WO2018046866A1 - Systeme de recuperation d'energie - Google Patents

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WO2018046866A1
WO2018046866A1 PCT/FR2017/052391 FR2017052391W WO2018046866A1 WO 2018046866 A1 WO2018046866 A1 WO 2018046866A1 FR 2017052391 W FR2017052391 W FR 2017052391W WO 2018046866 A1 WO2018046866 A1 WO 2018046866A1
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exhaust
line
recirculation
auxiliary duct
way valve
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Grégory HODEBOURG
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Valeo Systemes De Controle Moteur
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a system for recovering energy in an exhaust circuit of a heat engine, particularly for a motor vehicle.
  • US Pat. No. 8,862,369 discloses the principle of recirculating part of the exhaust gas from a combustion engine to the engine intake, preferably after having cooled through a heat exchanger.
  • This technology enables diesel engines to reduce nitrogen oxide emissions. It also enables supercharged spark ignition engines to reduce fuel consumption.
  • Engine exhaust system includes different lines connected to each other, and the flow of gas in the different lines is controlled by several valves.
  • the object of the invention is to make it possible to ensure exhaust gas recirculation and energy recovery at the exhaust, either selectively or concomitantly, while minimizing the number of components present in the different circuits and by facilitating their integration.
  • the invention proposes a system for recovering energy in an exhaust gas circuit of a heat engine, comprising:
  • an exhaust flow control valve disposed in the exhaust line, a recirculation line arranged to receive exhaust gases from the engine, the recirculation line comprising a heat exchanger,
  • auxiliary duct connecting the exhaust line and the recirculation line, the junction between the auxiliary duct and the exhaust line being located downstream of the exhaust valve; control of the exhaust flow, and the junction between the auxiliary duct and the recirculation line being located downstream of the heat exchanger,
  • a three-way valve arranged at the junction between the auxiliary duct and the recirculation line, the three-way valve being arranged to control the flow rate of gas flowing in the auxiliary duct and the flow rate of gas flowing in the recirculation line,
  • the heat exchanger being partly integrated with a gas depollution device
  • the partial integration of the heat exchanger with the depollution device makes it possible to obtain a compact assembly.
  • the exhaust gases enter the heat exchanger at a high temperature, which increases the potential for energy recovery.
  • the three-way valve comprises a single flap movable in rotation.
  • the use of a three-way valve allows flow control in two different circuit portions with a single valve, simplifying the system.
  • the location of the three-way valve is referred to as the "cold side" because the exhaust gases reach the three-way valve after cooling through the heat exchanger.
  • the shutter of the three-way valve is rotatable between:
  • the adjustment of the position of the shutter of the three-way valve makes it possible to continuously adjust the respective passage section of the auxiliary duct and of the recirculation line.
  • the minimum passage section of the recirculation line corresponds to a total closure of the recirculation line.
  • the minimum passage section of the auxiliary duct corresponds to a closure at 90% of the auxiliary duct.
  • the auxiliary duct can thus always evacuate exhaust gas.
  • the maximum passage section of the auxiliary duct corresponds to a total opening of the auxiliary duct.
  • the junction between the auxiliary duct and the exhaust line is located downstream of an exhaust flow control valve.
  • the maximum passage section of the exhaust line corresponds to a total opening of the exhaust line.
  • the total opening of the passage section minimizes the pressure losses and thus the energy efficiency of the system.
  • the passage section of the recirculation line is controlled by a first flap of the flap, and the passage section of the auxiliary duct is controlled by a second flap of the flap. In this way, the increase in the passage section of the recirculation line is concomitant with the decrease of the passage section of the auxiliary duct.
  • the junction between the recirculation line and the auxiliary duct is located upstream of the position occupied by the first flap of the flap when the flap is in position ensuring the minimum passage section of the recirculation line.
  • the exhaust line is connected to a device for cleaning the exhaust gases of a heat engine.
  • the exhaust line and the heat exchanger of the recirculation line are thus both connected to the exhaust gas depollution device, which allows a compact arrangement.
  • the depollution device comprises a particulate filter.
  • the exhaust gases are thus freed of particles from combustion residues.
  • the recirculated exhaust gas thus generates less clogging of the cooling circuit and is less aggressive for the engine supercharging device when a recirculation of the exhaust gas upstream of the compressor is performed.
  • the exhaust flow control valve is a rotary shutter type valve.
  • This type of valve is of simple construction and allows precise control of the exhaust flow.
  • the rotary flap of the exhaust flow control valve is inserted into a rotating shaft of the rotary flap. This arrangement allows easy assembly.
  • the shutter of the three-way valve is an assembly of two shutter parts.
  • the shutter of the three-way valve is monobloc.
  • the shutter can for example be obtained by deformation of a preformed part. The number of constituents is thus minimized.
  • the heat exchanger is of the air / water type.
  • Part of the thermal energy of the exhaust gas is transferred to the coolant circulating in the heat exchanger.
  • the use of this recovered energy makes it possible to increase the overall thermal efficiency of the powertrain and thus to reduce its fuel consumption.
  • the heat exchanger is connected to a cooling circuit of the heat engine, the heat of the exhaust gas being transferred to the cooling liquid.
  • the heat exchanger is connected to a liquid circuit independent of the cooling circuit of the heat engine.
  • the energy recovered from the exhaust gases is transferred to the fluid of a fuel circuit.
  • This fluid can be used for a specific purpose, for example the production of electrical energy by expansion through a turbine driving a generator.
  • the cooling liquid consists mainly of alcohol.
  • the invention also relates to a method of energy recovery, implementing the energy recovery system as described above, comprising the following steps: Check the exhaust flow control valve disposed in the exhaust line, (step 50)
  • the method comprises the following steps:
  • mode 1 This mode of use, designated by mode 1, makes it possible to recover the maximum energy of the exhaust gases by forcing all the exhaust gases to pass through the heat exchanger. No recirculation of exhaust gas is then ensured.
  • the method comprises the following steps:
  • This mode of use makes it possible to regulate the flow of recirculated exhaust gas.
  • the recirculation rate is adjusted to low values, of the order of 15%, which means that the recirculated gas flow rate corresponds to 15% of the total intake gas flow of the engine.
  • the method comprises the following steps:
  • mode 3 makes it possible to regulate the flow of recirculated exhaust gas, the recirculation rate being able to reach values higher than those of mode 2. Indeed, the partial closure of the exhaust line makes it possible to increase the flow rate in the circuit portion located upstream of the three-way valve. Regulation of the recirculation rate is ensured by controlling the position of the exhaust flow control valve.
  • the method comprises the following steps:
  • This mode of use designated by mode 4, makes it possible to regulate the rate of recirculated exhaust gas while maximizing the energy recovery of the exhaust gases, since the minimum passage section of the exhaust line forces the exhaust Exhaust gas to pass through the heat exchanger before being evacuated.
  • the method comprises the following steps:
  • This mode of use allows a fraction of the exhaust gas, which has not been cooled through the heat exchanger, to borrow the auxiliary duct and participate in the flow of recirculated gas. This mode promotes combustion in the first seconds of operation of the engine, increasing the temperature of the admitted combustion mixture.
