WO2009068504A1 - Dispositif et procede de depollution et de chauffage pour vehicule automobile - Google Patents

Dispositif et procede de depollution et de chauffage pour vehicule automobile Download PDF

Info

Publication number
WO2009068504A1
WO2009068504A1 PCT/EP2008/066090 EP2008066090W WO2009068504A1 WO 2009068504 A1 WO2009068504 A1 WO 2009068504A1 EP 2008066090 W EP2008066090 W EP 2008066090W WO 2009068504 A1 WO2009068504 A1 WO 2009068504A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
engine
exhaust gas
exchanger
recirculation
valve
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/066090
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
David Gerard
Philippe Mallet
Bernard Rollet
Cédric Rouaud
Original Assignee
Renault S.A.S.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renault S.A.S. filed Critical Renault S.A.S.
Publication of WO2009068504A1 publication Critical patent/WO2009068504A1/fr

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/14—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system
    • F02M26/16—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system with EGR valves located at or near the connection to the exhaust system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/06—Low pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust downstream of the turbocharger turbine and reintroduced into the intake system upstream of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/17—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system
    • F02M26/21—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system with EGR valves located at or near the connection to the intake system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23—Layout, e.g. schematics
    • F02M26/25—Layout, e.g. schematics with coolers having bypasses
    • F02M26/26—Layout, e.g. schematics with coolers having bypasses characterised by details of the bypass valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/42—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories having two or more EGR passages; EGR systems specially adapted for engines having two or more cylinders
    • F02M26/44—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories having two or more EGR passages; EGR systems specially adapted for engines having two or more cylinders in which a main EGR passage is branched into multiple passages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/14—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system
    • F02M26/15—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system in relation to engine exhaust purifying apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23—Layout, e.g. schematics
    • F02M26/28—Layout, e.g. schematics with liquid-cooled heat exchangers

