases, the temperature of these exhaust gas, the temperature of the coolant, the torque of the engine, the engine speed and an operating condition of the air conditioning unit.
  • the first activated evaporator 28A brings additional frigories to the recirculated exhaust gases circulating in the circuit 12 so as to lower the temperature of the intake mixture of the heat engine of the vehicle and thus reduce the production of nitrogen oxides.
  • the activation of the first evaporator 28A is only necessary during the phases of use of the vehicle generating a large amount of nitrogen oxides.
  • the expansion valves 30A, 30B make it possible to activate each of the evaporators 28A, 28B independently of one another.
  • FIG. 4 shows a bar diagram comparing the performance of thermal regulation devices respectively according to the first embodiment of the invention and according to the state of the art.
  • FIG. 4 illustrates the performance of a device for thermal regulation of recirculated exhaust gases of a conventional type, for example of the type described in EP-A-1 091 113, in the case where the means main as well as the additional heat exchange means are activated. In this case, the temperature of the recirculated exhaust gases at the outlet of the additional heat exchange means is 150 ° C.
  • the left bar of FIG. 4 illustrates the performance of a device for thermal regulation of recirculated exhaust gases of a conventional type, for example of the type described in EP-A-1 091 113, in the case where the means main as well as the additional heat exchange means are activated. In this case, the temperature of the recirculated exhaust gases at the outlet of the additional heat exchange means is 150 ° C.
  • FIG. 4 illustrates the performance of the thermal regulation device according to the invention in the case where the main heat exchange means, comprising the main exchanger 16, as well as the additional heat exchange means, namely the first evaporator 28A, are activated.
  • the temperature of the recirculated exhaust gases at the outlet of the additional heat exchange means (first evaporator 28A) is 100 ° C.
  • FIG. 4 therefore shows that the invention makes it possible to effectively cool the recirculated gases, in particular under the operating conditions of the engine which are the most critical with regard to the production of nitrogen oxides.
  • a thermal regulation device 10 according to second and third embodiments of the invention respectively. In these Figures 2 and 3, elements similar to those of Figure 1 are designated by identical references.
  • the first evaporator 28A is connected to an intermediate circuit 32 of liquid coolant and therefore forms a refrigerant / coolant heat exchanger thermally coupling the first branch 20A of the refrigerant circuit with the intermediate circuit 32.
  • This circuit 32 is provided with a conventional pump 34.
  • the coolant circulating in the circuit 32 is a mixture of water and antifreeze.
  • the additional heat exchange means comprise an additional exchanger 36 heat transfer liquid / recirculated gases connected to the intermediate circuit 32 and to the circuit 12 of recirculated exhaust gases so as to thermally couple these circuits 32, 12.
  • the main and additional heat exchange means are connected in series in the exhaust gas circuit 12 recirculated, the main exchanger 16 being connected upstream of the first evaporator 28A by considering the direction of circulation of the gases in the circuit 12.
  • the refrigerant circulating in the circuit 20 includes carbon dioxide (CO 2 ).
  • the heat pump 18 is adapted as follows.
  • the refrigerant circuit 20 includes an internal exchanger 38 thermally coupling, on the one hand, a branch of the circuit 20 connecting the outlet of the hot source 24 to the inlet of the first evaporator 28A and, on the other hand, a branch of the circuit 20 connecting the output of the first evaporator 28A to the input of the compressor 26.
  • the refrigerant circuit 20 includes a phase separator or accumulator 40 connecting the output of the first evaporator 28A to the internal exchanger 38.
  • the internal exchanger 38 and the accumulator or phase separator 40 are conventional members usually used in a heat pump using carbon dioxide as a refrigerant.
  • the cold source of the thermal regulation device 10 according to the invention may comprise only one evaporator, namely an evaporator participating in the cooling of the recirculated exhaust gases.

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Abstract

Ce dispositif comprend des moyens principaux (16) d'échange thermique entre les gaz recirculés et un liquide caloporteur et des moyens supplémentaires (28A) d'échange thermique entre les gaz recirculés et un fluide véhiculant des frigories provenant d'une source froide (22) de pompe à chaleur (18). De préférence, la source froide (22) de la pompe à chaleur comprend au moins un premier échangeur thermique (28A) fluide frigorigène/fluide caloporteur, dit premier évaporateur, ce premier évaporateur (28A) fournissant les frigories aux gaz recirculés.

