FR2887592A1 - Installation de recirculation des gaz d'echappement - Google Patents

Abstract

L'invention propose une installation de recirculation des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, comprenant un échangeur de chaleur (5) propre à refroidir les gaz d'échappement recirculés et une dérivation de contournement (51) de l'échangeur de chaleur. L'installation comporte en outre des moyens de répartition (6) propres à répartir les gaz d'échappement recirculés entre l'échangeur de chaleur et la dérivation. L'installation comprend un module de contrôle de condensation (7) apte à détecter un état de condensation à partir d'une estimation de la température de rosée de l'un au moins des gaz d'échappement recirculés qui traversent l'échangeur de chaleur et d'une estimation de la température de paroi de l'échangeur de chaleur, et à commander lesdits moyens de répartition (12, 13) en fonction de l'état de condensation ainsi détecté.

Description

RFRO214 Installation de recirculation des gaz d'échappement

L'invention se rapporte à une installation de recirculation des gaz d'échappement pour moteur à combustion interne, notamment pour véhicule automobile.

Pour obtenir un meilleur rendement du moteur et diminuer l'émission d'oxyde d'azote Nox, il est connu de recirculer une partie des gaz d'échappement vers l'admission du moteur. Ces gaz d'échappement sont classiquement appelés gaz d'échappement recirculés (EGR, acronyme pour Exhaust Gas Recirculation).

Toutefois, la température des gaz d'échappement recirculés est généralement trop élevée, de l'ordre de 500 C environ, lors de leur admission dans le moteur. Pour refroidir les gaz d'échappement recirculés, les installations de recirculation des gaz d'échappement recirculés utilisent classiquement un échangeur de chaleur alimenté par le liquide de refroidissement du moteur, appelé refroidisseur de gaz d'échappement recirculés (ou EGRC, Acronyme pour Exhaust Gas Recirculation Cooler).

Les installations de recirculation des gaz d'échappement existantes comportent généralement une dérivation de contournement du refroidisseur de gaz d'échappement recirculés, destinée à recevoir les gaz d'échappement dans certaines phases de fonctionnement du moteur, notamment dans les phases de fonctionnement où il n'est pas souhaitable de refroidir les gaz d'échappement recirculés, comme par exemple dans la phase de démarrage du moteur.

De telles installations comportent également une vanne de répartition qui répartit les gaz d'échappement entre le refroidisseur EGRC et/ou la dérivation de contournement, en fonction des phases de fonctionnement du moteur. Cette vanne de répartition est reliée à une arrivée de gaz d'échappement recirculés régulée par une vanne de recirculation. La vanne de recirculation reçoit les gaz d'échappement qui sortent du moteur. Elle permet d'ajuster la proportion de gaz d'échappement à recirculer vers le moteur et la proportion de gaz d'échappement à envoyer dans l'atmosphère.

Dans certaines conditions de fonctionnement du moteur, le refroidisseur EGRC refroidit excessivement les gaz d'échappement recirculés, ce qui peut provoquer une condensation, notamment d'eau et/ou d'acide sulfurique. La condensation d'eau peut provoquer un encrassement du refroidisseur EGRC, réduisant ainsi ces performances. La condensation d'acide sulfurique peut générer un phénomène de corrosion non seulement dans le refroidisseur EGRC mais aussi dans la tubulure d'admission du moteur. Cette corrosion peut entraîner une dégradation prématurée des composants de l'installation, en particulier du refroidisseur de gaz d'échappement recirculés et de la tubulure d'admission du moteur.

La température de l'eau de refroidissement fournie par les circuits de refroidissement antérieurs ne descendait pas en dessous de 90 C, de sorte que les risques de condensation disparaissaient presque aussitôt après la montée en température du moteur. Or, les nouveaux circuits de refroidissement du moteur fournissent une eau de refroidissement qui peut descendre entre environ 30 C et 70 C, après la phase de fonctionnement à chaud du moteur, quelles que soient les conditions atmosphériques. Il en résulte des risques de condensation accrus, dans toutes les phases de fonctionnement du moteur.

Pour limiter ces phénomènes de condensation, le brevet US 2003/192516 propose de déterminer un état de condensation à partir de la température du mélange de gaz en entrée du moteur, et de la quantité d'eau présente dans l'air d'admission et dans les gaz d'échappement en entrée du moteur. Lorsqu'un état de condensation est détecté, la vanne de recirculation des gaz d'échappement recirculés passe en position fermée pendant une période de temps prédéfinie. Pendant cette période de temps, le moteur n'est donc pas alimenté par les gaz d'échappement recirculés.