Definitions

  • the invention relates to a motor vehicle cabin heating system and / or engine components such as engine oil or gearbox, combined with a motorization equipped with solutions for reducing NOx emissions to the engine. exhaust, by EGR (Exhaust Gas Recirculation) low pressure and possibly high pressure.
  • EGR exhaust Gas Recirculation
  • the invention also relates to a method for regulating the heating of the passenger compartment of a motor vehicle.
  • the new engines have reached a level of efficiency such that the transfer of heat from the combustion chambers and from the friction zones of the mechanical elements to each other towards the coolant has become very low.
  • This loss of heat dissipation and therefore thermal power prevents thermal comfort in the passenger compartment in a reasonable time, particularly in low outdoor temperature conditions (about 30 minutes after starting the engine in a very cold environment, for example -18 0 C).
  • She also leads to over-consumption of the vehicle in the start-up and engine warm-up phase.
  • Patent Application FR 2 854 103 discloses an automotive cabin heating system solution comprising a motor coolant circuit, having a heater and an exhaust-coolant exchanger, positioned at the outlet of the exhaust line.
  • a valve makes it possible to define, as required, the quantity of useful exhaust gas at the level of the exhaust gas-liquid exchanger, the remainder of the gases being directed towards a bypass. With such a system, a portion of the heat of the exhaust gas is used to heat the coolant whose heat is then used for heating the cabin via the heater. This solution improves the temperature rise of the cabin during the start-up phase.
  • the object of the invention is to provide a heating system of the passenger compartment of a vehicle and / or components of the engine for a vehicle equipped with a low-pressure EGR pollution device, obviating the drawbacks mentioned above .
  • the invention proposes a system for raising the temperature of an engine and for heating a passenger compartment of a motor vehicle comprising a supercharged engine, an exhaust gas exhaust line and a recirculation duct. low pressure exhaust gas at the inlet of the compressor from the air intake line to the engine, and a heat exchanger on the recirculation channel, the system also comprising a bypass duct connecting a second quilting in upstream of the first tap of the recirculation circuit in the exhaust line to the recirculation duct downstream of the heat exchanger, and a valve device for circulating or not the exhaust gas to the inlet of the compressor passing either through the exchanger is by the bypass duct and / or to circulate the exhaust gas to the outlet of the exhaust line through the bypass duct and the exchanger.
  • the temperature increase system may comprise a first three-way valve at the second tapping and a second three-way valve at the return of the recirculation duct on the air intake duct. upstream of the compressor.
  • the first valve can control the passage or not of the low pressure exhaust gas to the bypass duct, and the second valve can or not control the upstream exhaust gas upstream of the compressor.
  • the heat exchanger may be an exhaust gas exchanger - fluid that heats the coolant and the system may include a heater adapted to heat the air entering the passenger compartment of the motor vehicle and / or a liquid exchanger - oil to heat the engine oil and / or the gearbox.
  • the invention also proposes a method of regulating the temperature of the engine and / or the passenger compartment of a motor vehicle which comprises an initial step of temperature rise in which the water temperature at the outlet of the engine is relatively low and the temperature of the passenger compartment has not yet reached the desired temperature, in which a first valve directs the low pressure exhaust gases to a heat exchanger to heat the cabin by recovering heat from the exhaust gas low pressure and wherein a second valve orients the exhaust gases at the outlet of the heat exchanger to the outlet of the exhaust line, the passage of gases in the exchanger being effected in a first direction.
  • the method of regulating the temperature of the engine and / or the passenger compartment of a motor vehicle may comprise an exhaust gas recirculation stage in which a first valve and a second valve direct the low pressure exhaust gases in uphill the compressor through a heat exchanger in a second direction to heat the cabin by recovering heat from the low pressure exhaust gas.
  • FIG. 1 represents the concept of the invention according to a first mode of operation;
  • Figure 2 shows a second mode of operation of the invention;
  • Figure 3 shows a third embodiment of the invention.
  • an internal combustion engine 1 is supplied with air from an inlet comprising an air filter 2.
  • the engine is supercharged using a compressor 3 located between the air intake and a air intake manifold 5 of the engine 1.
  • a first heat exchanger 4 placed upstream of the intake manifold makes it possible to regulate the air temperature entering the combustion chamber of the engine 1.
  • Combustion gases also called exhaust gases are collected at the output of the engine 1 by an exhaust manifold 6 and then decompressed by the turbine 7 of the turbocharger.
  • Exhaust gas treatment devices are placed downstream of the turbine 7 in order to clean up these gases. These treatment devices may be a catalyst 8 or a particulate filter 9 for example.
  • a return duct 10 of a part of the exhaust gases recirculates upstream of the compressor 3, the exhaust gases coming from a first quilting 11 downstream of the turbine 7.
  • This recirculation principle is also called low-pressure EGR (the EGR designation comes from the Anglo-Saxon Exhaust Gas Recirculation).
  • a second heat exchanger 12 is positioned on the recirculation channel 10 of the exhaust gas of the low-pressure EGR system, downstream of the particulate filter 9. This second heat exchanger 12 is thus positioned in parallel with the various after-treatment devices such as the catalyst 8 and the particulate filter 9 of the exhaust line.
  • the second heat exchanger 12 has the function of cooling the recirculation gas and heating the fluid of the cooling circuit 13 of the vehicle (not shown).
  • the cooling circuit 13 circulates the cooling fluid including the motor 1, the second exchanger 12 and the heater for heating the passenger compartment.
  • the second exchanger 12 is preferably placed in the cooling circuit downstream of the engine 1 and upstream of the heater.
  • the cooling system can also be connected to a heat exchanger with the engine or gearbox oil to help increase the temperature of the oil and reduce the engine consumption during the cold start.
  • the recirculation circuit also comprises a bypass duct 14 of the second heat exchanger 12.
  • This bypass duct 14 is connected to the exhaust line by a second tap 15 on the exhaust line located upstream of the exhaust pipe. first tapping 11 and downstream of the particulate filter 9.
  • the bypass duct 14 opens on the recirculation duct 10 downstream of the exchanger 12.
  • the recirculation circuit comprises first and second three-way valves respectively 16 and 17.
  • the first valve 16 is located at the second tapping 15 for circulating the exhaust gas leaving the particle filter 9 is towards the outlet of the exhaust line or in the bypass 14 of the recirculation circuit 10
  • the second valve 17 is located at the return level of the gas recirculation circuit 10 to the air intake circuit upstream of the compressor 3. This second valve 17 makes it possible to block or not the return of the EGR gases to the inlet.
  • valves 16 and 17 thus make it possible to regulate the quantity of gas to be recirculated with passage or not in the second heat exchanger 12.
  • This valve system is not limiting for the invention and any other valve system can be used to regulate the recirculation of the exhaust gases.
  • a temperature rise phase shown in FIG. 2 when the engine starts under low temperature conditions, the engine outlet water temperature has not yet reached a threshold temperature of, for example, 60 degrees Celsius. the temperature of the passenger compartment has not yet reached a desired temperature, of 21 degrees Celsius for example: the second valve 17 prohibits the recirculation of exhaust gas and the first valve 16 closes the flow of gas outwards and the force towards the second heat exchanger 12 through the bypass duct 14.
  • the hot exhaust gases will make it possible to heat the cooling liquid and or the engine oil and / or the gearbox through the heat exchanger 12, respectively to accelerate the heating of the passenger compartment and / or reduce the consumption of the engine;
  • the EGR system will be able to operate so usual, the second valve 17 allowing the gas recirculating to the engine by the low pressure EGR system while the first valve 16 blocks the bypass duct 14, thereby forcing all the recirculated gases to pass through the second exchanger 12.
  • the first and the second valve 16 and 17 allow, from the bypass duct 14, a recirculation of a portion of the low pressure exhaust gas to the intake for the engine need in accordance with the normal operation of the EGR system and another part to the exhaust through the second heat exchanger 12 which however benefits heat exchange optimized for an accelerated rise in temperature of the coolant.
  • the second valve 17 is open so as to allow the recirculated gas at the inlet and the first valve 16 forces the outgoing gases of the particulate filter 9 to pass through the bypass duct 14.
  • the recirculation of the low pressure EGR can be disabled the first valve 16 forcing the exhaust gas to the output of the line by closing the bypass 14 and the second valve 17 closing the return EGR.
  • the solution described above is adapted to a spark ignition engine or compression ignition, for circulating exhaust gas from the downstream of the particulate filter or a three-way catalyst or oxidation to the inlet turbocharger for supercharged engines, or engine intake for atmospheric engines. It is suitable for engines with exhaust front or rear, or arranged transversely too.
  • this device comprises a coolant temperature sensor at the output of the engine and an air temperature sensor of the passenger compartment, to allow automation of the regulation of the temperature of the passenger compartment.
  • the heat recovered by the coolant through the second exchanger 12 can also advantageously be used in a water-oil exchanger to increase the temperature rise of the gearbox oil, mechanical or no, and / or engine oil.
  • This solution can thus have the advantage of reducing friction by improving the temperature rise of the oil, and consequently reducing the consumption during the temperature rise phase.
  • this circuit allows the low pressure EGR gas to be able to flow in a first direction (Figure 1) of the second exchanger 12 or in a second direction ( Figure 2 or 3).
  • This double circulation makes it easier to remove the second exchanger 12 from the impurities of the recirculated gases blocked in this exchanger.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Abstract

