FR2833653A1

FR2833653A1 - Diesel engine exhaust gas recycling (EGR) system has actuator for cleaning phase in which deposits in circuit are eliminated by heat

Info

Publication number: FR2833653A1
Application number: FR0116260A
Authority: FR
Inventors: Jacques Portalier; Nathalie Alhinc
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2001-12-14
Filing date: 2001-12-14
Publication date: 2003-06-20
Anticipated expiration: 2021-12-14
Also published as: FR2833653B1

Abstract

The system, comprising an exhaust gas recycling circuit (3) with a valve (5) operated by a control unit (6), has a circuit cleaning phase actuated by the control unit when the engine (1) is in a predetermined operating mode to allow the elimination of deposits in the circuit by heat. The circuit also has a cooler (4) for the recycled gases, and the cleaning phase actuator measures the drop in the cooler's load, the temperature of the gases entering and leaving it, the distance covered by the vehicle and the duration of the engine's operation. The cleaning phase can include the injection of a fuel additive that reduces the deposits' combustion temperature and/or the injection of fuel into certain cylinders during the expansion phase to increase the temperature of exhaust gases.

Description

La présente invention concerne un système de recyclage de gaz d'échappement pour un moteur Diesel de véhicule automobile. The present invention relates to an exhaust gas recycling system for a diesel engine of a motor vehicle.

On connaît déjà dans l'état de la technique, des systèmes de recyclage de ce type qui sont également appelés systèmes EGR et qui comportent un circuit de recyclage comprenant par exemple une vanne de contrôle de recyclage et un refroidisseur de gaz de recyclage, ce circuit étant raccordé entre la sortie et l'entrée de gaz du moteur et des moyens de commande de l'ouverture/fermeture de la vanne pour contrôler la circulation de gaz dans le circuit. Already known in the prior art, recycling systems of this type which are also called EGR systems and which include a recycling circuit comprising for example a recycling control valve and a recycling gas cooler, this circuit being connected between the gas outlet and inlet of the engine and means for controlling the opening / closing of the valve to control the circulation of gas in the circuit.

Ces systèmes ont été développés pour tenir compte des normes relatives aux niveaux des émissions polluantes liées au fonctionnement de ce type de moteurs, ces normes étant de plus en plus sévères, en particulier en ce qui concerne les émissions d'oxyde d'azote. These systems have been developed to take account of the standards relating to the levels of polluting emissions linked to the operation of this type of engine, these standards being increasingly strict, in particular as regards nitrogen oxide emissions.

Le recyclage des gaz d'échappement permet en effet de réduire les émissions de ce type. The recycling of exhaust gases makes it possible to reduce emissions of this type.

Afin d'accroître le potentiel de réduction des Nox à iso-émission de particules, les gaz de recyclage sont refroidis en utilisant un refroidisseur quelconque, tel que par exemple un refroidisseur gaz/eau ou un refroidisseur air/air pouvant être constitué par le circuit lui-même. In order to increase the reduction potential of Nox with iso-emission of particles, the recycling gases are cooled using any cooler, such as for example a gas / water cooler or an air / air cooler which can be formed by the circuit. himself.

Les normes actuelles et futures relatives à ces émissions, imposent un maintien des niveaux sur plusieurs dizaines de milliers de kilomètres de fonctionnement du moteur. Current and future standards relating to these emissions require maintenance of the levels over several tens of thousands of kilometers of engine operation.

Or, des particules et des hydrocarbures se déposent dans le circuit d'EGR. Ceci se traduit alors par une dérive des pertes de charge de ce circuit ainsi que des échanges thermiques du refroidisseur. However, particles and hydrocarbons are deposited in the EGR circuit. This then results in a drift of the pressure losses of this circuit as well as the heat exchanges of the cooler.

Cette dérive peut s'avérer incompatible avec le maintien des niveaux d'émissions fixés. This drift may prove to be incompatible with the maintenance of fixed emission levels.

Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. The object of the invention is therefore to solve these problems.