Dans le brevet GB 2 385 094, la condensation est détectée en déterminant le point de rosée du mélange de gaz air d'admission/gaz d'échappement en entrée du moteur à partir de l'humidité relative estimée dans la tubulure d'admission du moteur. Lorsqu'une condensation est détectée, la vanne de recirculation est fermée pour couper l'arrivée des gaz d'échappement recirculés.

Ainsi, dans les installations de recirculation des gaz d'échappement précitées, la vanne de recirculation des gaz d'échappement recirculés est fermée dès qu'un état de condensation est détecté. Cependant, la fermeture de la vanne de recirculation des gaz d'échappement recirculés a pour effet de réduire le débit de gaz d'échappement recirculés qui arrive dans le moteur, et par suite d'augmenter l'émission d'oxyde d'azote Nox.

D'autres réalisations connues proposent d'envoyer les gaz d'échappement recirculés vers la dérivation de contournement du refroidisseur, lorsqu'une condensation est détectée.

Ainsi, le brevet US 6 680 171 propose de prendre en compte des paramètres de fonctionnement du moteur pour détecter une condensation dans le refroidisseur de gaz d'échappement recirculés, notamment le débit des gaz, la température dans le refroidisseur EGRC et le débit de carburant. Les gaz d'échappement recirculés sont envoyés dans la dérivation de contournement du refroidisseur, lorsqu'une température de rosée est atteinte.

Le brevet US 4 147 141 propose de détecter un état de condensation sur la base d'une comparaison entre la température des gaz d'échappement recirculés et une valeur prédéterminée. Lorsqu'un état de condensation est détecté, la vanne de répartition envoie les gaz d'échappement recirculés dans la dérivation de contournement.

Dans de telles réalisations, le débit de gaz d'échappement recirculés est envoyé dans la dérivation du refroidisseur dès qu'un état de condensation est détecté. Ainsi, le débit de gaz d'échappement envoyé dans le moteur n'est pas réduit. Cependant, dans ces réalisations, le procédé de détection d'un état de condensation ne permet pas d'obtenir des performances satisfaisantes.

D'autres réalisations proposent d'utiliser des composants supplémentaires pour limiter le phénomène de condensation.

Ainsi, dans le brevet US 6 367 256, il est prévu de réduire les effets de la condensation en drainant les condensats formés dans le refroidisseur de gaz d'échappement recirculés vers un échangeur de chaleur électrique où ils sont vaporisés. Après vaporisation, la vapeur formée est envoyée vers un conduit d'échappement en aval du turbocompresseur du moteur.

Le brevet US 2002/0 189 256 propose d'utiliser un déshumidificateur d'air en amont du turbocompresseur pour diminuer le taux d'humidité dans le refroidisseur de gaz d'échappement et ainsi de limiter le phénomène de condensation.

Ces réalisations, qui utilisent un composant supplémentaire tel qu'un déshumidificateur ou un échangeur de chaleur électrique, permettent de diminuer le phénomène de condensation. Toutefois, elles présentent l'inconvénient d'augmenter le coût et l'encombrement de l'installation.

L'invention vient améliorer la situation en proposant une installation de recirculation des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, comprenant un échangeur de chaleur propre à refroidir les gaz d'échappement recirculés au moyen d'un fluide caloporteur, préalablement à leur admission dans le moteur, et une dérivation de contournement de l'échangeur de chaleur. L'installation comporte en outre des moyens de répartition propres à répartir les gaz d'échappement recirculés entre l'échangeur de chaleur et la dérivation. Avantageusement, l'installation comprend un module de contrôle de condensation apte à détecter un état de condensation à partir d'une estimation de la température de rosée de l'un au moins des gaz d'échappement recirculés qui traversent l'échangeur de chaleur et d'une estimation de la température de paroi de l'échangeur de chaleur, et à commander lesdits moyens de répartition en fonction de l'état de condensation ainsi détecté.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention 15 apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est un schéma représentant une installation de recirculation des gaz d'échappement conforme à l'invention; - la figure 2 est un organigramme représentant les étapes mises en oeuvre pour un contrôle de condensation conformément à l'invention; - la figure 3 est un diagramme représentant l'évolution de la température des parois du refroidisseur de gaz d'échappement recirculés, de la température de rosée de l'eau, et de la température de rosée de l'acide sulfurique en fonction de différents points de fonctionnement du cycle moteur; - les figures 4, 6 et 8 sont des diagrammes représentant l'évolution de la quantité d'eau Q1 en fonction de la température de paroi du refroidisseur EGRC et de l'humidité relative, pour les points de fonctionnement Pl, P4 et P8 de la figure 3; -les figures 5, 7 et 9 sont des diagrammes représentant l'évolution de la quantité d'acide sulfurique Q2 en fonction de la température de paroi du refroidisseur EGRC et de l'humidité relative, respectivement pour les points de fonctionnement Pi, P4 et P8 de la figure 3.