Description

Dispositif et procédé de régulation thermique de gaz d'échappement recirculés de véhicule automobile.
La présente invention concerne un dispositif et un procédé de régulation thermique de gaz d'échappement recirculés de véhicule automobile. Elle s'applique en particulier à la réduction de la quantité d'oxydes d'azote (NOx) contenue dans les gaz d'échappement rejetés dans l'environnement par un véhicule à moteur thermique, notamment de type Diesel. Il est connu de réduire la quantité d'oxydes d'azote émis par un véhicule en piégeant ces oxydes à l'aide de moyens de catalyse/réduction disposés dans la ligne d'échappement du véhicule. Il est également connu de réduire la quantité d'oxydes d'azote émis par un véhicule à l'aide de moyens réduisant la production de ces oxydes à la source. En effet, la production d'oxydes d'azote est liée notamment à la température du mélange de gaz introduit dans les cylindres du moteur thermique du véhicule. Plus la température du mélange est élevée, plus la production d'oxydes d'azote est importante. Le mélange de gaz introduit dans les cylindres comprend notamment de l'air d'admission et, le cas échéant, des gaz d'échappement remis en circulation avec l'air d'admission. Ces gaz d'échappement sont communément appelés gaz d'échappement recirculés EGR (Exhaust Gaz Recycling). En abaissant la température des gaz recirculés on abaisse la température du mélange de gaz introduit dans les cylindres ce qui réduit d'autant la production d'oxydes d'azote. Pour réduire la température des gaz recirculés, on a déjà proposé dans l'état de la technique un dispositif de régulation thermique de gaz d'échappement recirculés de véhicule automobile, du type comprenant des moyens principaux d'échange thermique entre les gaz d'échappement recirculés et un liquide caloporteur. Habituellement, ces moyens principaux d'échange thermique comprennent un échangeur gaz recirculés/liquide caloporteur raccordé à un circuit de liquide caloporteur de refroidissement du moteur thermique. Toutefois, de nouvelles réglementations exigent de réduire davantage les émissions d'oxydes d'azote vers l'atmosphère. Or, les moyens principaux d'échange thermique classiques ne permettent pas de limiter suffisamment la production de ces oxydes, pour le moins dans certaines conditions d'utilisation du véhicule, et requièrent des moyens supplémentaires de post-traitement. EP-A-1 091 113 décrit un dispositif de régulation thermique de gaz d'échappement recirculés, du type précité, comprenant de plus des moyens supplémentaires d'échange thermique entre les gaz d'échappement recirculés et un fluide véhiculant des frigories. Dans EP-A-1 091 113, les moyens principaux d'échange thermique comprennent un όchangeur gaz recirculés/liquide caloporteur raccordé à un circuit de liquide caloporteur de refroidissement du moteur du véhicule. Par ailleurs, le fluide, qui par l'intermédiaire des moyens supplémentaires est en échange thermique avec les gaz d'échappement recirculés, véhicule des frigories provenant d'un radiateur formant un échangeur thermique liquide/air. EP-A-1 091 113 traite essentiellement de l'optimisation de l'encombrement des moyens de refroidissement des gaz d'échappement recirculés sans s'intéresser précisément à la baisse de production des oxydes d'azote. L'invention a notamment pour but de proposer un dispositif de régulation thermique de gaz d'échappement recirculés, du type décrit dans EP-A-1 091 113, qui soit plus performant que ceux déjà connus notamment à l'égard de la réduction de production d'oxydes d'azote. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de régulation thermique de gaz d'échappement recirculés, du type précité, caractérisé en ce que le fluide, qui par l'intermédiaire des moyens supplémentaires est en échange thermique avec les gaz d'échappement recirculés, véhicule des frigories provenant d'une source froide de pompe à chaleur Les moyens supplémentaires d'échange thermique entre les gaz recirculés et le fluide véhiculant des frigories provenant d'une source froide de pompe à chaleur permettent de refroidir efficacement les gaz recirculés notamment dans les conditions de fonctionnement du moteur les plus critiques à l'égard de la production des oxydes d'azote. Suivant d'autres caractéristiques optionnelles de ce dispositif : - les moyens principaux et supplémentaires d'échange thermique sont raccordés en série dans un circuit de gaz d'échappement recirculés ; - les moyens principaux d'échange thermique sont raccordés en amont des moyens supplémentaires d'échange thermique, en considérant le sens d'écoulement des gaz d'échappement recirculés ; - la source froide de la pompe