L'invention propose un système de montée en température d'un moteur et du chauffage d'un habitacle d'un véhicule automobile comprenant un moteur (1) suralimenté, une ligne d'échappement des gaz d'échappement et un conduit de recirculation (10) possible des gaz d'échappement basse pression en entrée du compresseur (3) de la ligne d'admission d'air vers le moteur, et un échangeur de chaleur (12) sur la voie de recirculation (10). Selon l'invention le système comprend un conduit by-pass (14) reliant un second piquage (15) en amont du premier piquage (11) du circuit de recirculation dans la ligne d'échappement au conduit de recirculation (10) en aval de l'échangeur de chaleur (12), et un dispositif de vannage (16, 17) permettant de faire circuler ou non les gaz d'échappement vers l'entrée du compresseur en passant soit par l'échangeur (12) soit par le conduit by-pass (14) et/ou de faire circuler les gaz d'échappement vers la sortie de la ligne d'échappement en passant par le conduit by-pass (14) et l'échangeur (12). L'invention propose aussi un procédé de régulation de la température du moteur et/ou de l'habitacle d'un véhicule automobile.

Description

Dispositif et procédé de dépollution et de chauffage pour véhicule automobile
L'invention concerne un système de chauffage d'habitacle de véhicule automobile et/ou de composantes de la motorisation comme l'huile du moteur ou de la boîte de vitesse, combiné avec une motorisation équipée de solutions de diminution des émissions de Nox à l'échappement, par EGR (Exhaust Gaz Recirculation) basse pression et éventuellement haute pression. L'invention concerne aussi un procédé de régulation du chauffage de l'habitacle d'un véhicule automobile.
Il existe dans l'art antérieur des solutions pour lutter contre la pollution provoquée par les gaz d'échappement des véhicules automobiles. Le document EP1672208 propose notamment une telle solution, qui comprend un moteur alimenté en air par un turbocompresseur. Pour diminuer l'émission en Nox des gaz d'échappement sortant sur l'échappement du véhicule, une solution connue sous sa dénomination anglo-saxonne d'EGR (Exhaust Gaz Recirculation) basse pression, consiste en une recirculation d'une partie des gaz d'échappement récupérés vers la sortie du véhicule en aval de la turbine du turbocompresseur, après leur passage par différents dispositifs de traitements comme un catalyseur, un catalyseur d'oxydation et/ou un filtre à particules, pour leur réadmission à l'entrée du compresseur. Une ou plusieurs vannes sont disposées dans le circuit afint de régler la quantité de gaz basse pression à recirculer. Les nouvelles motorisations ont atteint un niveau de rendement tel que le transfert de chaleur depuis les chambres de combustion et depuis les zones de frottement des éléments mécaniques entre eux vers le liquide de refroidissement est devenu très faible. Cette perte de dissipation de chaleur et donc de puissance thermique empêche d'obtenir un confort thermique dans l'habitacle dans un délai raisonnable, particulièrement dans les conditions de température extérieure basse (environ 30 minutes après le démarrage du moteur en ambiance très froide par exemple -180C). Elle entraîne de plus une surconsommation du véhicule dans la phase de démarrage et de montée en température du moteur.
La demande de brevet FR 2 854 103 présente une solution de système de chauffage d'habitacle d'automobile comprenant un circuit de liquide de refroidissement moteur, présentant un aérotherme et un échangeur gaz d'échappement-liquide de refroidissement, positionné en sortie de la ligne d'échappement. Une vanne permet de définir selon les besoins la quantité de gaz d'échappement utile au niveau de l'échangeur gaz d'échappement-liquide, le reste des gaz étant orienté vers un by-pass. Grâce à un tel système, une partie de la chaleur des gaz d'échappement sert à réchauffer le liquide de refroidissement dont la chaleur est ensuite exploitée pour le chauffage de l'habitacle via l'aérotherme. Cette solution améliore la montée en température de l'habitacle lors de la phase de démarrage.
Toutefois, elle présente l'inconvénient de ne pas intégrer un dispositif de circulation des gaz d'échappement. De plus, les échanges de chaleur ne peuvent pas être réguler de manière à ce que le moteur soit performant quelque soit sa phase de fonctionnement.
Le but de l'invention est de fournir un système de chauffage de l'habitacle d'un véhicule et/ou de composantes de la motorisation, pour un véhicule équipé d'un dispositif anti-pollution EGR basse pression, obviant aux inconvénients cités précédemment.
Dans ce but, l'invention propose un système de montée en température d'un moteur et du chauffage d'un habitacle d'un véhicule automobile comprenant un moteur suralimenté, une ligne d'échappement des gaz d'échappement et un conduit de recirculation possible des gaz d'échappement basse pression en entrée du compresseur de la ligne d'admission d'air vers le moteur, et un échangeur de chaleur sur la voie de recirculation, le système comprenant aussi un conduit by-pass reliant un second piquage en amont du premier piquage du circuit de recirculation dans la ligne d'échappement au conduit de recirculation en aval de l'échangeur de chaleur, ainsi qu'un dispositif de vannage permettant de faire circuler ou non les gaz d'échappement vers l'entrée du compresseur en passant soit par l'échangeur soit par le conduit by-pass et/ou de faire circuler les gaz d'échappement vers la sortie de la ligne d'échappement en passant par le conduit by-pass et l'échangeur.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention le système de montée en température peut comprendre une première vanne trois voies au niveau du second piquage et une seconde vanne trois voies au niveau du retour du conduit de recirculation sur le conduit d'arrivée d'air en amont du compresseur.