La figure 1 représente une installation de recirculation de 5 gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, désigné par la référence générale 100.

L'installation comporte un circuit de recirculation de gaz d'échappement 10. Le circuit de recirculation de gaz d'échappement 10 comporte un moteur thermique 4 à combustion interne, par exemple un moteur diesel ou essence à injection directe. Le moteur 4 comporte des chambres de combustion non représentées, une tubulure d'admission 40 et une tubulure d'échappement 42. Le circuit 10 comporte une ligne d'admission sur laquelle est montée la tubulure d'admission du moteur 40 et, reliée à celle-ci, une arrivée d'air d'admission 2. Avant son entrée dans le moteur 4, l'air d'admission est comprimé par un turbocompresseur muni d'une turbine et d'un compresseur, non représentés.

Le circuit 10 comprend en outre une ligne d'échappement comportant un refroidisseur de gaz d'échappement recirculés 5 ou refroidisseur EGRC, destiné à refroidir les gaz d'échappement recirculés. La ligne d'échappement comporte une vanne de recirculation des gaz d'échappement 3 qui envoie une partie des gaz d'échappement du moteur dans l'atmosphère par la sortie 1. La vanne de recirculation 3 envoie l'autre partie des gaz d'échappement vers le refroidisseur 5 afin de la recirculer vers la ligne d'admission du moteur.

Les gaz d'échappement recirculés sont ainsi envoyés dans la tubulure d'admission 40 du moteur, après s'être mélangés au préalable avec l'air d'admission.

Les gaz d'échappement recirculés peuvent passer dans le refroidisseur 5 pour y être refroidis, avant d'être envoyés dans la tubulure d'admission 40 du moteur 4.

La ligne d'échappement comporte en outre une dérivation de contournement 51 permettant de contourner le refroidisseur EGRC et d'envoyer les gaz d'échappement recirculés dans la tubulure d'admission 40 du moteur, sans refroidissement.

Classiquement, cette dérivation de contournement 51 est utilisée dans les phases de fonctionnement du moteur qui ne nécessitent pas de refroidissement des gaz d'échappement recirculés, notamment dans la phase de démarrage.

En complément, des moyens de répartition 6 sont prévus à l'intersection de l'entrée du refroidisseur de gaz d'échappement recirculés 52 et de la dérivation de contournement 51. Les moyens de répartition 6 sont adaptés pour répartir les gaz d'échappement recirculés entre le refroidisseur de gaz d'échappement recirculés 5 et la dérivation 51. Les moyens de répartition 6 peuvent comporter une vanne proportionnelle, par exemple une vanne de type papillon ou à organe rotatif. La suite de la description sera faite en référence à des moyens de répartition 6 de type vanne de répartition, à titre d'exemple non limitatif.

Les gaz d'échappement recirculés qui sortent du refroidisseur 5 et/ou de la dérivation 51 passent dans la canalisation 122, puis se mélangent à l'air d'admission délivré par l'arrivée 2, avant d'arriver dans la tubulure d'admission 40 du moteur 4.

L'installation 100 comporte en outre un module de contrôle de condensation 7, propre à commander les vannes 3 et 6. 30 Le module de contrôle de condensation 7 peut faire partie intégrante de l'unité de commande électronique du moteur qui est classiquement utilisée pour contrôler les paramètres de fonctionnement du moteur et commander des actionneurs tels que l'injecteur de carburant, des vannes intervenant dans le circuit de refroidissement du moteur, etc. Classiquement, l'unité de commande électronique du moteur comporte un processeur adapté pour contrôler le fonctionnement du moteur et une mémoire reliée à une pluralité de capteurs disposés sur le véhicule.