  • FIG. 1 schematically represents a combustion engine equipped with a system for recovering energy according to the invention
  • FIG. 2 schematically describes the position of the various gas flow control valves of the energy recovery system, according to the mode of use 1,
  • FIG. 3 schematically describes the position of the different valves for controlling the gas flow rate of the energy recovery system, according to the mode of use 2,
  • FIG. 4 schematically describes the position of the various valves for controlling the gas flow rate of the energy recovery system, according to the mode of use 3,
  • FIG. 5 schematically describes the position of the various valves for controlling the gas flow rate of the energy recovery system, according to the mode of use 4,
  • FIG. 6 schematically describes the position of the various valves for controlling the gas flow of the energy recovery system, according to the mode of use 5.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating the various steps of the method set out in FIG. implemented by the device of Figures 1 to 6.
  • FIG. 1 shows a heat engine 1 equipped with an energy recovery system 30.
  • the engine 1 comprises an intake circuit 2 of combustion gas, an exhaust circuit 3 of the burnt gases and a recirculation circuit 4 of the exhaust gas.
  • Combustion air supplying the engine 1 is admitted through the inlet 21 of the intake circuit 2, and is then compressed by a supercharging device, comprising a compressor 22 driven by a turbine 23 secured to the same axis as the compressor 22.
  • the flow of gas leaving the compressor 22 is cooled in the charge exchanger 25.
  • the flow rate of this flow is adjusted by the throttle body 24, and comes to supply the engine 1 with combustion gas.
  • the intake distributor distributes the flow through the throttle body 24 between the different cylinders of the engine 1.
  • the fuel is injected into the engine 1 by an injection system 26 and burned in the combustion chambers, thus allowing the engine 1 to supply mechanical energy.
  • the gaseous mixture resulting from the combustion process is discharged from the engine 1 by the exhaust circuit 3.
  • the exhaust gas passes through the turbine 23 and supplies, by relaxing, the mechanical energy required to compress the mixture passing through the compressor 22.
  • the exhaust gas passes through a pollution control device 20 comprising a catalyst, which catalyzes the chemical reactions of oxidation and reduction of pollutants in the exhaust gas.
  • the post-treatment device 20 also comprises a particulate filter, retaining the particles contained in the exhaust gases.
  • the energy recovery system 30 in the exhaust gas circuit 3 of the heat engine 1 comprises:
  • a recirculation line 6 arranged to receive exhaust gases from the heat engine 1, the recirculation line 6 comprising a heat exchanger 7,
  • auxiliary duct 9 connecting the exhaust line 5 and the recirculation line 6, the junction 15 between the auxiliary duct 9 and the exhaust line 5 being located downstream of the exhaust flow control valve 17, and the junction 10 between the auxiliary duct 9 and the recirculation line 6 being located downstream of the heat exchanger 7,
  • a three-way valve 11 disposed at the junction 10 between the auxiliary duct 9 and the recirculation line 6, the three-way valve 11 being arranged to control the flow of gas flowing in the auxiliary duct 9 and the flow of gas flowing in the line recirculation 6, the heat exchanger 7 being partially integrated with a device 20 for cleaning the exhaust gases of the heat engine 1.
  • the three-way valve 11 comprises a single flap 12, movable in rotation.
  • the flap 12 of the three-way valve 11 is rotatable between:
  • the adjustment of the position of the shutter of the three-way valve makes it possible to continuously adjust the respective passage section of the auxiliary duct 9 and of the recirculation line 6.
  • the minimum passage section of the recirculation line 6 corresponds to a total closure of the recirculation line 6.
  • total closure means a zero flow through the line of recirculation 6, near leaks. Indeed, the inevitable geometrical imperfections of the parts leave a generally negligible leakage rate.
  • the minimum passage section of the auxiliary duct 9 corresponds to a closure at 90% of the auxiliary duct 9. This means that 90% of the maximum passage area of the exhaust line is closed. In other words, the passage area is then equal to 10% of the maximum passage area.
  • the auxiliary duct must allow that even in case of blockage of the three-way valve in the open position evacuation of the burnt gases through the auxiliary duct is sufficient to ensure proper operation of the engine.
  • the maximum passage section of the auxiliary duct 9 corresponds to a total opening of the auxiliary duct 9.
  • the passage section of the recirculation line 6 is controlled by a first flange 13 of the flap 12, and the passage section of the auxiliary duct 9 is controlled by a second flange 14 of the flap 12.
  • junction 10 between the recirculation line 6 and the auxiliary duct 9 is located upstream of the position occupied by the first flange 13 of the flap 12 when the flap 12 is in position ensuring the minimum passage section of the recirculation line 6.
  • the flap 12 of the three-way valve 11 is an assembly of two flap parts. Both shutter parts can be assembled together by screwing, brazing, or welding.
  • the three-way valve 11 comprises an electric motor, not shown, for controlling the rotation of the flap 12 by means of a control mechanism comprising a plurality of gears.
  • a position sensor makes it possible to know the angular position of the shutter 12 and to provide a closed loop control.
  • This control can be provided by the electronic unit controlling the operation of the heat engine 1, or by a dedicated electronic unit.
  • the electronic control unit has not been represented.
  • the exhaust flow control valve 17 is a rotary shutter type valve.
  • the valve 17 can also be controlled by the electronic unit controlling the operation of the heat engine 1.
  • the rotation of the shutter 19 can be provided by an electric motor, or by a pneumatic actuator.
  • the rotary flap 19 of the exhaust flow control valve 17 is inserted into the rotation shaft of the rotary flap.
  • the maximum passage section of the exhaust line 5 corresponds to a total opening of the exhaust line 5. This total opening is obtained for the angular position in which the flap 19 is aligned with the axis of the line of exhaust 5.
  • the junction 15 between the auxiliary duct 9 and the exhaust line 5 is located downstream of the exhaust flow control valve 17.
  • the exhaust line 5 is connected to the pollution control device 20 of the exhaust gas of the heat engine 1.
  • the depollution device 20 comprises a particulate filter.
  • the pollution control device 20 also comprises an oxidation catalyst.
  • the heat exchanger is welded to the depollution device 20.
  • the exhaust gas leaving the pollution control device 20 can thus enter directly into the heat exchanger 20.
  • the heat losses to the inlet into the exchanger 7 are thus minimized.
  • Some chemical reactions provided by the depollution device 20 are exothermic, the exhaust gases thus enter the heat exchanger with a high temperature, which increases the energy recovery potential of the system.
  • the heat exchanger 7 is of the air / water type.
  • Part of the thermal energy of the exhaust gas is transferred to the coolant circulating in the heat exchanger.
  • the heat exchanger 7 is connected to the cooling circuit of the heat engine 1, the heat of the exhaust gas being transferred to the cooling liquid.
  • the energy recovered from the exhaust gas thus accelerates the temperature rise of the engine coolant 1. Combustion is favored and engine friction is minimized, which reduces the fuel consumption of the engine.
