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FR2930296A1 - Ligne d'echappement avec un conduit de recyclage des gaz d'echappement muni d'un echangeur de recuperation de chaleur. - Google Patents

Ligne d'echappement avec un conduit de recyclage des gaz d'echappement muni d'un echangeur de recuperation de chaleur. Download PDF

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FR2930296A1
FR2930296A1 FR0854732A FR0854732A FR2930296A1 FR 2930296 A1 FR2930296 A1 FR 2930296A1 FR 0854732 A FR0854732 A FR 0854732A FR 0854732 A FR0854732 A FR 0854732A FR 2930296 A1 FR2930296 A1 FR 2930296A1
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exhaust
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outlet
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Jean Paul Brunel
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Faurecia Systemes dEchappement SAS
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Abstract

L'invention concerne une ligne d'échappement de véhicule automobile, la ligne d'échappement (10) comprenant :- un conduit principal (22) de circulation des gaz d'échappement susceptible d'être raccordé à des sorties de gaz d'échappement des chambres de combustion du moteur (14), le conduit principal (22) comportant un organe (26) de purification des gaz d'échappement ;- un conduit (28) de recyclage des gaz d'échappement, comportant un tronçon de recyclage aval (30) susceptible de canaliser les gaz d'échappement vers l'admission des chambres de combustions du moteur (14), et un échangeur de chaleur (32) intercalé en série entre le tronçon de recyclage aval (30) et l'organe (26) de purification des gaz d'échappement.Selon l'invention, l'échangeur de chaleur (32) présente avec l'organe (26) de purification des gaz d'échappement une communication (58, 76) de section interne supérieure à 50% de la section interne de l'échangeur de chaleur (32), prise perpendiculairement au sens d'écoulement des gaz d'échappement dans l'échangeur de chaleur (32).

Description

Ligne d'échappement avec un conduit de recyclage des gaz d'échappement muni d'un échangeur de récupération de chaleur La présente invention concerne en général les lignes d'échappement de véhicule automobile comprenant un conduit de recyclage des gaz d'échappement équipé d'un échangeur récupérateur de chaleur. Plus précisément, l'invention concerne une ligne d'échappement de véhicule automobile, du type comprenant : - un conduit principal de circulation des gaz d'échappement susceptible d'être raccordé à des sorties de gaz d'échappement des chambres de combustion du moteur, le conduit principal comportant un organe de purification des gaz d'échappement ; - un conduit de recyclage des gaz d'échappement, comportant un tronçon de recyclage aval susceptible de canaliser les gaz d'échappement vers l'admission des chambres de combustion du moteur, et un échangeur de chaleur intercalé en série entre le tronçon de recyclage aval et l'organe de purification des gaz d'échappement. Dans les lignes d'échappement de ce type, il peut se produire une condensation de la vapeur d'eau contenue dans les gaz d'échappement quand l'échangeur est froid. Ceci se produit notamment au démarrage du véhicule. Les gouttelettes de liquide peuvent être entraînées par les gaz d'échappement, jusqu'au turbo compresseur. Ces gouttelettes, dans certains cas, peuvent endommager les aubes du compresseur. Dans ce contexte, l'invention vise à proposer une ligne d'échappement dans laquelle les phénomènes de condensation soient minimisés.