Le module de contrôle de condensation 7 est adapté pour 5 commander la vanne de répartition 6 en fonction de l'état de condensation.

Les nouvelles normes de pollution imposent de refroidir les gaz d'échappement recirculés dans le refroidisseur 5, avec un fluide caloporteur ayant une température sensiblement comprise entre 15 C et 70 C. Ces faibles températures pour le fluide caloporteur qui traverse le refroidisseur 5, augmentent le risque de condensation. En effet, cette plage de température correspond à la plage de condensation de l'eau (H2O) et de l'acide sulfurique (H2SO4) contenus dans les gaz d'échappement.

L'action de l'acide sulfurique peut non seulement dégrader le refroidisseur 5, mais aussi le moteur. Par ailleurs, la condensation de l'eau dans le refroidisseur 5 augmente le risque d'encrassement du refroidisseur 5 et réduit ainsi l'efficacité thermique.

Selon un aspect de l'invention, le module de contrôle de condensation 7 de l'invention, est adapté pour détecter un état de condensation à partir de paramètres de fonctionnement du moteur, qui peuvent être fournis par l'unité de commande électronique du véhicule 7.

Le module de contrôle est en outre capable d'agir sur la vanne de répartition 6 de manière à envoyer les gaz d'échappement recirculés dans l'échangeur EGRC lorsqu'aucun état de condensation n'est détecté ou lorsqu'un état de condensation est détecté, avec un niveau de condensation acceptable, et de manière à envoyer les gaz d'échappement recirculés dans la dérivation 51 lorsqu'un état de condensation est détecté, avec un niveau de condensation non acceptable. L'acceptabilité d'un niveau de condensation dépend d'un seuil déterminé et ajusté par chaque constructeur pour un moteur donné.

Selon un aspect de l'invention, le module de contrôle de condensation comprend des moyens d'estimation de température de rosée pour estimer la température de rosée de l'un au moins des gaz d'échappement qui traversent l'échangeur.

Dans un mode de réalisation particulier, les moyens d'estimation de température de rosée fournissent une estimation de la température de rosée de l'eau et de la température de rosée de l'acide sulfurique.

La suite de la description sera faite en référence à ce mode 15 de réalisation, à titre d'exemple non limitatif.

Le module de contrôle de condensation détermine la présence ou l'absence d'un état de condensation à partir des températures de rosée ainsi estimées et d'une estimation de la température de paroi de l'échangeur de chaleur.

Le module de contrôle de condensation 7 permet ainsi de limiter le phénomène de corrosion et le phénomène d'encrassement dans le refroidisseur 5, de manière compatible avec la réduction de l'émission d'oxyde d'azote Nox et la réduction de consommation de carburant.

Il est maintenant fait référence à la figure 2 qui est un organigramme détaillé représentant les différences étapes mises en oeuvre par le module de contrôle de condensation 7 pour détecter un état de condensation et agir sur la vanne de répartition 6 en conséquence.

A l'étape 200, le module de contrôle de condensation 7 détermine les températures de rosée TRI de l'eau et TR2 de l'acide sulfurique à partir de paramètres de fonctionnement du moteur.

Ces paramètres de fonctionnement comprennent notamment: - le débit d'air admis dans le moteur Da, - le débit de carburant Dc, - la température ambiante Ta, - la pression ambiante Pa, et - le débit des gaz d'échappement recirculés DEGR délivrés par l'arrivée 1.

Les valeurs de ces paramètres sont généralement disponibles sur le véhicule. En effet, dans la mémoire de l'unité de commande électronique du moteur, des données sont stockées dont les valeurs proviennent de capteurs disposés dans le véhicule. Ainsi, l'unité de commande électronique du moteur peut fournir directement au module de contrôle de condensation 7 les valeurs de certains au moins des paramètres de fonctionnement du moteur.

Dans les étapes 202 et 204, la valeur du débit d'air Da et respectivement la valeur du débit de carburant Dc sont déterminées. La valeur du débit d'air Da et/ou la valeur du débit de carburant Dc peuvent être fournies directement par l'unité de commande électronique du moteur.