  • the invention also relates to a method of energy recovery, implementing the energy recovery system 30 as described above, comprising the following steps:
  • step 50 Check the exhaust flow control valve 17 disposed in the exhaust line 5, (step 50) Check the three-way valve 11 arranged at the junction between an auxiliary duct 9 and a recirculation line 6. (step 51)
  • the control of the position of the two valves 11 and 17 makes it possible to ensure the recirculation of the exhaust gases and the recovery of energy at the exhaust.
  • the gas flows between the different lines where the exhaust gases flow can be optimized by managing the position of the two control valves. Depending on the conditions of use of the engine and the vehicle, different modes can be obtained, and will be described below.
  • the different operating modes can be used in turn in order to optimize in real time the operation of the system according to the conditions of use of the engine.
  • the optimization criterion used is different according to the different modes.
  • the method described is implemented by an electronic control unit, which can in particular be the control unit of the heat engine.
  • the energy recovery method comprises the following steps:
  • mode 1 the flap 19 of the valve 17 closes off the escape route, the passage section of which is then minimal.
  • the exhaust gas passes through the heat exchanger 7 and join the exhaust line 5 downstream of the valve 17.
  • the flange 13 of the flap 12 of the three-way valve 11 is then in the closed position of the valve.
  • This mode of operation corresponds to a maximum energy recovery, without ensuring recirculation of exhaust gas.
  • the method comprises the following steps:
  • the flap 12 of the three-way valve 11 is disposed in the partially open position of the recirculation channel 6.
  • the flap 19 of the valve 17 it is it in the maximum open position of the exhaust line 5.
  • the controlled opening of the flap 12 of the three-way valve 11 makes it possible to regulate the flow of recirculated exhaust gas.
  • the position of the flap 12 is continuously adjusted so that the flow of exhaust gas is equal to its set value.
  • the recirculated exhaust gas rate is defined as the recirculated exhaust gas flow divided by the total combustion gas flow consumed by the engine.
  • the recirculated exhaust rate is expressed as a percentage. In this mode, the recirculation rate is adjusted to low values between 0% and about 15%.
  • the energy recovery is very limited, since the passage section of the exhaust line 5 is maximum, the exhaust gas is therefore evacuated preferably without passing through the heat exchanger 7.
  • the recirculation of the exhaust gas is provided between a point of the exhaust circuit located downstream of the supercharging turbine 23 and a point of the intake circuit located upstream of the supercharger 22, which corresponds to the architecture commonly called "low pressure".
  • the method comprises the following steps:
  • the flap 12 of the three-way valve 11 is arranged in the minimum open position of the auxiliary duct 9 and simultaneously with the maximum opening of the recirculation 6.
  • the controlled opening of the exhaust flow control valve 17 regulates the flow of recirculated exhaust gas.
  • the recirculation rate can reach higher values than in mode 2, of the order of 25%, and can reach 70%. Indeed, the partial closure of the line
  • the exhaust system makes it possible to increase the gas flow rate through the heat exchanger 7 and in the circuit portion located upstream of the three-way valve 11.
  • the rate of recirculated gas is controlled in real time by adjusting the position of the shutter 19 of the exhaust flow control valve 17. According to one embodiment, the method comprises the following steps:
  • the flap 12 of the three-way valve 11 is disposed in the partially open position of the recirculation channel 6.
  • the auxiliary duct 9 is partially closed .
  • the flap 19 of the valve 17 closes the exhaust line 5, the passage section is minimal.
  • the exhaust gases preferentially pass through the heat exchanger 7, and the controlled opening of the three-way valve 11 makes it possible to control the rate of recirculated exhaust gas.
  • the rate of recirculated exhaust gas can be regulated at a low or a high rate, while ensuring energy recovery at the exhaust.
  • the method comprises the following steps:
  • the position of the flap 19 of the exhaust flow control valve 17 ensures the maximum opening of the exhaust line 5.
  • the flap 12 of the three-way valve 11 is in the partial open position of the recirculation channel 6, the auxiliary duct 9 is also partially open.
  • Part of the exhaust gas, which has not been cooled through the heat exchanger 7, takes the auxiliary duct 9 and participates in the flow of recirculated gas at the intake of the engine 1.
  • This mode makes it possible to recirculate uncooled exhaust gas, which increases the temperature of the combustion mixture admitted by the engine 1. This promotes the quality of combustion in the first seconds of operation of the engine, ensuring a more stable combustion and generating less fuel. polluting emissions.
  • the energy recovery system described may also comprise one or more of the following characteristics, considered individually or in combination with one another:
  • the flap 12 of the three-way valve 11 may be one-piece.
  • the shutter can for example be obtained by deformation of a preformed part. The number of constituents is thus minimized.
  • the two parts of the flap 12 of the three-way valve 11 may be welded, or brazed, or crimped to each other.
  • the heat exchanger 7 may be connected to a liquid circuit independent of the cooling circuit of the heat engine 1.
  • the energy recovered from the exhaust gas is then transferred to the heat transfer fluid of a cooling circuit independent of that of the engine.
  • This fluid can be used for a specific purpose, for example the production of electrical energy by expansion through a turbine driving a generator.
  • the coolant can be mainly alcohol.
  • the heat exchanger 7 can be fixed to the depollution device 20 by screws and nuts.
  • the recirculation of exhaust gas can be carried out between a point of the exhaust circuit situated upstream of the supercharging turbine and a point of the intake circuit located downstream of the supercharging compressor, according to the so-called "high pressure” architecture. ".
  • the engine 1 may be a compression ignition engine, also called diesel engine.
  • a compression ignition engine also called diesel engine.
  • the invention is not limited to the embodiments described and illustrated, which have been given only as examples.

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Abstract

La présente invention décrit un système de récupération d'énergie (30) dans un circuit d'échappement (3) d'un moteur thermique (1), comprenant: - une ligne d'échappement (5), - une vanne de contrôle du débit d'échappement (17), - une ligne de recirculation (6) agencée pour recevoir des gaz d'échappement du moteur thermique (1), la ligne de recirculation (6) comportant un échangeur thermique (7), - un conduit auxiliaire (9) reliant la ligne d'échappement (5) et la ligne de recirculation (6), - une vanne trois voies (11) disposée à la jonction (10) entre le conduit auxiliaire (9) et la ligne de recirculation (6), la vanne trois voies (11) étant agencée pour contrôler le débit de gaz circulant dans le conduit auxiliaire (9) et le débit de gaz circulant dans la ligne de recirculation (6), l'échangeur thermique (7) étant en partie intégré à un dispositif de dépollution (20) des gaz d'échappement du moteur thermique (1).

Description

SYSTÈME DE RÉCUPÉRATION D'ÉNERGIE
La présente invention concerne un système de récupération d'énergie dans un circuit d'échappement d'un moteur thermique, notamment pour véhicule automobile.
On connaît, par exemple par le brevet US 8,862,369, le principe de recirculer une partie des gaz d'échappement d'un moteur à combustion vers l'admission du moteur, de préférence après les avoir refroidis en traversant un échangeur thermique. Cette technologie permet, sur les moteurs Diesel, de réduire les émissions d'oxyde d'azote. Elle permet également, sur les moteurs à allumage commandé suralimentés, de diminuer la consommation de carburant.