La première vanne peut piloter le passage ou non des gaz d'échappement basse pression vers le conduit by-pass, et la seconde vanne peut piloter ou non la remonter des gaz d'échappement en amont du compresseur.
L'échangeur de chaleur peut être un échangeur gaz d'échappement - fluide qui permet de chauffer le liquide de refroidissement et le système peut comprendre un aérotherme apte à chauffer l'air entrant dans l'habitacle du véhicule automobile et / ou un échangeur liquide - huile pour chauffer l'huile du moteur et/ou de la boîte de vitesse.
L'invention propose aussi un procédé de régulation de la température du moteur et/ou de l'habitacle d'un véhicule automobile qui comprend une étape initiale de montée en température dans laquelle la température d'eau en sortie du moteur est relativement basse et la température de l'habitacle n'a pas encore atteint la température recherchée, dans laquelle une première vanne dirige les gaz d'échappement basse pression vers un échangeur de chaleur pour chauffer l'habitacle en récupérant de la chaleur provenant des gaz d'échappement basse pression et dans laquelle une deuxième vanne oriente l'échappement des gaz en sortie de l'échangeur de chaleur vers la sortie de la ligne d'échappement, le passage des gaz dans l'échangeur s'effectuant dans un premier sens .
Le procédé de régulation de la température du moteur et/ou de l'habitacle d'un véhicule automobile peut comprendre une étape de recirculation des gaz d'échappement dans laquelle une première vanne et une seconde vanne dirigent les gaz d'échappement basse pression en amont du compresseur en passant par un échangeur de chaleur dans un second sens pour chauffer l'habitacle en récupérant de la chaleur provenant des gaz d'échappement basse pression.
Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d'un mode de réalisation particulier fait à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
La figure 1 représente le concept de l'invention selon un premier mode de fonctionnement ; La figure 2 représente un second mode de fonctionnement de l'invention ;
La figure 3 représente un troisième mode de réalisation de l'invention.
Dans toute la description, les termes amont et aval utilisés sont définis par le sens de circulations des gaz d'amont en aval. En référence aux figures, un moteur à combustion interne 1 est alimenté en air provenant d'une entrée comprenant un filtre à air 2. Le moteur est suralimenté à l'aide d'un compresseur 3 situé entre l'entrée d'air et un collecteur d'admission d'air 5 du moteur 1. Un premier échangeur de chaleur 4 placé en amont du collecteur d'admission, permet de réguler la température d'air entrant dans les chambre de combustion du moteur 1.
Les gaz de combustions dit aussi gaz d'échappement sont collectés en sortie du moteur 1 par un collecteur d'échappement 6 puis décompressés par la turbine 7 du turbocompresseur.
Des dispositifs de traitement des gaz d'échappement sont placés en aval de la turbine 7 afin de dépolluer ces gaz. Ces dispositifs de traitement peuvent être un catalyseur 8 ou un filtre à particules 9 par exemple.
Pour diminuer l'émission en Nox des gaz d'échappement sortant du moteur 1 , un conduit de retour 10 d'une partie des gaz d'échappement fait recirculer en amont du compresseur 3, les gaz d'échappement provenant d'un premier piquage 11 en aval de la turbine 7. Ce principe de recirculation est aussi appelé EGR basse pression (la dénomination EGR vient de l'anglo- saxon Exhaust Gaz Recirculation). Selon l'invention, un second échangeur de chaleur 12 est positionné sur la voie de recirculation 10 des gaz d'échappement du système EGR basse pression, en aval du filtre à particules 9. Ce second échangeur de chaleur 12 se trouve donc positionné en parallèle avec les différents dispositifs de post-traitements comme le catalyseur 8 et le filtre à particules 9 de la ligne d'échappement. Le second échangeur de chaleur 12 a pour fonction de refroidir les gaz de recirculation et de réchauffer le fluide du circuit de refroidissement 13 du véhicule (non représenté).
Le circuit de refroidissement 13 permet de faire circuler le fluide de refroidissement notamment par le moteur 1 , le second échangeur 12 et l'aérotherme permettant le chauffage de l'habitacle. Dans cette invention le second échangeur 12 est préférentiellement placé dans le circuit de refroidissement en aval du moteur 1 et en amont de l'aérotherme.
Le circuit de refroidissement peut aussi être connecter à un échangeur de chaleur avec l'huile du moteur ou de la boîte de vitesse pour favoriser la montée en température de l'huile et diminuer la consommation du moteur lors du démarrage à froid.