A l'étape 206, la valeur de la température ambiante Ta est déterminée. Cette température Ta peut être la température ambiante du moteur ou la température ambiante de l'habitacle. Elle peut être mesurée au moyen de tout capteur approprié ou peut être directement fournie par l'unité de commande électronique du moteur.

A l'étape 208, la valeur de la pression ambiante Pa est déterminée. Elle peut être notamment mesurée par un capteur adapté.

A l'étape 210, la valeur du débit DEGR des gaz d'échappement 35 recirculés est déterminée. Elle peut être fournie directement par l'unité de commande électronique du moteur.

L'invention n'est pas limitée aux procédés de détermination du débit d'air Da, de la température ambiante Ta, de la pression ambiante Pa, et du débit des gaz d'échappement recirculés DEGR, décrits ci-avant à titre d'exemple non limitatif. D'autres procédés de détermination sont possibles, au moyen de capteurs ou de calculs.

A l'étape 212, le module de contrôle de condensation détermine la température de paroi Tp du refroidisseur 5. La température de paroi du refroidisseur 5 peut être estimée à partir de la température du fluide réfrigérant en entrée du refroidisseur 5. Dans une forme de réalisation particulière, la température de paroi du refroidisseur 5 est prise sensiblement égale à la température du fluide caloporteur en entrée du refroidisseur 5, ce qui correspond à un état de condensation maximal. Dans cette forme de réalisation, la température du fluide caloporteur en entrée du refroidisseur 5 peut être fournie directement par l'unité de commande électronique du moteur.

Selon un autre aspect de l'invention, le module de contrôle de condensation 7 comporte des moyens de comparaison pour comparer la température de rosée de l'eau TRI, la température de rosée de l'acide sulfurique TR2 et la température de paroi Tp du refroidisseur 5.

Il a été déterminé en effet que lorsque la température de rosée de l'eau est comprise entre la température de paroi Tp du refroidisseur 5 et la température de rosée TR2 de l'acide sulfurique, l'eau H2O se condense, ainsi que l'acide sulfurique H2SO4, ce qui définit un premier état de condensation. En outre, de l'acide sulfurique est crée à partir de molécules de trioxyde de sulfate SO3,issues de l'oxydation du soufre du carburant par l'oxygène, et des molécules d'eau H2O présentes dans le refroidisseur EGRC, selon la réaction chimique SO3+H2O -- H2SO4.

Il a été également déterminé que lorsque la température de paroi Tp du refroidisseur 5 est comprise entre la température de rosée de l'eau TRI et la température de rosée de l'acide sulfurique TR2, de l'acide sulfurique se condense, ce qui définit un deuxième état de condensation.

De plus, il a été déterminé que lorsque la température de rosée de l'acide sulfurique TR2 est comprise entre la température de rosée de l'eau TR1 et la température du paroi Tp du refroidisseur 5, aucune condensation ne se produit, ce qui définit un troisième état de condensation.

Ainsi, trois états de condensation distincts peuvent être détectés à partir des valeurs de la température de rosée de l'eau TRI, de la température du paroi Tp du refroidisseur 5, et de la température de rosée de l'acide sulfurique TR2: - un premier état de condensation dans lequel l'eau et l'acide sulfurique se condensent; - un deuxième état de condensation dans lequel, seul l'acide sulfurique se condense; et - un troisième état de condensation nulle, dans lequel aucune condensation ne se produit.

Des phénomènes d'encrassement et de corrosion sont susceptibles d'être détectés dans le premier état de condensation.

Seul un phénomène de corrosion est susceptible d'être détecté dans le deuxième état de condensation.

Les moyens de comparaison du module de contrôle de condensation 7 comparent donc la température de rosée de l'acide sulfurique TR2, la température de rosée de l'eau TRI et la température du paroi Tp du refroidisseur 5 pour déterminer dans lequel des trois états de condensation précités se trouve l'installation.

Ainsi, à l'étape 216, les moyens de comparaison vérifient si la température de rosée de l'eau TRI est comprise entre la température de paroi Tp du refroidisseur 5 et la température de rosée TR2 de l'acide sulfurique. Si les températures vérifient cette inégalité, il est déterminé que l'installation se trouve dans le premier état de condensation.

A l'étape 218, les moyens de comparaison vérifient si la température de paroi Tp du refroidisseur 5 est comprise entre la température de rosée de l'eau TRI et la température de rosée de l'acide sulfurique TR2. Si les températures vérifient cette inégalité, il est déterminé que l'installation se trouve dans le deuxième état de condensation.