à chaleur comprend au moins un premier échangeur thermique fluide frigorigène/fluide caloporteur, dit premier évaporateur, ce premier évaporateur fournissant les frigories aux gaz recirculés ; - la source froide de la pompe à chaleur comprend de plus un second échangeur thermique fluide frigorigène/fluide caloporteur, dit second évaporateur, les premier et second évaporateurs étant logés dans des compartiments différents du véhicule ; - le premier évaporateur est logé dans un compartiment moteur du véhicule automobile ; - le second évaporateur est un échangeur thermique fluide frigorigène/air et est logé dans un groupe de climatisation du véhicule automobile ; - le premier évaporateur est un échangeur gaz recirculés /fluide frigorigène formant les moyens supplémentaires d'échange thermique ; - le premier évaporateur est un échangeur fluide frigorigène/liquide caloporteur, ce liquide caloporteur circulant dans un circuit intermédiaire, les moyens supplémentaires d'échange thermique comprenant un échangeur liquide caloporteur/gaz recirculés raccordé au circuit intermédiaire ; - le fluide frigorigène est choisi parmi un dérivé chloré et fluoré du méthane ou de l'éthane (Fréon), un hydrocarbure, l'ammoniac et le dioxyde de carbone ; - les moyens principaux d'échange thermique comprennent un échangeur gaz recirculés/liquide caloporteur raccordé à un circuit de liquide caloporteur de refroidissement d'un moteur du véhicule. L'invention a également pour objet un procédé pour la régulation thermique de gaz d'échappement recirculés au moyen d'un dispositif tel que défini ci-dessus, les gaz d'échappement étant émis par un moteur thermique du véhicule, caractérisé en ce que, les moyens principaux d'échange thermique étant activés, on active les moyens supplémentaires d'échange thermique en fonction de la valeur d'au moins un paramètre choisi parmi l'ensemble de paramètres comprenant la teneur en oxydes d'azote dans les gaz d'échappement, la température des gaz d'échappement, la température du liquide caloporteur, le couple du moteur et le régime du moteur. Suivant une autre caractéristique optionnelle de ce procédé, l'ensemble de paramètres comprend également un état de fonctionnement du groupe de climatisation. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : - les figures 1 à 3 sont des vues schématiques d'un dispositif de régulation thermique de gaz d'échappement recirculés selon trois modes de réalisation de l'invention ; - la figure 4 est un diagramme à barres comparant les performances de dispositifs de régulation thermique respectivement selon le premier mode de réalisation de l'invention et selon l'état de la technique. On a représenté sur la figure 1 un dispositif de régulation thermique pour véhicule automobile selon un premier mode de réalisation de l'invention, désigné par la référence générale 10. Ce dispositif 10 est destiné à réguler la température de gaz d'échappement recirculés circulant dans un circuit 12, plus particulièrement à refroidir ces gaz recirculés. Les gaz d'échappement recirculés sont destinés à être mélangés à l'aide de moyens connus en soi à de l'air d'admission d'un moteur thermique du véhicule, notamment de type Diesel. Dans ce qui suit, deux organes sont dits couplés thermiquement entre eux lorsqu'ils échangent de la chaleur entre eux au moyen d'un échangeur thermique approprié. Afin notamment de refroidir les gaz d'échappement recirculés, le dispositif de régulation thermique 10 comprend des moyens principaux d'échange thermique entre les gaz recirculés circulant dans le circuit 12 et un liquide caloporteur circulant dans un circuit principal 14. Les moyens principaux d'échange thermique comprennent un échangeur principal 16 gaz recirculés/liquide caloporteur raccordé au circuit 12 de gaz recirculés et au circuit principal 14 de liquide caloporteur. L'échangeur 16 couple donc thermiquement les circuits 12, 14. De préférence, le liquide caloporteur du circuit 14 participe au refroidissement du moteur thermique du véhicule. Le dispositif de régulation thermique 10 comprend également une pompe à chaleur 18 comportant un circuit 20 de fluide frigorigène, du type à compression, prélevant des calories d'une source froide 22 pour les transférer, au moins partiellement, vers une source chaude 24. On notera que les sens de circulation des fluides dans les circuits 12, 14 et 20 sont indiqués par des flèches sur la figure 1. Les sources froide 22 et chaude 24 sont raccordées entre elles par un compresseur 26 (de type électrique ou mécanique). Le fluide frigorigène se vaporise en enlevant de la chaleur à la source froide 22. Le compresseur 26 aspire le fluide vaporisé et le refoule