A cet effet, l'invention a pour objet un système de recyclage des gaz d'échappement pour un moteur Diesel de véhicule automobile, du type comportant un circuit de recyclage comprenant au moins une vanne de contrôle de recyclage et raccordé entre la sortie et l'entrée du moteur et des moyens de commande de l'ouverture/fermeture de la vanne pour contrôler la circulation des gaz dans le circuit, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de déclenchement To this end, the subject of the invention is an exhaust gas recycling system for a diesel engine of a motor vehicle, of the type comprising a recycling circuit comprising at least one recycling control valve and connected between the outlet and the entry of the engine and of the means for controlling the opening / closing of the valve to control the circulation of gases in the circuit, characterized in that it comprises triggering means

d'une phase de nettoyage du circuit de recyclage par pilotage des moyens de commande de l'ouverture/fermeture de la vanne lorsque le moteur est dans une zone de fonctionnement prédéterminée, pour permettre une élimination thermique des dépôts dans ce circuit. a phase of cleaning the recycling circuit by controlling the means for controlling the opening / closing of the valve when the engine is in a predetermined operating zone, to allow thermal removal of the deposits in this circuit.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la Fig. 1 représente un schéma synoptique illustrant la structure générale d'un système de recyclage selon l'invention ; et - la Fig. 2 représente un schéma illustrant le fonctionnement de celui-ci. The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example and made with reference to the appended drawings, in which: - FIG. 1 represents a block diagram illustrating the general structure of a recycling system according to the invention; and - Fig. 2 shows a diagram illustrating the operation thereof.

On a en effet représenté sur la figure 1, un système de recyclage des gaz d'échappement pour un moteur Diesel de véhicule automobile. FIG. 1 shows an exhaust gas recycling system for a diesel engine of a motor vehicle.

Sur cette figure, le moteur est désigné par la référence générale 1 et comporte des moyens d'alimentation en gaz de celui-ci désignés par la référence générale 2. In this figure, the engine is designated by the general reference 1 and comprises gas supply means thereof designated by the general reference 2.

De plus, le moteur est associé à un circuit de recyclage désigné par la référence générale 3 sur cette figure, raccordé entre sa sortie et son entrée de gaz, et comportant par exemple un refroidisseur de gaz 4 et une vanne de contrôle de recyclage désignée par la référence générale 5. In addition, the engine is associated with a recycling circuit designated by the general reference 3 in this figure, connected between its outlet and its gas inlet, and comprising for example a gas cooler 4 and a recycling control valve designated by the general reference 5.

Cette vanne peut être disposée en amont ou en aval du refroidisseur.
Cette vanne, et plus particulièrement son ouverture/fermeture, est pilotée par des moyens de commande désignés par la référence générale 6, comprenant par exemple tout calculateur approprié, pour contrôler la circulation des gaz dans le circuit entre la sortie et l'entrée du moteur. This valve can be arranged upstream or downstream of the cooler.
This valve, and more particularly its opening / closing, is controlled by control means designated by the general reference 6, comprising for example any suitable computer, for controlling the circulation of gases in the circuit between the outlet and the inlet of the engine. .

Ces moyens de commande reçoivent par exemple une information de débit d'air frais admis dans le moteur à partir d'un capteur correspondant désigné par la référence générale 7, qui sont raccordés aux moyens d'admission d'air frais dans le moteur, pour mettre en oeuvre une stratégie de contrôle de la vanne permettant d'assurer le recyclage d'une partie des gaz d'échappement dans le moteur de façon classique. These control means receive, for example, information on the flow rate of fresh air admitted into the engine from a corresponding sensor designated by the general reference 7, which are connected to the means of admission of fresh air into the engine, to implement a valve control strategy to ensure the recycling of part of the exhaust gases in the engine in a conventional manner.

On notera que les moyens d'admission de gaz 2 peuvent comporter différents organes, tels que par exemple un turbocompresseur piloté ou non, un capteur de pression de suralimentation, un capteur de température des gaz en It will be noted that the gas intake means 2 can comprise different members, such as for example a turbocharger, whether or not controlled, a boost pressure sensor, a gas temperature sensor in

entrée du moteur, un refroidisseur d'air de suralimentation associé à des moyens de court-circuitage de celui-ci, etc..., de façon classique. engine inlet, a charge air cooler associated with means for short-circuiting it, etc., in a conventional manner.

Selon l'invention, ce système comporte également des moyens de déclenchement 8 d'une phase de nettoyage du circuit de recyclage par pilotage des moyens de commande 6 de l'ouverture/fermeture de la vanne lorsque le moteur est dans une zone de fonctionnement prédéterminée, pour permettre une élimination thermique telle qu'une combustion des dépôts dans ce circuit. According to the invention, this system also includes means 8 for triggering a cleaning phase of the recycling circuit by controlling the control means 6 for opening / closing the valve when the engine is in a predetermined operating zone. , to allow thermal elimination such as combustion of deposits in this circuit.

Ces dépôts sont par exemple formés par des suies, des particules, ou des hydrocarbures, qui se sont déposés dans ce circuit lors du fonctionnement du moteur. These deposits are for example formed by soot, particles, or hydrocarbons, which are deposited in this circuit during the operation of the engine.