A l'étape 220, les moyens de comparaison vérifient si la température de rosée de l'acide sulfurique TR2 est comprise entre la température de rosée de l'eau TRI et la température de paroi Tp du refroidisseur 5. Si les températures vérifient cette inégalité, il est déterminé que l'installation se trouve dans le troisième état de condensation, à l'étape 221. Dans ce cas, aucun état de condensation n'est détecté et le module de contrôle de condensation 7 actionne la vanne de répartition 6 pour fermer la dérivation 51, à l'étape 222. Les gaz d'échappement passent alors dans le refroidisseur 5 jusqu'à ce qu'un état de condensation non nulle soit détecté.

Lorsque le premier état de condensation est détecté, le module de contrôle de condensation 7 détermine si le niveau d'encrassement est acceptable. Pour cela, le module de contrôle de condensation calcule, à l'étape 223, une quantité d'eau QI (en moles/seconde ou en grammes/seconde) représentative de la quantité d'eau maximale qui aurait été condensée pour les points de fonctionnement du cycle moteur.

Le module de contrôle de condensation 7 détermine en outre si le niveau de corrosion est acceptable. A l'étape 224, le module de contrôle de condensation calcule une quantité d'acide sulfurique Q2 (en moles/seconde ou en grammes/seconde) représentative de la quantité d'acide sulfurique maximale qui aurait été condensée pour les points de fonctionnement du cycle moteur.

Lorsque le deuxième état de condensation est détecté, le module de contrôle de condensation 7 détermine seulement la quantité d'acide sulfurique Q2 (en moles/seconde ou en grammes/seconde) pour vérifier si le niveau de corrosion est acceptable, à l'étape 224.

A l'étape 225, la quantité maximale d'eau Ql est comparée à un seuil d'encrassement Si.

A l'étape 226, la quantité d'acide sulfurique Q2 est comparée 10 à un seuil de corrosion S2.

Le seuil d'encrassement Si et le seuil de corrosion S2 sont prédéterminés en fonctions de paramètres liés au véhicule et au constructeur, notamment en fonction du moteur, des normes anti-pollution, et de la température de combustion. Des essais préalables peuvent être effectués pour ajuster ces seuils.

Lorsqu'il est déterminé que la quantité d'eau Ql est supérieure au seuil Sl, un état d'encrassement est détecté à l'étape 227. La condensation de l'eau contribue en effet à l'encrassement du refroidisseur de gaz d'échappement recirculés et de ce fait à la réduction de son efficacité thermique.

A l'étape 230, la vanne de répartition 6 est ensuite actionnée de manière à envoyer les gaz d'échappement recirculés dans la dérivation de contournement 51.

Lorsqu'il est déterminé que la quantité d'acide sulfurique Q2 est supérieure au seuil S2, un état de corrosion est détecté à l'étape 228. La condensation de l'acide sulfurique peut générer en effet un phénomène de corrosion dans le refroidisseur de gaz d'échappement recirculés qui réduire la durée de vie du refroidisseur 5.

A l'étape 230, la vanne de répartition 6 est alors actionnée de manière à envoyer les gaz d'échappement recirculés dans la dérivation de contournement 51.

Un exemple de mise en oeuvre du procédé de contrôle de condensation est décrit ci-après, en référence à la figure 3, pour une installation de recirculation des gaz d'échappement dans laquelle le refroidisseur EGRC est traversé par un fluide caloporteur ayant une température d'entrée de l'ordre de 90 C.

La figure 3 est un diagramme représentant l'évolution de la température de rosée de l'eau TRI, représentée schématiquement par des triangles, de la température de paroi Tp du refroidisseur 5, représentée schématiquement par des losanges, et de la température de rosée TR2 de l'acide sulfurique, représentée schématiquement par des carrés, en fonction de la vitesse du moteur RPM, dans des phases de fonctionnement du moteur distinctes de la phase de démarrage.

L'installation de l'invention permet de déterminer que, dans de telles conditions de fonctionnement, aucun phénomène de condensation d'eau, et donc d'encrassement, ne risque de se produire dans le refroidisseur 5.