On connaît également, notamment par la demande internationale WO2013/167823, le principe de récupérer une partie de la chaleur des gaz d'échappement d'un moteur thermique, en transférant cette énergie thermique vers un fluide caloporteur. Pour cela, le circuit
d'échappement du moteur thermique comprend différentes lignes connectées entre elles, et le débit de gaz dans les différentes lignes est contrôlé par plusieurs vannes.
La présence simultanée d'un circuit de recirculation des gaz d'échappement vers d'admission du moteur et d'un dispositif de récupération d'énergie à l'échappement tend à multiplier le nombre de composants nécessaires, comme par exemple les échangeurs thermiques et les vannes de contrôle du débit de gaz dans les différentes lignes. Cette augmentation du nombre de composants augmente le cout du système, ainsi que son poids et rend leur implantation dans le véhicule plus difficile.
Le but de l'invention est de permettre d'assurer une recirculation des gaz d'échappement et une récupération d'énergie à l'échappement, soit sélectivement soit de manière concomitante, tout en minimisant le nombre de composants présents dans les différents circuits et en facilitant leur intégration.
A cet effet, l'invention propose un système de récupération d'énergie dans un circuit de gaz d'échappement d'un moteur thermique, comprenant :
une ligne d'échappement,
une vanne de contrôle du débit d'échappement disposée dans la ligne d'échappement , une ligne de recirculation agencée pour recevoir des gaz d'échappement du moteur thermique, la ligne de recirculation comportant un échangeur thermique,
- un conduit auxiliaire reliant la ligne d'échappement et la ligne de recirculation, la jonction entre le conduit auxiliaire et la ligne d'échappement étant située en aval de la vanne de contrôle du débit d'échappement, et la jonction entre le conduit auxiliaire et la ligne de recirculation étant située en aval de l'échangeur thermique,
une vanne trois voies disposée à la jonction entre le conduit auxiliaire et la ligne de recirculation, la vanne trois voies étant agencée pour contrôler le débit de gaz circulant dans le conduit auxiliaire et le débit de gaz circulant dans la ligne de recirculation,
l'échangeur thermique étant en partie intégré à un dispositif de dépollution des gaz
d'échappement du moteur thermique.
L'intégration partielle de l'échangeur thermique au dispositif de dépollution permet d'obtenir un ensemble compact. De plus les gaz d'échappement entrent ainsi dans l'échangeur thermique à une température élevée, ce qui permet d'augmenter le potentiel de récupération d'énergie.
De préférence, la vanne trois voies comporte un volet unique mobile en rotation.
L'emploi d'une vanne trois voies permet de contrôler le débit dans deux portions de circuit différentes avec une vanne unique, ce qui simplifie le système. L'emplacement de la vanne trois voies est appelé « coté froid », car les gaz d'échappement rejoignent la vanne trois voies après avoir subi un refroidissement en traversant l'échangeur thermique.
Avantageusement, le volet de la vanne trois voies est mobile en rotation entre :
Une première position angulaire dans laquelle la section de passage du conduit auxiliaire est maximale et la section de passage de la ligne de recirculation est minimale, et
Une deuxième position angulaire dans laquelle la section de passage du conduit auxiliaire est minimale et la section de passage de la ligne de recirculation est maximale.
L'ajustement de la position du volet de la vanne trois voies permet d'ajuster de manière continue la section de passage respective du conduit auxiliaire et de la ligne de recirculation.
De préférence, la section de passage minimale de la ligne de recirculation correspond à une obturation totale de la ligne de recirculation.
II est ainsi possible de n'avoir aucune recirculation de gaz d'échappement, l'ensemble des gaz d'échappement étant alors évacué directement du moteur.
De préférence encore, la section de passage minimale du conduit auxiliaire correspond à une obturation à 90% du conduit auxiliaire.
Le conduit auxiliaire peut ainsi toujours évacuer des gaz d'échappement. Avantageusement, la section de passage maximale du conduit auxiliaire correspond à une ouverture totale du conduit auxiliaire. De préférence, la jonction entre le conduit auxiliaire et la ligne d'échappement est située en aval d'une vanne de contrôle du débit d'échappement.
Avantageusement, la section de passage maximale de la ligne d'échappement correspond à une ouverture totale de la ligne d'échappement.
L'ouverture totale de la section de passage permet de minimiser les pertes de charge et donc le rendement énergétique du système.
Selon un mode de réalisation, la section de passage de la ligne de recirculation est contrôlée par une première aile du volet, et la section de passage du conduit auxiliaire est contrôlée par une deuxième aile du volet. De cette manière, l'augmentation de la section de passage de la ligne de recirculation est concomitante avec la diminution de la section de passage du conduit auxiliaire.
Selon un mode de réalisation, la jonction entre la ligne de recirculation et le conduit auxiliaire est située en amont de la position occupée par la première aile du volet lorsque le volet est en position assurant la section de passage minimale de la ligne de recirculation. Avantageusement, la ligne d'échappement est reliée à un dispositif de dépollution des gaz d'échappement d'un moteur thermique.
La ligne d'échappement et l'échangeur thermique de la ligne de recirculation sont ainsi tous les deux reliés au dispositif de dépollution des gaz d'échappement, ce qui permet une disposition compacte. De préférence, le dispositif de dépollution comprend un filtre à particules.
Les gaz d'échappement sont ainsi débarrassés des particules provenant de résidus de combustion. Les gaz d'échappement recirculés génèrent ainsi moins d'encrassement du circuit de refroidissement et sont moins agressifs pour le dispositif de suralimentation du moteur lorsque une recirculation des gaz d'échappement en amont du compresseur est réalisée. Selon un mode de réalisation, la vanne de contrôle du débit d'échappement est une vanne de type à volet rotatif.
Ce type de vanne est de construction simple et permet d'effectuer un contrôle précis du débit d'échappement.
Selon un mode de réalisation, le volet rotatif de la vanne de contrôle du débit d'échappement est inséré dans un arbre de rotation du volet rotatif. Cette disposition permet un assemblage facile.
Selon un mode de réalisation, le volet de la vanne trois voies est un assemblage de deux parties de volet.
Chaque partie du volet rotatif de la vanne trois voies est ainsi fabriquée de manière simple, et les deux parties de volet sont ensuite assemblées ensemble.
En variante, le volet de la vanne trois voies est monobloc.
Le volet peut par exemple être obtenu par déformation d'une pièce préformée. Le nombre de constituants est ainsi minimisé.
De préférence, l'échangeur thermique est de type air/eau.
Une partie de l'énergie thermique des gaz d'échappement est transférée au fluide caloporteur circulant dans l'échangeur thermique. L'utilisation de cette énergie récupérée permet d'augmenter le rendement thermique global du groupe moto-propulseur et donc de diminuer sa consommation de carburant.
Selon un mode de réalisation, l'échangeur thermique est relié à un circuit de refroidissement du moteur thermique, la chaleur des gaz d'échappement étant transférée au liquide de
refroidissement.