A cette fin, l'invention porte sur une ligne d'échappement du type précité, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur présente avec l'organe de purification des gaz d'échappement une communication de section interne supérieure à 50% de la section interne de l'échangeur de chaleur, prise perpendiculairement au sens d'écoulement des gaz d'échappement dans l'échangeur de chaleur. La ligne d'échappement peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possible : - l'échangeur de chaleur est raccordé directement sur l'organe de purification des gaz d'échappement, sans conduit intermédiaire de circulation des gaz d'échappement interposé en série entre l'échangeur de chaleur et l'organe de purification des gaz d'échappement ; - l'organe de purification des gaz d'échappement comprend une enveloppe externe définissant un passage de circulation des gaz d'échappement et comportant une sortie de recyclage des gaz d'échappement, l'échangeur de chaleur comprenant une coque externe définissant au moins une entrée de gaz d'échappement dans l'échangeur de chaleur, l'entrée de gaz d'échappement étant raccordée directement à la sortie de recyclage, sans conduit intermédiaire de circulation des gaz d'échappement interposé en série entre l'entrée de l'échangeur de chaleur et la sortie de recyclage de l'organe de purification des gaz d'échappement ; - l'enveloppe externe de l'organe de purification des gaz d'échappement comprend une partie tubulaire et un fond rigidement fixé à une extrémité de la partie tubulaire, la sortie de recyclage étant ménagée dans le fond ; - la coque externe de l'échangeur de chaleur comprend une zone définissant un collecteur admission des gaz d'échappement, ladite zone et le fond de l'organe de purification des gaz d'échappement étant venus de matière ; - la partie tubulaire de l'enveloppe externe présente un axe central (C), l'échangeur de chaleur présentant une forme allongée suivant une direction principale sensiblement perpendiculaire audit axe central (C) ; - quand le véhicule automobile repose sur une surface plane, l'échangeur de chaleur est incliné par rapport à ladite surface plane d'un angle (a) compris entre 0,1 ° et 5°, l'entrée de gaz d'échappement constituant un point bas de l'échangeur de chaleur ; - la partie tubulaire de l'enveloppe externe présente un axe central (C), l'échangeur de chaleur présentant une forme incurvée circonférentiellement autour de l'axe central (C) et étant disposé autour de la partie tubulaire ; - la ligne d'échappement comprend : . un conduit de liaison raccordant le tronçon de recyclage aval à un tronçon principal aval du conduit principal situé en aval de l'organe de purification des gaz d'échappement ; . une vanne trois voies présentant une première entrée raccordée à une sortie principale de gaz d'échappement de l'organe de purification des gaz d'échappement, une seconde entrée raccordée au conduit de liaison et une sortie raccordée au tronçon principal aval, la vanne trois voies comprenant en outre un clapet d'obturation et des moyens de commande pour sélectivement déplacer le clapet entre : . une première position d'obturation de la première entrée ; . une seconde position d'obturation de la seconde entrée et de dégagement maximal de la sortie ; . une pluralité de troisièmes positions d'obturation de la seconde entrée et d'obturation partielle de la sortie, chaque troisième position d'obturation correspondant à un degré d'obturation différent de la sortie ; - l'organe de purification des gaz d'échappement comporte une enveloppe externe présentant une partie tubulaire et un fond rigidement fixé à une extrémité de la partie tubulaire, la sortie de recyclage et la sortie principale étant ménagées dans le fond ; - la première entrée de la vanne trois voies est raccordée directement à la sortie principale du fond, sans conduit intermédiaire de circulation des gaz d'échappement interposé en série entre la première entrée de la vanne trois voies et la sortie principale de l'organe de purification des gaz d'échappement ; - l'échangeur de chaleur comprend une coque externe définissant au moins une entrée de gaz d'échappement dans l'échangeur de chaleur, la coque externe délimitant au moins partiellement le conduit de liaison ; D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles : - la figure 1 est une représentation schématique du moteur d'un véhicule automobile, et d'une ligne d'échappement conforme invention associée au moteur ; - la figure 2 est une vue en perspective d'une partie de la ligne d'échappement de la figure 1, pour un premier mode réalisation de l'invention ; - la figure 3 est une vue de dessous de la partie de la ligne d'échappement de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 2, pour un second mode de réalisation de l'invention ; - la figure 5 est une vue de côté de la partie de ligne d'échappement de la figure 4 ; - la figure 6 est une vue en perspective d'une partie de ligne