En effet, la température de rosée de l'eau présente un maximum TRI max de l'ordre de 60 C. La température de rosée de l'eau est donc toujours inférieure à la température de paroi du refroidisseur, qui dans le cas le plus critique est égal à la température du fluide caloporteur, soit de l'ordre de 90 C.

L'invention permet également de déterminer la présence d'un état de condensation d'acide sulfurique et donc de corrosion, dans le présent exemple. En effet, la température de rosée de l'acide sulfurique présente un maximum TR2 max de l'ordre de 120/140 C, et est donc supérieure à la température de paroi Tp du refroidisseur qui est sensiblement égale à 90 C.

Les figures 4, 6 et 8 sont des diagrammes représentant des courbes d'évolution de la quantité d'eau Ql en fonction de la température de paroi Tp du refroidisseur 5 et de l'humidité relative ambiante HRa dans le refroidisseur 5, respectivement pour les points de fonctionnement Pl, P4 et P8 de la figure 3.

Le tableau ci-dessous donne les valeurs de la vitesse du moteur RPM (en tours par minute), de la charge du moteur CM (en pour-cent), et de la pression moyenne effective du moteur PME (en bars) pour les différents points Pl, P4, P5, P6 et P8 de la figure 3.

P1 P4 P5 P6 P8 RPM 750 1600 2000 1900 2600 CM 0 19,8 5 42,3 48 PME 0,1 3 18 11,1 Les figures 5, 7 et 9 sont des diagrammes représentant des courbes d'évolution de la quantité d'acide sulfurique Q2 en fonction de la température de paroi Tp du refroidisseur 5 et de l'humidité relative ambiante HRa dans le refroidisseur 5, respectivement pour les points de fonctionnement P1, P4 et P8 de la figure 3.

On observe que l'humidité relative HRa est peu influente, ce qui permet de ne pas tenir compte de ce paramètre pour la détection d'un état de condensation. Toutefois, il est possible en variante de prendre en compte l'humidité relative HRa pour améliorer l'estimation des quantités Q1 et Q2.

Ces figures montrent que les quantités d'acide sulfurique sont différentes selon que des molécules d'eau se condensent ou non. Comme indiqué précédemment, les molécules d'eau se combinent avec le trioxyde de soufre SO3, issues de l'oxydation du soufre du carburant par l'oxygène, selon la réaction chimique SO3+H2_* OH2SO4, pour former des molécules d'acide sulfuriques H2SO4 qui s'ajoutent à celles issues de la condensation directe de l'acide sulfurique.

L'invention permet de limiter les phénomènes de condensation 35 de type corrosion et/ou encrassement dans le refroidisseur EGRC. Par ailleurs, l'invention n'interrompt pas le passage des gaz d'échappement recirculés vers le moteur et par suite n'augmente pas l'émission d'oxyde d'azote Nox. Elle ne requière pas non plus une consommation de carburant accrue ni une utilisation de composants supplémentaires. L'installation de l'invention est donc une solution peu coûteuse et peu polluante aux problèmes de condensation.

L'invention a été décrite en référence à un cas critique où la température Tp de paroi du refroidisseur de gaz recirculés est prise égale à la température du fluide réfrigérant en entrée du refroidisseur. La détection d'un état de condensation conformément à l'invention peut être encore améliorée en déterminant plus précisément encore la température Tp de paroi du refroidisseur de gaz recirculés. En outre, une autre amélioration peut être apportée en ajustant les valeurs des seuils S1 et S2, notamment par des essais préalables.

L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-avant à titre d'exemples non limitatifs. En. particulier, l'invention n'est pas limitée à une estimation des températures de rosée de l'eau et de l'acide sulfurique pour détecter un état de condensation. Plus généralement, la détection d'un état de condensation selon l'invention peut être effectuée à partir d'une estimation de la température de rosée de tout gaz d'échappement qui traverse l'échangeur.

Claims (14)

Revendications

1. Installation de recirculation des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, comprenant un échangeur de chaleur (5) propre à refroidir les gaz d'échappement recirculés au moyen d'un fluide caloporteur, préalablement à leur admission dans le moteur (4), et une dérivation de contournement (51) de l'échangeur de chaleur, l'installation comportant en outre des moyens de répartition (6) propres à répartir les gaz d'échappement recirculés entre l'échangeur de chaleur et la dérivation, caractérisée en ce qu'elle comprend un module de contrôle de condensation (7) apte à détecter un état de condensation à partir d'une estimation de la température de rosée de l'un au moins des gaz d'échappement recirculés qui traversent l'échangeur de chaleur et d'une estimation de la température de paroi de l'échangeur de chaleur, et à commander lesdits moyens de répartition (12, 13) en fonction de l'état de condensation ainsi détecté.