L'énergie récupérée des gaz d'échappement peut ainsi accélérer la montée en température du moteur. La combustion est favorisée et les frottements du moteur sont minimisés, ce qui permet de réduire la consommation de carburant. Selon un autre mode de réalisation, l'échangeur thermique est relié à un circuit de liquide indépendant du circuit de refroidissement du moteur thermique.
L'énergie récupérée des gaz d'échappement est transférée au fluide d'un circuit de
refroidissement indépendant de celui du moteur. Ce fluide peut être utilisé pour un usage spécifique, par exemple la production d'énergie électrique par détente à travers une turbine entraînant un générateur.
Avantageusement, le liquide de refroidissement est principalement constitué d'alcool.
L'ébullition du liquide de refroidissement est ainsi atteinte pour des températures peu élevées.
L'invention concerne également un procédé de récupération d'énergie, mettant en œuvre le système de récupération d'énergie tel que décrit précédemment, comprenant les étapes suivantes : Contrôler la vanne de contrôle du débit d'échappement disposée dans la ligne d'échappement, (étape 50)
Contrôler la vanne trois voies disposée à la jonction entre un conduit auxiliaire et une ligne de recirculation, (étape 51)
Le contrôle de la position des deux vannes permet d'assurer différents modes de
fonctionnement, satisfaisants différents objectifs correspondant à différentes phases d'utilisation du moteur.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend les étapes suivantes :
Maintenir la vanne de contrôle du débit d'échappement dans une position où la section de passage de la ligne d'échappement est minimale,
Maintenir la vanne trois voies dans une position où la section de passage du conduit auxiliaire est maximale et la section de passage de la ligne de recirculation est minimale, pour maximiser la récupération d'énergie des gaz d'échappement sans assurer de recirculation de gaz d'échappement.
Ce mode d'utilisation, désigné par mode 1, permet de récupérer le maximum d'énergie des gaz d'échappement en forçant l'ensemble des gaz d'échappement à traverser l'échangeur thermique. Aucune recirculation de gaz d'échappement n'est alors assurée.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend les étapes suivantes :
Maintenir la vanne de contrôle du débit d'échappement dans une position où la section de passage de la ligne d'échappement est maximale,
Contrôler la position de la vanne trois voies autour d'une position d'ouverture partielle de la ligne de recirculation,
pour assurer une régulation du débit de gaz d'échappement recirculés.
Ce mode d'utilisation, désigné par mode 2, permet d'assurer une régulation du débit de gaz d'échappement recirculés. Dans ce mode, le taux de recirculation est ajusté à des valeurs faibles, de l'ordre de 15%, ce qui signifie que le débit de gaz recirculés correspond à 15% du débit total de gaz d'admission du moteur.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend les étapes suivantes :
Maintenir la vanne trois voies dans une position où la section de passage du conduit auxiliaire est minimale et la section de passage de la ligne de recirculation est maximale,
Contrôler la position de la vanne de contrôle du débit d'échappement autour d'une position d'ouverture partielle, pour assurer une régulation du débit de gaz d'échappement recirculés.
Ce mode d'utilisation, désigné par mode 3, permet d'assurer une régulation du débit de gaz d'échappement recirculés, le taux de recirculation pouvant atteindre des valeurs plus élevées que celles du mode 2. En effet, la fermeture partielle de la ligne d'échappement permet d'augmenter le débit dans la portion de circuit située en amont de la vanne trois voies. La régulation du taux de recirculation est assurée en contrôlant la position de la vanne de contrôle du débit à l'échappement.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend les étapes suivantes :
Maintenir la vanne de contrôle du débit d'échappement dans une position où la section de passage de la ligne d'échappement est minimale,
Contrôler la position de la vanne trois voies autour d'une position d'ouverture partielle de la ligne de recirculation,
pour assurer une régulation du débit de gaz d'échappement recirculés et assurer une récupération d'énergie des gaz d'échappement.
Ce mode d'utilisation, désigné par mode 4, permet de réguler le taux de gaz d'échappement recirculés tout en maximisant la récupération d'énergie des gaz d'échappement, puisque la section de passage minimale de la ligne d'échappement force les gaz d'échappement à traverser l'échangeur thermique avant d'être évacués.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend les étapes suivantes :
- Maintenir la vanne de contrôle du débit d'échappement dans une position où la section de passage de la ligne d'échappement est maximale,
Contrôler la position de la vanne trois voies autour d'une position d'ouverture partielle du conduit de recirculation,
pour assurer une régulation du débit de gaz d'échappement recirculés en maximisant la température des gaz d'échappement recirculés.
Ce mode d'utilisation, désigné par mode 5, permet qu'une fraction des gaz d'échappement, n'ayant pas subi de refroidissement à travers l'échangeur thermique, empruntent le conduit auxiliaire et participe au débit de gaz recirculés. Ce mode permet de favoriser la combustion dans les premières secondes de fonctionnement du moteur, en augmentant la température du mélange comburant admis.
L'invention sera mieux comprise à la lecture des figures. - La figure 1 représente de manière schématique un moteur à combustion équipé d'un système de récupération d'énergie selon l'invention,
- La figure 2 décrit de manière schématique la position des différentes vannes de contrôle du débit de gaz du système de récupération d'énergie, selon le mode d'utilisation 1,
- La figure 3 décrit de manière schématique la position des différentes vannes de contrôle du débit de gaz du système de récupération d'énergie, selon le mode d'utilisation 2,
- La figure 4 décrit manière schématique la position des différentes vannes de contrôle du débit de gaz du système de récupération d'énergie, selon le mode d'utilisation 3,
- La figure 5 décrit manière schématique la position des différentes vannes de contrôle du débit de gaz du système de récupération d'énergie, selon le mode d'utilisation 4,
- La figure 6 décrit manière schématique la position des différentes vannes de contrôle du débit de gaz du système de récupération d'énergie, selon le mode d'utilisation 5. - La figure 7 est un schéma bloc illustrant les différentes étapes du procédé mis en œuvre par le dispositif des figures 1 à 6.
On a représenté sur la figure 1 un moteur thermique 1 équipé d'un système de récupération d'énergie 30.
Le fonctionnement du moteur thermique 1 est classique : le moteur 1 comprend un circuit d'admission 2 en gaz comburant, un circuit d'échappement 3 des gaz brûlés et un circuit de recirculation 4 des gaz d'échappement.
L'air comburant alimentant le moteur 1 est admis par l'entrée 21 du circuit d'admission 2, puis est comprimé par un dispositif de suralimentation, comprenant un compresseur 22 entraîné par une turbine 23 solidaire du même axe que le compresseur 22. Le flux gazeux sortant du compresseur 22 est refroidi dans l'échangeur de suralimentation 25. Le débit de ce flux est ajusté par le boitier papillon 24, et vient alimenter le moteur 1 en gaz comburant. Le répartiteur d'admission permet de répartir le flux traversant le boitier papillon 24 entre les différents cylindres du moteur 1.
Le carburant est injecté dans le moteur 1 par un système d'injection 26 et brûlé dans les chambres de combustion, permettant ainsi au moteur 1 de fournir de l'énergie mécanique.