d'échappement conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 7 est une vue en perspective d'une partie de ligne d'échappement conforme à un quatrième mode de réalisation de l'invention. Dans la description qui va suivre, les termes amont et aval seront entendus relativement au sens normal de circulation des gaz d'échappement dans la ligne d'échappement. La ligne d'échappement 10 représentée sur la figure 1 est prévue pour être raccordée à un groupe moteur 12, illustré à gauche de la figure 1. Le groupe moteur 12 comprend un moteur 14, un collecteur d'admission d'air 16 et une ligne 18 d'alimentation du moteur en air atmosphérique. La ligne 18 débouche dans le collecteur 16. Le moteur 14 comporte plusieurs chambres de combustion, chacune alimentée en air par le collecteur 16. La ligne d'échappement 10 comprend : - un collecteur d'échappement 20 ; - un conduit principal 22 de circulation des gaz d'échappement, comportant un turbo compresseur 24 et un organe de purification des gaz d'échappement 26 ; - un conduit 28 de recyclage des gaz d'échappement, comportant un tronçon de recyclage aval 30 susceptible de canaliser les gaz d'échappement vers l'admission des chambres de combustion du moteur, et un échangeur de chaleur 32 intercalé en série entre le tronçon de recyclage aval 30 et l'organe de purification 26 ; - des moyens 32 pour orienter les gaz d'échappement. Le collecteur 20 est raccordé aux sorties des chambres de combustion du moteur 14, de manière à capter les gaz d'échappement issus des chambres de combustion. La sortie 36 du collecteur d'échappement est raccordé au turbo compresseur, de telle sorte que les gaz d'échappement sortant du collecteur entraînent la turbine 38 du turbo compresseur. La turbine 38 entraîne mécaniquement le compresseur 40, qui assure la compression des gaz circulant dans la ligne d'admission d'air 18. La ligne principale 22 comporte un tronçon amont 42 interposé entre la turbine 38 du turbo compresseur et l'organe de purification 26, et un tronçon aval 44 situé en aval de l'organe de purification 26. Le tronçon aval 44 communique avec la canule par laquelle les gaz d'échappement sont relâchés dans l'atmosphère après purification. L'organe de purification 26 comporte une enveloppe externe 46 définissant une entrée de gaz d'échappement 48 et une sortie principale de gaz d'échappement 50, un organe de purification catalytique 52 disposée à l'intérieur de l'enveloppe, et un filtre à particules 54 lui aussi disposé à l'intérieur de l'enveloppe. L'enveloppe externe 46 comporte également une sortie de recyclage 58 communicant avec la ligne de recyclage 28. Le tronçon aval 30 de la ligne de recyclage est raccordée à la ligne d'admission d'air 18 en amont du compresseur 40. L'échangeur de chaleur 32 possède un côté primaire dans lequel circulent les gaz d'échappement et un côté secondaire dans lequel circule un fluide de refroidissement, par exemple le liquide de refroidissement du moteur thermique. Quand l'échangeur 32 est en fonctionnement, les gaz d'échappement sont en relation d'échange thermique avec le fluide de refroidissement. Par ailleurs, la ligne d'échappement comporte un conduit de liaison 60 raccordant le tronçon de recyclage aval 30 au tronçon principal aval 44. Les moyens 34 pour orienter les gaz d'échappement comportent une vanne trois voies 62, placée en aval de l'organe de purification 22, une vanne deux voie 64 placée sur le conduit de recyclage aval 30, et un calculateur 66 de pilotage des vannes 62 et 64. La vanne 64 est une vanne tout ou rien, susceptible d'autoriser ou d'interdire la circulation des gaz d'échappement dans le tronçon de recyclage aval 30.
L'enveloppe externe 46 de l'organe de purification comporte une partie centrale tubulaire 68 dans laquelle sont logés le catalyseur et le filtre à particules 52 et 54, un cône d'entrée 70 rigidement fixé à une extrémité de la partie tubulaire 68, et un fond 72 rigidement fixé à l'autre extrémité de la partie tubulaire 68. Le cône d'entrée 70 définit l'entrée 48, celle-ci étant raccordée au tronçon amont 42. La sortie principale 50 et la sortie de recyclage 58 des gaz d'échappement sont ménagées dans le fond 72. La partie tubulaire 68 présente un axe central C orienté de préférence sensiblement verticalement, comme illustré sur la figure 2. L'échangeur de chaleur 32 présente une forme générale allongée suivant une direction principale sensiblement perpendiculaire à l'axe central C. Comme le montre la figure 1, l'échangeur de chaleur 32 comporte une coque externe 74 définissant une entrée de gaz d'échappement 76 et une sortie de gaz d'échappement 78. La coque externe 74 est subdivisée intérieurement en en au moins trois chambres, une chambre d'entrée 80, une chambre intermédiaire d'échange de chaleur 82 et une chambre de sortie 84, disposées dans cet ordre suivant la direction principale. L'entrée 76 débouche dans la chambre 80. De même, la sortie 78 débouche dans la chambre 84.