Comme cela a été indiqué précédemment, ces dépôts peuvent occasionner une dérive des pertes de charge de ce circuit ainsi que des échanges thermiques de celui-ci, qui peuvent s'avérer incompatibles avec le maintien des niveaux des émissions polluantes. As indicated previously, these deposits can cause a drift in the pressure drops of this circuit as well as heat exchanges of the latter, which can prove to be incompatible with the maintenance of the levels of polluting emissions.

En déclenchant une phase de nettoyage du circuit de recyclage, il est donc possible de maintenir le niveau de perte de charge et les échanges thermiques dans ce circuit, pour contenir la dérive du niveau des émissions polluantes. By triggering a cleaning phase of the recycling circuit, it is therefore possible to maintain the pressure drop level and the heat exchanges in this circuit, to contain the drift in the level of polluting emissions.

Différentes stratégies de déclenchement peuvent être envisagées. Different trigger strategies can be considered.

Ainsi par exemple, les moyens de déclenchement 8 peuvent être associés à des moyens de mesure de la perte de charge du refroidisseur, à des moyens de mesure de la température des gaz en entrée et en sortie de celui-ci, à des moyens de mesure du kilométrage parcouru par le véhicule, à des moyens de mesure du temps de fonctionnement du moteur ou à d'autres moyens de détection, pour émettre une requête de nettoyage du circuit. Thus, for example, the triggering means 8 can be associated with means for measuring the pressure drop of the cooler, with means for measuring the temperature of the gases entering and leaving the latter, with measuring means. the mileage traveled by the vehicle, to means for measuring the engine running time or to other detection means, in order to send a request for cleaning the circuit.

On sait en effet que ces différentes informations permettent d'estimer qu'il est nécessaire de nettoyer le circuit de recyclage. We know that this various information makes it possible to estimate that it is necessary to clean the recycling circuit.

Une fois cette requête émise par les moyens de déclenchement 8, les moyens de commande 6 sont adaptés pour piloter l'ouverture/fermeture de la vanne 5 pour faire circuler dans celui-ci des gaz à température élevée lorsque le moteur se trouve dans une zone de fonctionnement prédéterminée, telle que par exemple lorsque la température des gaz d'échappement est suffisamment éle- vée, c'est-à-dire supérieure à un seuil prédéterminé, pour permettre le nettoyage du circuit EGR et en particulier du refroidisseur, tout en assurant la stabilité de la Once this request has been issued by the triggering means 8, the control means 6 are adapted to control the opening / closing of the valve 5 in order to circulate therein gases at high temperature when the engine is in an area of predetermined operation, such as for example when the temperature of the exhaust gases is sufficiently high, that is to say greater than a predetermined threshold, to allow the cleaning of the EGR circuit and in particular of the cooler, while ensuring the stability of the

combustion dans les cylindres du moteur avec un débit de gaz d'EGR régulé par exemple sur une consigne de débit d'air frais en entrée du moteur. combustion in the engine cylinders with an EGR gas flow regulated for example on a fresh air flow setpoint at the engine inlet.

On conçoit alors que la vanne 5 et le circuit de recyclage de façon générale, sont activés dans une zone de fonctionnement du moteur différente de celle couramment utilisée pour les fonctions de dépollution, notamment lorsque le moteur est froid. It will then be understood that the valve 5 and the recycling circuit in general are activated in an engine operating area different from that commonly used for pollution control functions, especially when the engine is cold.

La circulation de gaz d'échappement à température relativement éle- vée dans le circuit de recyclage, provoque alors le nettoyage de celui-ci par élimination thermique telle qu'une combustion des dépôts dans celui-ci. The circulation of exhaust gas at relatively high temperature in the recycling circuit, then causes the cleaning thereof by thermal elimination such as combustion of the deposits therein.

La zone de fonctionnement favorable du moteur peut être détectée par exemple par des moyens de détermination correspondants, à partir d'informations relatives au régime et à la charge du moteur et aux conditions de roulage du véhicule, déterminées par exemple à partir d'informations de temps passé dans une zone déterminée de vitesse de véhicule, de régime et de charge du moteur et de température de fonctionnement de celui-ci, pour n'activer le nettoyage que si ces différentes conditions sont rencontrées. The favorable operating region of the engine can be detected for example by corresponding determination means, on the basis of information relating to the engine speed and load and the running conditions of the vehicle, determined for example from information on time spent in a determined zone of vehicle speed, engine speed and load and engine operating temperature, to activate cleaning only if these different conditions are met.

Le pilotage de la vanne EGR peut être assuré de façon classique par une stratégie de calcul de consigne d'ouverture/fermeture déjà implantée dans les moyens de commande de celle-ci au titre des autres utilisations de ces moyens de recyclage. The control of the EGR valve can be ensured in a conventional manner by a strategy for calculating the opening / closing setpoint already implemented in the control means thereof as other uses of these recycling means.