vers la source chaude 24 où il se condense en se refroidissant. La source froide 22 comprend de préférence des premier et second échangeurs thermiques fluide frigorigène/fluide caloporteur, dits premier 28A et second 28B évaporateurs, raccordés respectivement à deux branches parallèles 20A, 20B du circuit 20 de fluide frigorigène. Chaque branche 20A, 20B du circuit 20 de fluide frigorigène est munie d'une vanne de détente 30A, 30B. Ces vannes de détente 30A, 30B raccordées aux branches respectives 20A, 20B en amont des évaporateurs 28A, 28B sont destinées à laisser passer le fluide frigorigène liquide vers ces évaporateurs 28A, 28B en abaissant la pression du fluide frigorigène. De préférence, les vannes de détente 30A, 30B comprennent chacune un détendeur thermostatique de type TXV (conformément à la terminologie anglaise : Thermostatic Expansion Valve) muni de moyens formant vanne tout ou rien. En variante, les vannes de détente 30A, 30B ci dessus peuvent être remplacées par d'autres moyens comprenant par exemple des orifices calibrés ou des détendeurs électroniques de type EXV (conformément à la terminologie anglaise : Electronic Expansion Valve). La source chaude 24 comprend de préférence un échangeur thermique classique 31 fluide frigorigène/air agencé dans une face avant du véhicule. Dans le premier mode de réalisation de l'invention, le premier évaporateur 28A est raccordé au circuit 12 de gaz d'échappement recirculés et forme donc un échangeur thermique gaz recirculés/fluide frigorigène couplant thermiquement le circuit 12 de gaz d'échappement recirculés avec la première branche 20A du circuit de fluide frigorigène. Ainsi, le premier évaporateur 28A peut participer au refroidissement des gaz d'échappement recirculés en formant des moyens supplémentaires d'échange thermique entre les gaz recirculés et le fluide frigorigène véhiculant des frigories provenant de la source froide 22, plus particulièrement du premier évaporateur 28A. On notera que les moyens principaux et supplémentaires d'échange thermique, plus particulièrement l'échangeur principal 16 et le premier évaporateur 28A, sont raccordés en série dans le circuit 12 de gaz d'échappement recirculés. De préférence, comme cela est représenté sur la figure 1 , dans le circuit 12 de gaz d'échappement recirculés, l'échangeur principal 16 est raccordé en amont du premier évaporateur 28A en considérant le sens de circulation des gaz dans le circuit 12. Le cas échéant, les premier 28A et second 28B évaporateurs sont logés dans des compartiments différents du véhicule. Ainsi, le premier évaporateur 28A est logé avantageusement dans un compartiment moteur M du véhicule alors que le second évaporateur 28B est logé dans un groupe de climatisation du véhicule de façon à participer plus particulièrement à la climatisation de l'habitacle H du véhicule. Le second évaporateur 28B logé dans le groupe de climatisation est généralement un échangeur thermique fluide frigorigène/air. De préférence, dans le premier mode de réalisation de l'invention, le liquide caloporteur circulant dans le circuit 14 est un mélange d'eau et d'antigel et le fluide frigorigène circulant dans le circuit 20 est choisi parmi un dérivé chloré et fluoré du méthane ou de l'éthane (Fréon), un hydrocarbure et l'ammoniaque ou encore choisi parmi d'autres fluides habituels véhiculant des frigories provenant d'une source froide de pompe à chaleur . On précisera ci-dessous les principaux aspects liés à l'invention du fonctionnement du dispositif de régulation thermique 10. Généralement, dans les conditions habituelles d'utilisation du véhicule et de fonctionnement du moteur, les moyens principaux d'échange thermique, comprenant l'échangeur principal 16, sont activés en permanence. Ainsi, les gaz recirculés circulant dans le circuit 12 sont refroidis par échange thermique avec le liquide caloporteur circulant dans le circuit 14 de refroidissement du moteur. Dès que la teneur en oxydes d'azote dans les gaz d'échappement émis par le véhicule dépasse un seuil prédéterminé, on active les moyens supplémentaires d'échange thermique, à savoir le premier évaporateur 28A, en activant le compresseur 26. Dans le cas notamment où le second évaporateur 28B n'est pas activé pour refroidir l'habitacle, le fluide frigorigène à l'entrée du premier évaporateur 28A est, de préférence, à une pression de 4 bar et à une température de 10°C. Dans le cas notamment où le second évaporateur 28B est activé pour refroidir l'habitacle, le fluide frigorigène à l'entrée du premier évaporateur 28A est, de préférence, à une pression de 3 bar et à une température de 0°C. En variante, les moyens supplémentaires d'échange