Le mélange gazeux résultant du processus de combustion est évacué du moteur 1 par le circuit d'échappement 3. Les gaz d'échappement traversent la turbine 23 et fournissent, en s'y détendant, l'énergie mécanique nécessaire à la compression du mélange traversant le compresseur 22.
Après détente dans la turbine 23, les gaz d'échappement traversent un dispositif de dépollution 20, comprenant un catalyseur, qui catalyse les réactions chimiques d'oxydation et de réduction des polluants se trouvant dans les gaz d'échappement. Le dispositif de post-traitement 20 comporte également un filtre à particules, retenant les particules contenues da ns les gaz d'échappement.
Le système de récupération d'énergie 30 dans le circuit de gaz d'échappement 3 du moteur thermique 1, comprend :
- une ligne d'échappement 5,
une vanne de contrôle du débit d'échappement 17 disposée dans la ligne d'échappement 5, une ligne de recirculation 6 agencée pour recevoir des gaz d'échappement du moteur thermique 1, la ligne de recirculation 6 comportant un échangeur thermique 7,
un conduit auxiliaire 9 reliant la ligne d'échappement 5 et la ligne de recirculation 6, la jonction 15 entre le conduit auxiliaire 9 et la ligne d'échappement 5 étant située en aval de la vanne de contrôle du débit d'échappement 17, et la jonction 10 entre le conduit auxiliaire 9 et la ligne de recirculation 6 étant située en aval de l'échangeur thermique 7,
une vanne trois voies 11 disposée à la jonction 10 entre le conduit auxiliaire 9 et la ligne de recirculation 6, la vanne trois voies 11 étant agencée pour contrôler le débit de gaz circulant dans le conduit auxiliaire 9 et le débit de gaz circulant dans la ligne de recirculation 6, l'échangeur thermique 7 étant en partie intégré à un dispositif de dépollution 20 des gaz d'échappement du moteur thermique 1.
La vanne trois voies 11 comporte un volet 12 unique, mobile en rotation.
Le volet 12 de la vanne trois voies 11 est mobile en rotation entre :
- Une première position angulaire dans laquelle la section de passage du conduit auxiliaire 9 est maximale et la section de passage de la ligne de recirculation 6 est minimale, et
Une deuxième position angulaire dans laquelle la section de passage du conduit auxiliaire 9 est minimale et la section de passage de la ligne de recirculation 6 est maximale.
L'ajustement de la position du volet de la vanne trois voies permet d'ajuster de manière continue la section de passage respective du conduit auxiliaire 9 et de la ligne de recirculation 6.
La section de passage minimale de la ligne de recirculation 6 correspond à une obturation totale de la ligne de recirculation 6. Par obturation totale, on entend un débit nul à travers la ligne de recirculation 6, aux fuites près. En effet, les inévitables imperfections géométriques des pièces laissent subsister un débit de fuite généralement négligeable.
La section de passage minimale du conduit auxiliaire 9 correspond à une obturation à 90% du conduit auxiliaire 9. On entend par là que 90% de la surface de passage maximale de la ligne d'échappement est obturée. Autrement dit, la surface de passage est alors égale à 10% de la surface de passage maximale.
En effet, le conduit auxiliaire doit permettre que même en cas de blocage de la vanne trois voies en position ouverte l'évacuation des gaz brûlés à travers le conduit auxiliaire soit suffisante pour assurer un fonctionnement correct du moteur.
La section de passage maximale du conduit auxiliaire 9 correspond à une ouverture totale du conduit auxiliaire 9.
La section de passage de la ligne de recirculation 6 est contrôlée par une première aile 13 du volet 12, et la section de passage du conduit auxiliaire 9 est contrôlée par une deuxième aile 14 du volet 12.
Ainsi, l'augmentation de la section de passage de la ligne de recirculation 6 est concomitante avec la diminution de la section de passage du conduit auxiliaire 9.
La jonction 10 entre la ligne de recirculation 6 et le conduit auxiliaire 9 est située en amont de la position occupée par la première aile 13 du volet 12 lorsque le volet 12 est en position assurant la section de passage minimale de la ligne de recirculation 6.
Le volet 12 de la vanne trois voies 11 est un assemblage de deux parties de volet. Les deux parties de volet peuvent être assemblées ensemble par vissage, brasage, ou soudage.
La vanne trois voies 11 comporte un moteur électrique, non représenté, permettant de commander la rotation du volet 12 par l'intermédiaire d'un mécanisme de commande comportant plusieurs engrenages. Un capteur de position permet de connaître la position angulaire du volet 12 et d'en assurer un contrôle en boucle fermée. Ce contrôle peut être assuré par l'unité électronique pilotant le fonctionnement du moteur thermique 1, ou par une unité électronique dédiée. L'unité électronique de contrôle n'a pas été représentée.
La vanne de contrôle du débit d'échappement 17 est une vanne de type à volet rotatif. La vanne 17 peut être également contrôlée par l'unité électronique pilotant le fonctionnement du moteur thermique 1. La rotation du volet 19 peut être assurée par un moteur électrique, où par un actionneur pneumatique. Dans l'exemple considéré, le volet rotatif 19 de la vanne de contrôle du débit d'échappement 17 est inséré dans l'arbre de rotation du volet rotatif.
La section de passage maximale de la ligne d'échappement 5 correspond à une ouverture totale de la ligne d'échappement 5. Cette ouverture totale est obtenue pour la position angulaire dans laquelle le volet 19 est aligné avec l'axe de la ligne d'échappement 5.
La jonction 15 entre le conduit auxiliaire 9 et la ligne d'échappement 5 est située en aval de la vanne de contrôle du débit d'échappement 17.
La ligne d'échappement 5 est reliée au dispositif de dépollution 20 des gaz d'échappement du moteur thermique 1. Le dispositif de dépollution 20 comprend un filtre à particules. Le dispositif de dépollution 20 comprend également un catalyseur d'oxydation.
L'échangeur thermique est soudé sur le dispositif de dépollution 20. Les gaz d'échappement sortant du dispositif de dépollution 20 peuvent ainsi entrer directement dans l'échangeur thermique 20. Les pertes thermiques jusqu'à l'entrée dans l'échangeur 7 sont ainsi minimisées. Certaines réactions chimiques assurées par le dispositif de dépollution 20 sont exothermiques, les gaz d'échappement entrent ainsi dans l'échangeur thermique avec une température élevée, ce qui permet d'augmenter le potentiel de récupération d'énergie du système.
L'échangeur thermique 7 est de type air/eau.
Une partie de l'énergie thermique des gaz d'échappement est transférée au fluide caloporteur circulant dans l'échangeur thermique.
Dans l'exemple décrit, l'échangeur thermique 7 est relié au circuit de refroidissement du moteur thermique 1, la chaleur des gaz d'échappement étant transférée au liquide de refroidissement.
L'énergie récupérée des gaz d'échappement permet ainsi d'accélérer la montée en température du liquide de refroidissement du moteur 1. La combustion est favorisée et les frottements du moteur sont minimisés, ce qui permet de réduire la consommation de carburant du moteur.