Le circuit de recirculation comporte aussi un conduit de by-pass 14 du second échangeur de chaleur 12. Ce conduit de by-pass 14 est relié à la ligne d'échappement par un second piquage 15 sur la ligne d'échappement situé en amont du premier piquage 11 et en aval du filtre à particules 9. Le conduit de by-pass 14 débouche sur le conduit de recirculation 10 en aval de l'échangeur 12.
Enfin le circuit de recirculation comporte une première et une seconde vannes à trois voies respectivement 16 et 17.
La première vanne 16 est située au niveau du second piquage 15 permettant de faire circuler les gaz d'échappement sortant du filtre à particule 9 soit vers la sortie de la ligne d'échappement, soit dans le by-pass 14 du circuit de recirculation 10. La seconde vanne 17 est située au niveau de retour du circuit de recirculation des gaz 10 vers le circuit d'admission d'air en amont du compresseur 3. Cette seconde vanne 17 permet de bloquer ou non le retour des gaz EGR à l'admission.
Ces deux vannes 16 et 17 permettent ainsi de réguler la quantité de gaz à recirculer avec passage ou non dans le second échangeur 12. Ce système de vannage n'est pas limitatif pour l'invention et tout autre système de vannage peut être utilisé de manière à réguler la recirculation des gaz d'échappement.
Le fonctionnement du système selon l'invention va maintenant être détaillé. Dans une phase de montée en température représentée à la figure 2, au démarrage du moteur dans des conditions de basse température, la température d'eau en sortie du moteur n'a pas encore atteint une température seuil, de 60 degrés Celsius par exemple, la température de l'habitacle n'a pas encore atteint une température recherchée, de 21 degrés Celsius par exemple : la seconde vanne 17 interdit la recirculation des gaz d'échappement et la première vanne 16 ferme la circulation des gaz vers l'extérieur et la force vers le second échangeur 12 par le conduit de by-pass 14. Cette solution permet d'atteindre les avantages suivants dans cette phase de montée en température : -les gaz chauds d'échappement vont permettre de chauffer le liquide de refroidissement et/ou l'huile moteur et/ou de la boîte de vitesse par l'intermédiaire de l'échangeur de chaleur 12, afin respectivement d'accélérer le chauffage de l'habitacle et/ou de réduire la consommation du moteur ;
-le système EGR de réduction des polluants en sortie d'échappement, en cas de températures extérieures basses, pour lesquelles son utilisation n'est pas toujours requise car elle entraîne une production élevée de particules s'accumulant dans le filtre à particules, est coupé. Dans un tel cas, la chaleur des gaz chaud d'échappement peut quand même être récupérée sans que le système EGR ne soit mis en œuvre, en orientant les gaz directement vers la sortie après leur passage dans l'échangeur de chaleur 12.
Dans une phase de fonctionnement dans laquelle le moteur est chaud représentée à la figure 1 , le système EGR va pouvoir fonctionner de manière habituelle, la seconde vanne 17 autorisant les gaz recirculant vers le moteur par le système EGR basse pression alors que la première vanne 16 bloque le conduit by-pass 14, forçant ainsi la totalité des gaz recirculés à passer par le second échangeur 12. Dans une phase intermédiaire de fonctionnement représentée à la figure 3, alors que la température d'eau du moteur n'a pas encore atteint une valeur nominale, la première et la seconde vanne 16 et 17 permettent, à partir du conduit by-pass 14, une recirculation d'une partie des gaz d'échappement basse pression vers l'admission pour le besoin du moteur conformément au fonctionnement normal du système EGR et une autre partie vers l'échappement en passant par le second l'échangeur de chaleur 12 qui bénéficie toutefois d'échanges thermiques optimisés pour une montée en température accélérée du liquide de refroidissement. Pour cela, la seconde vanne 17 est ouverte de manière à autoriser le gaz recirculé à l'admission et la première vanne 16 force les gaz sortants du filtre à particules 9 à passer par le conduit de by-pass 14.
Dans un dernier cas non représenté, la recirculation des EGR basse pression peut être désactivée la première vanne 16 forçant les gaz d'échappement vers la sortie de la ligne en fermant le by-pass 14 et la seconde vanne 17 fermant le retour EGR.
La solution décrite précédemment est adaptée à un moteur thermique à allumage commandé ou allumage par compression, permettant de faire circuler des gaz d'échappement depuis l'aval du filtre à particules ou d'un catalyseur trois voies ou d'oxydation vers l'entrée d'un turbocompresseur pour les moteurs suralimentés, ou à l'admission du moteur pour les moteurs atmosphériques. Elle est adaptée aux moteurs comportant l'échappement en face avant ou arrière, ou disposé en transversal aussi.
Finalement, la solution atteint bien les objets recherchés, et présente, outre les avantages déjà mentionnés, les avantages supplémentaires suivants :
-elle fonctionne en exploitant des composants existants d'un système EGR, sans nécessiter de profonde modification de ce dernier, ni dans sa structure ni dans son fonctionnement, grâce à un ajout en parallèle de quelques composants complémentaires.
-elle fonctionne de manière optimisée au niveau des échanges thermique sans modification du fonctionnement du système anti-pollution qui peut continuer son fonctionnement optimisé en parallèle ;