Les moyens de déclenchement et/ou commande sont également adaptés pour arrêter ce nettoyage au bout d'une période de temps prédéterminée. The triggering and / or control means are also adapted to stop this cleaning after a predetermined period of time.

Ceci permet d'éviter d'appliquer des contraintes thermiques excessives sur le circuit de recyclage. This avoids applying excessive thermal stresses on the recycling circuit.

En effet, une ouverture excessivement prolongée de la vanne 5 dans la zone de fonctionnement évoquée précédemment, pourrait provoquer un endommagement de celle-ci et des autres composants de ce circuit de recyclage par dépassement des critères de tenue thermique. Indeed, an excessively prolonged opening of the valve 5 in the operating zone mentioned above, could cause damage to the latter and to the other components of this recycling circuit by exceeding the thermal resistance criteria.

Cette durée est déterminée en fonction de la configuration de chaque circuit. This duration is determined according to the configuration of each circuit.

Bien entendu, des moyens complémentaires peuvent être mis en oeuvre. Of course, additional means can be used.

C'est ainsi par exemple que le moteur peut être associé à des moyens d'ajout au carburant injecté dans celui-ci, d'un additif destiné à se déposer notamment sur le circuit lors du fonctionnement de celui-ci, afin d'abaisser la température de combustion des dépôts dans ce circuit. Thus, for example, the engine can be associated with means for adding to the fuel injected into it, an additive intended to be deposited in particular on the circuit during its operation, in order to lower the combustion temperature of the deposits in this circuit.

De même, les moyens d'alimentation en carburant du moteur peuvent être adaptés pour déclencher une phase d'injection de carburant dans les cylindres du moteur pendant leur phase de détente, afin d'augmenter le niveau thermique des gaz d'échappement de celui-ci. Similarly, the engine fuel supply means can be adapted to trigger a fuel injection phase in the engine cylinders during their expansion phase, in order to increase the thermal level of the exhaust gases of the latter. this.

D'autres dispositions également connues dans l'état de la technique peuvent être envisagées. Other arrangements also known in the state of the art can be envisaged.

Sur la figure 2, on a illustré ce fonctionnement. In Figure 2, this operation is illustrated.

Ce fonctionnement est illustré sous la forme de blocs de prise de décision, tels que par exemple un bloc 10 de détection d'un besoin de nettoyage du circuit permettant d'émettre en sortie une requête de nettoyage. This operation is illustrated in the form of decision-making blocks, such as for example a block 10 for detecting a need for cleaning the circuit making it possible to issue a cleaning request as an output.

Ce bloc reçoit alors en entrée des informations issues par exemple de capteurs permettant de relever les différentes informations évoquées précédemment, concernant la perte de charge, la température des gaz en entrée et en sortie du refroidisseur, le kilométrage parcouru ou le nombre d'heures de fonctionnement du moteur, etc... This block then receives as input information from, for example, sensors enabling the various information mentioned above to be noted, concerning the pressure drop, the temperature of the gases entering and leaving the cooler, the mileage covered or the number of hours of engine operation, etc ...

La requête de nettoyage est alors entrée dans un bloc logique ET désigné par la référence générale 11 recevant sur une autre entrée, la sortie d'un bloc 12 de détection de conditions favorables, qui reçoit lui-même en entrée des informations relatives au régime du moteur, à la charge de celui-ci, à la vitesse du véhicule, à la température du moteur, etc..., pour détecter des conditions favorables de fonctionnement. The cleaning request is then entered in a logic block AND designated by the general reference 11 receiving on another input, the output of a block 12 for detecting favorable conditions, which itself receives as input information relating to the regime of the engine, the load thereof, the vehicle speed, the engine temperature, etc., to detect favorable operating conditions.

La sortie du bloc logique ET 11 est entrée dans un autre bloc logique ET 13 qui reçoit sur une autre entrée, la sortie d'un bloc de détection des zones de fonctionnement, désigné par la référence générale 14 recevant également en entrée, différentes informations relatives au régime, à la charge du moteur, etc... The output of the AND logic block 11 is entered into another AND logic block 13 which receives on another input, the output of a block for detecting the operating zones, designated by the general reference 14 also receiving as input various information speed, engine load, etc.

La sortie du bloc ET 13 est entrée dans un compteur de temps désigné par la référence générale 15 pour permettre de n'activer la phase de nettoyage que pendant une période de temps prédéterminée. The output of the AND block 13 is entered into a time counter designated by the general reference 15 to allow the cleaning phase to be activated only for a predetermined period of time.