L'invention concerne également un procédé de récupération d'énergie, mettant en œuvre le système de récupération d'énergie 30 tel que décrit précédemment, comprenant les étapes suivantes :
Contrôler la vanne de contrôle du débit d'échappement 17 disposée dans la ligne d'échappement 5, (étape 50) Contrôler la vanne trois voies 11 disposée à la jonction entre un conduit auxiliaire 9 et une ligne de recirculation 6. (étape 51)
Le contrôle de la position des deux vannes 11 et 17 permet d'assurer la recirculation des gaz d'échappement et la récupération d'énergie à l'échappement. Les flux de gaz entre les différentes lignes où s'écoulent les gaz d'échappement peuvent être optimisés en gérant la position des deux vannes de contrôle. Suivant les conditions d'utilisation du moteur et du véhicule, différents modes peuvent être obtenus, et seront décrits ci-dessous.
Les différents modes de fonctionnement peuvent être utilisés tour à tour afin d'optimiser en temps réel le fonctionnement du système en fonction des conditions d'utilisation du moteur. Le critère d'optimisation utilisé est différent suivant les différents modes.
Le procédé décrit est mis en œuvre par une unité électronique de contrôle, qui peut notamment être l'unité de pilotage du moteur thermique.
Selon un mode de réalisation, le procédé de récupération d'énergie comprend les étapes suivantes :
- Maintenir la vanne de contrôle du débit d'échappement 17 dans une position où la section de passage de la ligne d'échappement 5 est minimale,
Maintenir la vanne trois voies 11 dans une position où la section de passage du conduit auxiliaire 9 est maximale et la section de passage de la ligne de recirculation 6 est minimale, pour maximiser la récupération d'énergie des gaz d'échappement sans assurer de recirculation de gaz d'échappement.
Dans ce mode d'utilisation, désigné par mode 1, et schématisé sur la figure 2, le volet 19 de la vanne 17 obture la voie d'échappement, dont la section de passage est alors minimale. Les gaz d'échappement passent donc par l'échangeur thermique 7 et rejoignent la ligne d'échappement 5 en aval de la vanne 17. L'aile 13 du volet 12 de la vanne trois voies 11 étant alors en position d'obturation de la voie de recirculation 6, il n'y a pas de recirculation de gaz d'échappement. Ce mode de fonctionnement correspond à une récupération d'énergie maximale, sans assurer de recirculation de gaz d'échappement.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend les étapes suivantes :
Maintenir la vanne de contrôle du débit d'échappement 17 dans une position où la section de passage de la ligne d'échappement 5 est maximale,
Contrôler la position de la vanne trois voies 11 autour d'une position d'ouverture partielle de la ligne de recirculation 6, pour assurer une régulation du débit de gaz d'échappement recirculés.
Dans ce mode d'utilisation, désigné par mode 2, et schématisé sur la figure 3, le volet 12 de la vanne trois voies 11 est disposé en position d'ouverture partielle de la voie de recirculation 6. Le volet 19 de la vanne 17 est lui en position d'ouverture maximale de la ligne d'échappement 5. L'ouverture contrôlée du volet 12 de la vanne trois voies 11 permet de réguler le débit de gaz d'échappement recirculés. La position du volet 12 est ajustée en continu afin que le débit de gaz d'échappement soit égal à sa valeur de consigne. Le taux de gaz d'échappement recirculés est défini comme le débit de gaz d'échappement recirculés divisé par le débit total de gaz comburant consommé par le moteur. Le taux de gaz d'échappement recirculés est exprimé en pourcentage. Dans ce mode, le taux de recirculation est ajusté à des valeurs faibles, comprises entre 0% et environ 15%. La récupération d'énergie est très limitée, puisque la section de passage de la ligne d'échappement 5 est maximale, les gaz d'échappement s'évacuent donc préférentiellement sans traverser l'échangeur thermique 7. Comme on le voit sur la figure 1, la recirculation des gaz d'échappement est assurée entre un point du circuit d'échappement situé en aval de la turbine de suralimentation 23 et un point du circuit d'admission situé en amont du compresseur de suralimentation 22, ce qui correspond à l'architecture appelée couramment « basse pression ».
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend les étapes suivantes :
Maintenir la vanne trois voies 11 dans une position où la section de passage du conduit auxiliaire 9 est minimale et la section de passage de la ligne de recirculation 6 est maximale,
Contrôler la position de la vanne de contrôle du débit d'échappement 17 autour d'une position d'ouverture partielle,
pour assurer une régulation du débit de gaz d'échappement recirculés.
Dans ce mode d'utilisation, désigné par mode 3, et schématisé sur la figure 4, le volet 12 de la vanne trois voies 11 est disposé en position d'ouverture minimale du conduit auxiliaire 9 et simultanément d'ouverture maximale de la ligne de recirculation 6. L'ouverture contrôlée de la vanne de contrôle du débit d'échappement 17 permet de réguler le débit de gaz d'échappement recirculés. Le taux de recirculation peut atteindre des valeurs plus élevées que dans le mode 2, de l'ordre de 25%, et peut atteindre 70%. En effet, la fermeture partielle de la ligne
d'échappement permet d'augmenter le débit de gaz à travers l'échangeur thermique 7 et dans la portion de circuit située en amont de la vanne trois voies 11. Le taux de gaz recirculés est contrôlé en temps réel en ajustant la position de l'obturateur 19 de la vanne de contrôle du débit d'échappement 17. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend les étapes suivantes :
Maintenir la vanne de contrôle du débit d'échappement 17 dans une position où la section de passage de la ligne d'échappement 5 est minimale,
Contrôler la position de la vanne trois voies 11 autour d'une position d'ouverture partielle de la ligne de recirculation 6,
pour assurer une régulation du débit de gaz d'échappement recirculés et assurer une récupération d'énergie des gaz d'échappement.
Dans ce mode d'utilisation, désigné par mode 4, et schématisé sur la figure 5, le volet 12 de la vanne trois voies 11 est disposé en position d'ouverture partielle de la voie de recirculation 6. Le conduit auxiliaire 9 est partiellement fermé. Le volet 19 de la vanne 17 obture la ligne d'échappement 5, dont la section de passage est minimale. Les gaz d'échappement traversent préférentiellement l'échangeur thermique 7, et l'ouverture contrôlée de la vanne trois voies 11 permet de contrôler le taux de gaz d'échappement recirculés. Dans ce mode d'utilisation, le taux de gaz d'échappement recirculés peut être régulé selon un faible ou un fort taux, tout en assurant une récupération d'énergie à l'échappement.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend les étapes suivantes :
Maintenir la vanne de contrôle du débit d'échappement 17 dans une position où la section de passage de la ligne d'échappement 5 est maximale,
Contrôler la position de la vanne trois voies 11 autour d'une position d'ouverture partielle du conduit de recirculation,
pour assurer une régulation du débit de gaz d'échappement recirculés en maximisant la température des gaz d'échappement recirculés.