-elle permet de refroidir les gaz d'échappement destinés à une recirculation et un retour vers le moteur selon le système EGR basse pression, pour protéger le compresseur 3 et améliorer le rendement de celui- ci. Avantageusement, ce dispositif comprend un capteur de température du liquide de refroidissement en sortie du moteur et un capteur de température d'air de l'habitacle, pour permettre une automatisation de la régulation de la température de l'habitacle.
D'autre part, la chaleur récupérée par le liquide de refroidissement par l'intermédiaire du second échangeur 12 peut aussi avantageusement être exploitée dans un échangeur eau - huile pour augmenter la montée en température de l'huile de la boîte de vitesse, mécanique ou non, et / ou de l'huile du moteur thermique. Cette solution peut ainsi présenter l'avantage de diminuer les frottements grâce à une amélioration de la montée en température de l'huile, et par conséquent de diminuer la consommation en phase de montée en température.
Enfin ce circuit permet aux gaz EGR basse pression de pouvoir circuler dans un premier sens (figure 1 ) du second échangeur 12 ou dans un second sens (figure 2 ou 3). Cette double circulation permet de décrasser plus facilement le second échangeur 12 des impuretés des gaz recirculés bloqués dans cet échangeur.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système de montée en température d'un moteur et du chauffage d'un habitacle d'un véhicule automobile comprenant un moteur (1 ) suralimenté, une ligne d'échappement des gaz d'échappement et un conduit de recirculation (10) possible des gaz d'échappement basse pression en entrée du compresseur (3) de la ligne d'admission d'air vers le moteur, et un échangeur de chaleur (12) sur la voie de recirculation (10), caractérisé en ce que le système comprend un conduit by-pass (14) reliant un second piquage (15) en amont du premier piquage (1 1 ) du circuit de recirculation dans la ligne d'échappement au conduit de recirculation (10) en aval de l'échangeur de chaleur (12) et en ce que le système comprend un dispositif de vannage (16, 17) permettant de faire circuler ou non les gaz d'échappement vers l'entrée du compresseur en passant soit par l'échangeur (12) soit par le conduit by- pass (14) et/ou de faire circuler les gaz d'échappement vers la sortie de la ligne d'échappement en passant par le conduit by-pass (14) et l'échangeur (12).
2. Système de montée en température selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend une première vanne trois voies (16) au niveau du second piquage (15) et une seconde vanne trois voies (17) au niveau du retour du conduit de recirculation (10) sur le conduit d'arrivée d'air en amont du compresseur (3).
3. Système de montée en température selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première vanne (16) pilote le passage ou non des gaz d'échappement basse pression vers le conduit by-pass (14), et la seconde vanne (17) pilote ou non la remonter des gaz d'échappement en amont du compresseur (3).
4. Système de montée en température selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (12) est un échangeur gaz d'échappement - fluide qui permet de chauffer le liquide de refroidissement et en ce que le système comprend un aérotherme apte à chauffer l'air entrant dans l'habitacle du véhicule automobile et / ou un échangeur liquide - huile pour chauffer l'huile du moteur et/ou de la boîte de vitesse.
5. Procédé de régulation de la température du moteur et/ou de l'habitacle d'un véhicule automobile comportant un système de montée en température selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend une étape initiale de montée en température dans laquelle la température d'eau en sortie du moteur est relativement basse et la température de l'habitacle n'a pas encore atteint la température recherchée, dans laquelle une première vanne (16) dirige les gaz d'échappement basse pression vers un échangeur de chaleur (12) pour chauffer l'habitacle en récupérant de la chaleur provenant des gaz d'échappement basse pression et dans laquelle une deuxième vanne (17) oriente l'échappement des gaz en sortie de l'échangeur de chaleur (12) vers la sortie de la ligne d'échappement, le passage des gaz dans l'échangeur (12) s'effectuant dans un premier sens.
6. Procédé de régulation de la température du moteur et/ou de l'habitacle d'un véhicule automobile comportant un système de montée en température selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de recirculation des gaz d'échappement dans laquelle une première vanne (16) et une seconde vanne (17) dirigent les gaz d'échappement basse pression en amont du compresseur (3) en passant par un échangeur de chaleur (12) dans un second sens pour chauffer l'habitacle en récupérant de la chaleur provenant des gaz d'échappement basse pression.
PCT/EP2008/066090 2007-11-28 2008-11-24 Dispositif et procede de depollution et de chauffage pour vehicule automobile WO2009068504A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0759370A FR2924169B1 (fr) 2007-11-28 2007-11-28 Dispositif et procede de depollution et de chauffage pour vehicule automobile
FR0759370 2007-11-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009068504A1 true WO2009068504A1 (fr) 2009-06-04