Après ce compteur, l'information est entrée dans un bloc formant sélecteur désigné par la référence générale 16 recevant sur une entrée, la sortie After this counter, the information is entered in a selector block designated by the general reference 16 receiving on an input, the output

d'un bloc 17 de calcul de consigne de recyclage, recevant en entrée des informations de régime, de charge, etc..., du moteur, pour réguler le recyclage. a block 17 for calculating the recycling setpoint, receiving input of speed, load information, etc., from the engine, to regulate recycling.

D'autres consignes de recyclage peuvent être entrées au niveau de ce bloc formant sélecteur 16, à partir d'un bloc d'entrée 18. Other recycling instructions can be entered at this selector block 16, from an input block 18.

La sortie du bloc formant sélecteur 16 est délivrée à un bloc 19 de calcul de la consigne d'ouverture de la vanne 5 décrite précédemment, ce bloc recevant en entrée une mesure du débit d'air frais en entrée du moteur, en 20, avant de délivrer en 21, une consigne d'ouverture de cette vanne 5 pour assurer la régulation de la circulation des gaz d'échappement et donc un nettoyage du circuit. The output of the selector block 16 is delivered to a block 19 for calculating the valve opening setpoint 5 described above, this block receiving as input a measurement of the flow of fresh air at the motor inlet, at 20, before to issue at 21, an opening instruction for this valve 5 to regulate the circulation of the exhaust gases and therefore to clean the circuit.

Il va de soi bien entendu que différents modes de réalisation de ce système peuvent être envisagés. It goes without saying of course that different embodiments of this system can be envisaged.

De même, des moyens complémentaires, tels que par exemple des moyens de post-traitement des émissions polluantes comprenant par exemple un filtre à particules catalysé ou non, un catalyseur distinct, un catalyseur denox, etc..., peuvent être utilisés. Likewise, additional means, such as for example means for post-treatment of polluting emissions comprising for example a particulate filter catalyzed or not, a separate catalyst, a denox catalyst, etc., can be used.

Claims

1. Exhaust gas recycling system for a diesel engine of a motor vehicle, of the type comprising a recycling circuit (3) comprising at least one valve (5) for recycling control and connected between the outlet and the inlet of the gas from the engine (1) and means (6) for controlling the opening / closing of the valve to control the circulation of gases in the circuit, characterized in that it comprises means (6) for triggering a cleaning phase of the recycling circuit (3) by controlling the control means (6) for opening / closing the valve when the engine is in a predetermined operating zone, to allow thermal removal of deposits in this circuit.

2. System according to claim 1, characterized in that the recycling circuit further comprises a recycling gas cooler (4).

3. System according to claim 2, characterized in that the triggering means (6) comprise means for measuring the pressure drop of the cooler (4).

4. System according to claim 2 or 3, characterized in that the triggering means (6) comprise means for measuring the temperature of the gases entering and leaving the cooler (4).

5. System according to any one of the preceding claims, characterized in that the triggering means (6) comprise means for measuring the mileage traveled by the vehicle.

6. System according to any one of the preceding claims, characterized in that the triggering means (6) comprise means for measuring the operating time of the vehicle engine.

7. System according to any one of the preceding claims, characterized in that the triggering means (6) comprise means for measuring the temperature of the engine exhaust gases and means for determining the predetermined operating zone at starting from information relating to the engine speed and load, and to the vehicle running conditions to trigger the cleaning phase if the temperature is above a predetermined threshold and if the predetermined operating zone is encountered.

8. System according to claim 7, characterized in that the driving conditions of the vehicle are determined on the basis of information of time spent in a determined operating zone of vehicle speed, engine speed and load and temperature of operation of it.

9. System according to any one of the preceding claims, characterized in that during the circuit cleaning phase, the control means (6) of the valve (5) are adapted to control the opening and closing of the latter on a setpoint for the flow of fresh air admitted into the engine, to maintain the stability of combustion in the engine cylinders.

10. System according to any one of the preceding claims, characterized in that the triggering and / or control means are adapted to stop the cleaning phase after a predetermined period of time.

11. System according to any one of the preceding claims, characterized in that the engine is associated with means for adding to the fuel injected therein, an additive intended to be deposited on the circuit in order to lower the combustion temperature of deposits therein.

12. System according to any one of the preceding claims, characterized in that the engine is associated with means for engaging a fuel injection phase in at least some of the engine cylinders during the expansion phase of those -this, in order to increase the temperature of the exhaust gases.

13. System according to any one of the preceding claims, characterized in that the thermal elimination of the deposits is a combustion of the latter.