thermique peuvent être activés en fonction de la valeur d'un ou plusieurs paramètres choisis parmi l'ensemble de paramètres comprenant la teneur en oxydes d'azote dans les gaz d'échappement, la température de ces gaz d'échappement, la température du liquide caloporteur, le couple du moteur thermique, le régime de ce moteur et un état de fonctionnement du groupe de climatisation. Le premier évaporateur 28A activé apporte des frigories supplémentaires aux gaz d'échappement recirculés circulant dans le circuit 12 de façon à abaisser la température du mélange d'admission du moteur thermique du véhicule et ainsi réduire la production d'oxydes d'azote. L'activation du premier évaporateur 28A n'est nécessaire que pendant les phases d'utilisation du véhicule engendrant une quantité d'oxydes d'azote importante. On notera que les vannes de détente 30A, 30B permettent d'activer chacun des évaporateurs 28A, 28B indépendamment l'un de l'autre. On a représenté sur la figure 4 un diagramme à barres comparant les performances de dispositifs de régulation thermique respectivement selon le premier mode de réalisation de l'invention et selon l'état de la technique. Ce diagramme représente les résultats d'essais au cours desquels on à mesuré la température des gaz d'échappement émis par un véhicule en phase d'accélération entre 100 et 120 km/h. Cette phase d'accélération est en effet habituellement génératrice d'une grande quantité d'oxydes d'azote. La barre de droite de la figure 4 illustre les performances d'un dispositif de régulation thermique de gaz d'échappement recirculés d'un type classique, par exemple du type décrit dans EP-A-1 091 113, dans le cas où les moyens principaux ainsi que les moyens supplémentaires d'échange thermique sont activés. Dans ce cas, la température des gaz d'échappement recirculés à la sortie des moyens supplémentaires d'échange thermique est de 150°C. La barre de gauche de la figure 4 illustre les performances du dispositif de régulation thermique selon l'invention dans le cas où les moyens principaux d'échange thermique, comprenant l'échangeur principal 16, ainsi que les moyens supplémentaires d'échange thermique, à savoir le premier évaporateur 28A, sont activés. Dans ce cas, la température des gaz d'échappement recirculés à la sortie des moyens supplémentaires d'échange thermique (premier évaporateur 28A) est de 100°C. La figure 4 montre donc que l'invention permet de refroidir efficacement les gaz recirculés notamment dans les conditions de fonctionnement du moteur les plus critiques à l'égard de la production d'oxydes d'azote. Sur les figures 2 et 3, on a représenté un dispositif de régulation thermique 10 selon des deuxième et troisième modes de réalisation de l'invention respectivement. Sur ces figures 2 et 3, les éléments analogues à ceux de la figure 1 sont désignés par des références identiques. Dans le deuxième mode de réalisation de l'invention représenté sur la figure 2, le premier évaporateur 28A est raccordé à un circuit intermédiaire 32 de liquide caloporteur et forme donc un échangeur thermique fluide frigorigène/liquide caloporteur couplant thermiquement la première branche 20A du circuit de fluide frigorigène avec le circuit intermédiaire 32. Ce circuit 32 est muni d'une pompe classique 34. De préférence, le liquide caloporteur circulant dans le circuit 32 est un mélange d'eau et d'antigel. Dans ce cas, les moyens supplémentaires d'échange thermique comprennent un échangeur supplémentaire 36 liquide caloporteur/gaz recirculés raccordé au circuit intermédiaire 32 et au circuit 12 de gaz d'échappement recirculés de manière à coupler thermiquement ces circuits 32, 12. On notera que, comme dans le premier mode de réalisation de l'invention, les moyens principaux et supplémentaires d'échange thermique, plus particulièrement l'échangeur principal 16 et l'échangeur supplémentaire 36, sont raccordés en série dans le circuit 12 de gaz d'échappement recirculés, l'échangeur principal 16 étant raccordé en amont du premier évaporateur 28A en considérant le sens de circulation des gaz dans le circuit 12. Dans le troisième mode de réalisation de l'invention représenté sur la figure 3, le fluide frigorigène circulant dans le circuit 20 comprend du dioxyde de carbone (CO2). Dans ce cas, la pompe à chaleur 18 est adaptée de la façon suivante. Le circuit de fluide frigorigène 20 comporte un échangeur interne 38 couplant thermiquement, d'une part, une branche du circuit 20 reliant la sortie de la source chaude 24 à l'entrée du premier évaporateur 28A et, d'autre part, une branche du circuit 20 reliant la sortie du premier évaporateur 28A à l'entrée du compresseur 26. Par ailleurs, le circuit 20 de fluide frigorigène comporte un séparateur de phase ou accumulateur 40 reliant la sortie du premier évaporateur 28A à l'échangeur interne 38. L'échangeur interne 38 et l'accumulateur ou séparateur de phase 40 sont des organes classiques habituellement utilisés dans une pompe à chaleur utilisant le dioxyde de carbone comme fluide frigorigène. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits ci-dessus. En particulier, la source froide du dispositif de régulation thermique 10 selon l'invention peut ne comporter qu'un seul évaporateur, à savoir un évaporateur participant au refroidissement des gaz d'échappement recirculés.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de régulation thermique de gaz d'échappement recirculés de véhicule automobile, du type comprenant : - des moyens principaux (16) d'échange thermique entre les gaz d'échappement recirculés et un liquide caloporteur, et - des moyens supplémentaires (28A ; 36) d'échange thermique entre les gaz d'échappement recirculés et un fluide véhiculant des frigories, caractérisé en ce que le fluide, qui par l'intermédiaire des moyens supplémentaires (28A ; 36) est en échange thermique avec les gaz d'échappement recirculés, véhicule des frigories provenant d'une source froide (22) de pompe à chaleur (18).
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens principaux (16) et supplémentaires (28A ; 36) d'échange thermique sont raccordés en série dans un circuit (12) de gaz d'échappement recirculés.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens principaux d'échange thermique (16) sont raccordés en amont des moyens supplémentaires d'échange thermique (28A ; 36), en considérant le sens d'écoulement des gaz d'échappement recirculés.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source froide (22) de la pompe à chaleur comprend au moins un premier échangeur thermique (28A) fluide frigorigène/fluide caloporteur, dit premier évaporateur, ce premier évaporateur (28A) fournissant les frigories aux gaz recirculés.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la source froide (22) de la pompe à chaleur comprend de plus un second échangeur thermique (28B) fluide frigorigène/fluide caloporteur, dit second évaporateur, les premier (28A) et second (28B) évaporateurs étant logés dans des compartiments différents (M, H) du véhicule.
6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le premier évaporateur (28A) est logé dans un compartiment moteur (M) du véhicule automobile.
7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le second évaporateur (28B) est un échangeur thermique fluide frigorigène/air et est logé dans un groupe de climatisation du véhicule automobile.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le premier évaporateur (28A) est un échangeur gaz recirculés /fluide frigorigène formant les moyens supplémentaires d'échange thermique.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le premier évaporateur (28A) est un échangeur fluide frigorigène/liquide caloporteur, ce liquide caloporteur circulant dans un circuit intermédiaire (32), les moyens supplémentaires d'échange thermique comprenant un échangeur (36) liquide caloporteur/gaz recirculés raccordé au circuit intermédiaire (32).
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que le fluide frigorigène est choisi parmi un dérivé chloré et fluoré du méthane ou de l'éthane (Fréon), un hydrocarbure, l'ammoniac et le dioxyde de carbone.
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens principaux d'échange thermique comprennent un échangeur (16) gaz recirculés/liquide caloporteur raccordé à un circuit (14) de liquide caloporteur de refroidissement d'un moteur du véhicule.
12. Procédé pour la régulation thermique de gaz d'échappement recirculés au moyen d'un dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, les gaz d'échappement étant émis par un moteur thermique du véhicule, caractérisé en ce que, les moyens principaux d'échange thermique (16) étant activés, on active les moyens supplémentaires d'échange thermique (28A ; 36) en fonction de la valeur d'au moins un paramètre choisi parmi l'ensemble de paramètres comprenant la teneur en oxydes d'azote dans les gaz d'échappement, la température des gaz d'échappement, la température du liquide caloporteur, le couple du moteur et le régime du moteur.
13. Procédé selon la revendication 12 pour la régulation thermique de gaz d'échappement recirculés au moyen d'un dispositif (10) selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'ensemble de paramètres comprend également un état de fonctionnement du groupe de climatisation.
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