Family

ID=39595521

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2008/066090 WO2009068504A1 (fr) 2007-11-28 2008-11-24 Dispositif et procede de depollution et de chauffage pour vehicule automobile

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR2924169B1 (fr)
WO (1) WO2009068504A1 (fr)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009071754A3 (fr) * 2007-09-12 2009-08-13 Valeo Sys Controle Moteur Sas Dispositif et procédé de recirculation des gaz d'échappement d'un moteur thermique
EP2211048A1 (fr) * 2009-01-23 2010-07-28 Pierburg GmbH Dispositif de clapets de gaz d'échappement et système de récupération thermique à l'échappement d'un moteur à combustion interne
GB2472228A (en) * 2009-07-29 2011-02-02 Ford Global Tech Llc Reducing the fuel consumption of an i.c. engine by using heat from an EGR cooler to heat engine oil after cold-starting
CN103754084A (zh) * 2013-12-26 2014-04-30 超酷（上海）制冷设备有限公司 运输用热气旁通加热装置
US20180119624A1 (en) * 2016-11-02 2018-05-03 Ford Global Technologies, Llc Method and system for exhaust gas recirculation and heat recovery
DE102017218953A1 (de) * 2017-10-24 2019-04-25 Volkswagen Aktiengesellschaft Verbrennungsmotor und Verfahren zur Restwärmenutzung des Abgases eines Verbrennungsmotors
US10487714B2 (en) 2016-01-29 2019-11-26 Ford Global Technologies, Llc Method and system for exhaust gas heat recovery

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101945823B1 (ko) * 2013-12-10 2019-02-11 한온시스템 주식회사 자동차의 통합 기능형 열교환 장치
CN107116993A (zh) * 2017-06-26 2017-09-01 安徽江淮汽车集团股份有限公司 车内暖气供给方法
CN110500775B (zh) * 2019-08-23 2021-10-15 东台宏仁气体有限公司 一种摩擦曲动式氮气加热装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0913561A2 (fr) * 1997-10-31 1999-05-06 Valeo Thermique Moteur S.A. Ligne d'échappement et de recirculation des gaz pour moteur de véhicule automobile
US20010047798A1 (en) * 2000-03-30 2001-12-06 Yukio Kawasaki Exhaust gas recirculation system provided in an engine system
FR2885178A1 (fr) * 2005-04-27 2006-11-03 Renault Sas Groupe motopropulseur comportant un circuit de nettoyage d'un circuit de recirculation des gaz d'echappement
EP2025912A1 (fr) * 2007-07-30 2009-02-18 Peugeot Citroen Automobiles SA Circuit des gaz d'échappement d'un moteur

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0913561A2 (fr) * 1997-10-31 1999-05-06 Valeo Thermique Moteur S.A. Ligne d'échappement et de recirculation des gaz pour moteur de véhicule automobile
US20010047798A1 (en) * 2000-03-30 2001-12-06 Yukio Kawasaki Exhaust gas recirculation system provided in an engine system
FR2885178A1 (fr) * 2005-04-27 2006-11-03 Renault Sas Groupe motopropulseur comportant un circuit de nettoyage d'un circuit de recirculation des gaz d'echappement
EP2025912A1 (fr) * 2007-07-30 2009-02-18 Peugeot Citroen Automobiles SA Circuit des gaz d'échappement d'un moteur