2.Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le module de contrôle de condensation comprend des moyens d'estimation de température de rosée propres à estimer la température de rosée desdits gaz d'échappement à partir de paramètres de fonctionnement du moteur.

3.Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens d'estimation de température de rosée sont propres à estimer la température de rosée de l'eau (TR1) et la température de rosée de l'acide sulfurique (TR2) dans l'échangeur.

4. Installation selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que les paramètres de fonctionnement du moteur comprennent le débit d'air d'admission du moteur (Da), le débit de carburant (Dc), la température ambiante (Ta), la Pression ambiante (Pa), et le débit des gaz d'échappement (DEGR) en entrée des moyens de répartition (6). 5. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le module de contrôle de condensation (7) est apte à estimer la température de paroi (Tp) de l'échangeur de chaleur (5) à partir de la température du fluide caloporteur en entrée de l'échangeur de chaleur (5).

6.Installation selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que le module de contrôle de condensation (7) comprend des moyens de comparaison propres à comparer la température de rosée de l'eau (TRI), la température de rosée de l'acide sulfurique (TR2) et la température de paroi (Tp) de l'échangeur de chaleur.

7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que, en présence d'une température de paroi de l'échangeur (5) inférieure à la température de rosée de l'acide sulfurique et supérieure à la température de rosée de l'eau, le module de contrôle de condensation est apte calculer une quantité d'acide sulfurique (Q2) représentative de la quantité d'acide sulfurique maximale qui aurait été condensée.

8.Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que, en présence d'une température de rosée de l'eau inférieure à la température de rosée de l'acide sulfurique et supérieure à la température de paroi de l'échangeur, le module de contrôle de condensation est apte calculer une quantité d'acide sulfurique (Q2) et une quantité d'eau (Q1) représentatives respectivement de la quantité d'acide sulfurique maximale et de la quantité d'eau maximale qui auraient été condensées dans l'échangeur.

9.Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que le module de contrôle de condensation est apte à détecter un état de condensation de type encrassement, en présence d'une quantité d'eau calculée (Q1) supérieure à une première valeur de seuil prédéfinie.

10. Installation selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisée en ce que le module de contrôle de condensation est apte à détecter un état de condensation de type corrosion en présence d'une quantité d'acide sulfurique calculée (Q2) supérieure à une deuxième valeur de seuil prédéfinie.

il. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que, en présence d'une température de rosée de l'acide sulfurique (TR2) inférieure à la température de paroi (Tp) de l'échangeur et supérieure à la température de rosée de l'eau (TRI), le module de contrôle de condensation est apte à détecter un état de condensation nulle.

12. Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce que les moyens de répartitions sont propres à faire passer les gaz d'échappement recirculés dans l'échangeur de chaleur lorsqu'un état de condensation nulle est détecté.

13. Installation selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisée en ce que les moyens de répartition (6) sont propres à faire passer les gaz d'échappement recirculés dans la dérivation lorsqu'un état de condensation est détecté.

14. Procédé de contrôle d'une installation de recirculation des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, propre à recirculer une partie des gaz d'échappement vers l'admission du moteur, ladite installation comprenant un échangeur de chaleur (5) propre à refroidir les gaz d'échappement recirculés par un fluide caloporteur et une dérivation de contournement de l'échangeur de chaleur (51), caractérisé en ce qu'on détecte un état de condensation à partir d'une estimation de la température de rosée de l'un au moins des gaz d'échappement qui traversent l'échangeur de chaleur, et d'une estimation de la température de paroi de l'échangeur de chaleur, et en ce qu'on répartit sélectivement les gaz d'échappement recirculés dans l'échangeur de chaleur (5) et dans la dérivation (51) en fonction de l'état de condensation ainsi détecté.

15.Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'estimation de la température de rosée des gaz d'échappement à partir de paramètres de fonctionnement du moteur.

16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'étape d'estimation de la température de rosée comprend l'estimation de la température de rosée de l'eau (TRI) et de la température de rosée de l'âcide sulfurique (TR2) dans l'échangeur.