Dans ce mode d'utilisation, désigné par mode 5, et schématisé sur la figure 6, la position du volet 19 de la vanne de contrôle du débit à l'échappement 17 assure l'ouverture maximale de la ligne d'échappement 5. Le volet 12 de la vanne trois voies 11 est en position d'ouverture partielle de la voie de recirculation 6, le conduit auxiliaire 9 étant également partiellement ouvert. Une partie des gaz d'échappement, n'ayant pas subi de refroidissement à travers l'échangeur thermique 7, emprunte le conduit auxiliaire 9 et participe au débit de gaz recirculés à l'admission du moteur 1. Ce mode permet de réaliser une recirculation de gaz d'échappement non refroidis, ce qui permet d'augmenter la température du mélange comburant admis par le moteur 1. Cela favorise la qualité de la combustion dans les premières secondes de fonctionnement du moteur, assurant une combustion plus stable et générant moins d'émissions polluantes. Selon des modes de réalisation non représentés, le système de récupération d'énergie décrit peut également comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou combinées entre elles :
Le volet 12 de la vanne trois voies 11 peut être monobloc. Le volet peut par exemple être obtenu par déformation d'une pièce préformée. Le nombre de constituants est ainsi minimisé.
Les deux parties du volet 12 de la vanne trois voies 11 peuvent être soudées, ou brasées, ou serties l'une à l'autre.
L'échangeur thermique 7 peut être relié à un circuit de liquide indépendant du circuit de refroidissement du moteur thermique 1. L'énergie récupérée des gaz d'échappement est alors transférée au fluide caloporteur d'un circuit de refroidissement indépendant de celui du moteur. Ce fluide peut être utilisé pour un usage spécifique, par exemple la production d'énergie électrique par détente à travers une turbine entraînant un générateur. - Le liquide de refroidissement peut être principalement constitué d'alcool.
L'ébullition du liquide de refroidissement est ainsi atteinte pour des températures peu élevées.
L'échangeur thermique 7 peut être fixé au dispositif de dépollution 20 par vis et écrous.
La recirculation de gaz d'échappement peut être réalisée entre un point du circuit d'échappement situé en amont de la turbine de suralimentation et un point du circuit d'admission situé en aval du compresseur de suralimentation, selon l'architecture dite « haute pression ».
Le moteur 1 peut être un moteur à allumage par compression, aussi appelé moteur Diesel. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés, qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système de récupération d'énergie (30) dans un circuit de gaz d'échappement (3) d'un
moteur thermique (1), comprenant :
une ligne d'échappement (5),
- une vanne de contrôle du débit d'échappement (17) disposée dans la ligne d'échappement (5),
une ligne de recirculation (6) agencée pour recevoir des gaz d'échappement du moteur thermique (1), la ligne de recirculation (6) comportant un échangeur thermique (7), un conduit auxiliaire (9) reliant la ligne d'échappement (5) et la ligne de recirculation (6), la jonction (15) entre le conduit auxiliaire (9) et la ligne d'échappement (5) étant située en aval de la vanne de contrôle du débit d'échappement (17), et la jonction (10) entre le conduit auxiliaire (9) et la ligne de recirculation (6) étant située en aval de l'échangeur thermique (7), une vanne trois voies (11) disposée à la jonction (10) entre le conduit auxiliaire (9) et la ligne de recirculation (6), la vanne trois voies (11) étant agencée pour contrôler le débit de gaz circulant dans le conduit auxiliaire (9) et le débit de gaz circulant dans la ligne de
recirculation (6),
l'échangeur thermique (7) étant en partie intégré à un dispositif de dépollution (20) des gaz d'échappement du moteur thermique (1).
2. Système de récupération d'énergie (30) selon la revendication 1, selon lequel la vanne trois voies (11) comporte un volet (12) unique, mobile en rotation.
3. Système de récupération d'énergie (30) selon la revendication 2, selon lequel le volet (12) de la vanne trois voies (11) est mobile en rotation entre :
Une première position angulaire dans laquelle la section de passage du conduit auxiliaire (9) est maximale et la section de passage de la ligne de recirculation (6) est minimale, et - Une deuxième position angulaire dans laquelle la section de passage du conduit auxiliaire (9) est minimale et la section de passage de la ligne de recirculation (6) est maximale.
4. Système de récupération d'énergie (30) selon la revendication 2 ou 3, selon lequel la section de passage de la ligne de recirculation (6) est contrôlée par une première aile (13) du volet (12), et la section de passage du conduit auxiliaire (9) est contrôlée par une deuxième aile (14) du volet (12).
5. Procédé de récupération d'énergie, mettant en œuvre le système de récupération d'énergie (30) selon l'une des revendications précédentes, comprenant les étapes suivantes :
Contrôler la vanne de contrôle du débit d'échappement (17) disposée dans la ligne d'échappement (5),
- Contrôler la vanne trois voies (11) disposée à la jonction entre un conduit auxiliaire (9) et une ligne de recirculation (6).
6. Procédé selon la revendication 5, comprenant les étapes suivantes :
Maintenir la vanne de contrôle du débit d'échappement (17) dans une position où la section de passage de la ligne d'échappement (5) est minimale,
- Maintenir la vanne trois voies (11) dans une position où la section de passage du conduit auxiliaire (9) est maximale et la section de passage de la ligne de recirculation (6) est minimale,
pour maximiser la récupération d'énergie des gaz d'échappement sans assurer de recirculation de gaz d'échappement.
7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, comprenant les étapes suivantes :
Maintenir la vanne de contrôle du débit d'échappement (17) dans une position où la section de passage de la ligne d'échappement (5) est maximale,
Contrôler la position de la vanne trois voies (11) autour d'une position d'ouverture partielle de la ligne de recirculation (6), pour assurer une régulation du débit de gaz d'échappement recirculés.
8. Procédé selon l'une des revendications 5 à 7, comprenant les étapes suivantes :
Maintenir la vanne trois voies (11) dans une position où la section de passage du conduit auxiliaire (9) est minimale et la section de passage de la ligne de recirculation (6) est maximale,
- Contrôler la position de la vanne de contrôle du débit d'échappement (17) autour d'une position d'ouverture partielle,
pour assurer une régulation du débit de gaz d'échappement recirculés.
9. Procédé selon l'une des revendications 5 à 8, comprenant les étapes suivantes :
Maintenir la vanne de contrôle du débit d'échappement (17) dans une position où la section de passage de la ligne d'échappement (5) est minimale,
Contrôler la position de la vanne trois voies (11) autour d'une position d'ouverture partielle de la ligne de recirculation (6), pour assurer une régulation du débit de gaz d'échappement recirculés et assurer une récupération d'énergie des gaz d'échappement.
10. Procédé selon l'une des revendications 5 à 9, comprenant les étapes suivantes :
Maintenir la vanne de contrôle du débit d'échappement (17) dans une position où la section de passage de la ligne d'échappement (5) est maximale,
Contrôler la position de la vanne trois voies (11) autour d'une position d'ouverture partielle du conduit de recirculation,
pour assurer une régulation du débit de gaz d'échappement recirculés en maximisant la température des gaz d'échappement recirculés.
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