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009071754A3 (fr) * 2007-09-12 2009-08-13 Valeo Sys Controle Moteur Sas Dispositif et procédé de recirculation des gaz d'échappement d'un moteur thermique
EP2211048A1 (fr) * 2009-01-23 2010-07-28 Pierburg GmbH Dispositif de clapets de gaz d'échappement et système de récupération thermique à l'échappement d'un moteur à combustion interne
GB2472228A (en) * 2009-07-29 2011-02-02 Ford Global Tech Llc Reducing the fuel consumption of an i.c. engine by using heat from an EGR cooler to heat engine oil after cold-starting
GB2472228B (en) * 2009-07-29 2016-01-27 Ford Global Tech Llc A method for reducing the fuel consumption of an engine
CN103754084A (zh) * 2013-12-26 2014-04-30 超酷（上海）制冷设备有限公司 运输用热气旁通加热装置
CN103754084B (zh) * 2013-12-26 2016-01-06 超酷（上海）制冷设备有限公司 运输用热气旁通加热装置
US10487714B2 (en) 2016-01-29 2019-11-26 Ford Global Technologies, Llc Method and system for exhaust gas heat recovery
US20180119624A1 (en) * 2016-11-02 2018-05-03 Ford Global Technologies, Llc Method and system for exhaust gas recirculation and heat recovery
US10323587B2 (en) * 2016-11-02 2019-06-18 Ford Global Technologies, Llc Method and system for exhaust gas recirculation and heat recovery
CN108005800A (zh) * 2016-11-02 2018-05-08 福特环球技术公司 用于排气再循环和热回收的方法和系统
RU2709401C2 (ru) * 2016-11-02 2019-12-17 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Способ и система для рециркуляции и рекуперации тепла отработавших газов
US10941721B2 (en) 2016-11-02 2021-03-09 Ford Global Technologies, Llc Method and system for exhaust gas recirculation and heat recovery
CN108005800B (zh) * 2016-11-02 2022-05-03 福特环球技术公司 用于排气再循环和热回收的方法和系统
DE102017218953A1 (de) * 2017-10-24 2019-04-25 Volkswagen Aktiengesellschaft Verbrennungsmotor und Verfahren zur Restwärmenutzung des Abgases eines Verbrennungsmotors

Also Published As

Publication number Publication date
FR2924169A1 (fr) 2009-05-29
FR2924169B1 (fr) 2010-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2009068504A1 (fr) Dispositif et procede de depollution et de chauffage pour vehicule automobile
WO2008125762A1 (fr) Circuit de gaz d'echappement egr basse pression avec prise en compte du chauffage de l'habitacle
EP1474601B1 (fr) Procede de controle de la temperature de gaz admis dans un moteur de vehicule automobile, echangeur et dispositif de gestion de la temperature de ces gaz
EP2867515B1 (fr) Ensemble comprenant un moteur thermique et un compresseur electrique
FR2920834A1 (fr) Dispositif et procede de recirculation des gaz d'echappement d'un moteur thermique
EP1740803B1 (fr) Systeme ameliore de regulation de la temperature des gaz admis dans un moteur
WO2008148976A2 (fr) Systeme d'admission pour vehicule automobile equipe d'un systeme egr
FR2836700A1 (fr) Systeme a basse pression de recirculation des gaz d'echappement
EP2039906B1 (fr) Procédé de régulation de la température d'un moteur thermique à turbocompresseur et refroidisseur d'air de suralimentation
EP1636479B1 (fr) Procede de regulation de la temperature des gaz admis dans un moteur thermique de vehicule automobile et systeme pour la mise en oeuvre de ce procede
EP2084025B1 (fr) Systeme de chauffage pour vehicule couple a un systeme egr
EP3084164A1 (fr) Ensemble comprenant un moteur thermique et un compresseur électrique
FR2976322A1 (fr) Repartiteur d'air comprenant un dispositif adapte a echanger de la chaleur avec de l'air de suralimentation, et systeme de transfert thermique comprenant un tel repartiteur
FR2948421A1 (fr) Procede de gestion de la circulation d'un fluide caloporteur dans un circuit de refroidissement d'un moteur thermique de vehicule automobile.
EP2110536A1 (fr) Architecture de collecteur d'échappement intégré à la culasse d'un moteur de véhicule automobile
FR2880074A1 (fr) Refroidissement et rechauffage de l'air d'admission d'un moteur
EP3141733B1 (fr) Groupe motopropulseur comportant une conduite de recirculation des gaz d'échappement non refroidie et procédé associé
FR2855562A1 (fr) Dispositif d'apport calorifique integre a un groupe motopropulseur d'un vehicule automobile
EP2024630B1 (fr) Moteur a combustion interne ayant un circuit de recirculation des gaz d'echappement
WO2017006025A1 (fr) Circuit de recirculation de gaz d'echappement pour un moteur thermique a allumage commande
FR2876419A1 (fr) Procede et dispositif d'alimentation en comburant d'un moteur a explosion
FR2978206A1 (fr) Dispositif de regulation thermique pour vehicule automobile
FR2876418A1 (fr) Procede et dispositif d'admission d'un melange comburant dans un moteur
FR2980532A1 (fr) Boitier de sortie d'eau de moteur de vehicule automobile avec un echangeur thermique egr basse pression et haute pression et ses vannes de pilotage
FR2936979A1 (fr) Dispositif de chauffage d'un habitacle de vehicule automobile.

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08853997

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08853997

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1