Par ailleurs, l'échangeur de chaleur 32 comporte des tuyaux 86, reliant les chambres 80 et 84 l'une à l'autre à travers la chambre intermédiaire 82, et s'étendant parallèlement à la direction principale. Les tuyaux 86 débouchent au niveau de chacune des chambres 80 et 84. L'échangeur 32 comporte encore une entrée de fluide caloporteur 88, débouchant dans le chambre intermédiaire 82, et une sortie 90 de fluide caloporteur communicant elle aussi avec la chambre intermédiaire 82. Selon un premier aspect de l'invention, l'échangeur de chaleur 32 présente avec l'organe de purification 26 une communication de section interne supérieure à 50% de la section interne de l'échangeur de chaleur, prise perpendiculairement au sens d'écoulement des gaz d'échappement dans l'échangeur de chaleur. Le sens d'écoulement des gaz d'échappement est ici la direction principale. De préférence, la communication a une section interne supérieure à 75% de la section interne de l'échangeur de chaleur. Dans les exemples de réalisation représentés sur les figures, la communication a une section interne sensiblement égale à 100% de la section interne de l'échangeur de chaleur. Selon un second aspect de l'invention, indépendant du premier, l'échangeur de chaleur 32 est raccordé directement sur l'organe de purification 26. On entend par là que le raccordement entre l'échangeur et l'organe de purification est effectué sans conduit intermédiaire de circulation des gaz d'échappement interposés en série entre l'échangeur de chaleur 32 et l'organe de purification 26. Plus précisément, l'entrée 76 de gaz d'échappement de l'échangeur de chaleur est raccordé directement à la sortie de recyclage 58 de l'organe de purification. Aucun conduit intermédiaire de circulation des gaz d'échappement n'est interposé entre l'entrée 76 et la sortie de recyclage 58. Par exemple, l'échangeur 32 présente perpendiculairement la direction principale une section sensiblement constante. La chambre d'entrée 80 est ouverte sur toute ladite section à l'opposé de la chambre intermédiaire 82, définissant ainsi l'entrée 76 raccordée à l'organe de purification. La sortie de recyclage 58 présente une forme et une taille identiques à celles de l'entrée 76, et est placée exactement en coïncidence avec celle-ci. Comme le montre la figure 5, quand le véhicule repose sur une surface plate, l'axe central C est légèrement incliné par rapport à la verticale, et l'échangeur est légèrement incliné par rapport à la surface plate. La direction principale est prévue pour former un angle compris entre 0,1 ° et 5° par rapport à la surface, compris de préférence entre 0,5 et 2°, et valant par exemple 1 °. L'entrée 76 constitue le point bas de l'échangeur, et la sortie 78 le point haut.
Comme visible sur les figures 1 et 2, la vanne trois voies 62 comporte une première entrée 92 raccordée à la sortie principale 50 de l'organe de purification, une seconde entrée 94 raccordée au conduit de liaison 60, et une sortie 96 raccordée au tronçon principal aval 44. La vanne trois voies 62 comporte également un clapet d'obturation 98, visible sur la figure 2 par transparence à travers le corps de vanne, et un actionneur 100 (voir figure 6) piloté par le calculateur 66. L'actionneur est susceptible de déplacer le clapet 98 entre : - une première position dans laquelle la première entrée 92 est complètement obturée, la seconde entrée 94 et la sortie 96 étant complètement dégagées; - une seconde position dans laquelle la seconde entrée 94 est complètement obturée, et dans laquelle la première entrée 92 et la sortie 96 sont complètement dégagées ; - une plage de troisièmes positions dans laquelle la première entrée 92 est complètement dégagée, la seconde entrée 94 est complètement obturée, et la sortie 96 est partiellement obturée. Dans cette plage de position, la vanne 66 fonctionne comme une vanne de charge. Chaque position du clapet dans cette plage correspond à un degré d'obturation différent de la sortie 96. Le fonctionnement de cette vanne est expliqué en détail dans la demande de brevet déposée sous le n° FR 08 52 577. Comme visible sur la figure 2, la vanne trois voies est rigidement fixée au fond 72. La première entrée 92 de la vanne trois voies est raccordée directement à la sortie principale 50 du fond, sans conduit intermédiaire de circulation des gaz d'échappement interposé en série entre ladite première entrée et la sortie principale. Le fonctionnement de la ligne d'échappement décrite ci-dessus va maintenant être détaillée.
Quand le moteur du véhicule automobile fonctionne en régime normal, le calculateur 66 commande à la vanne 64 d'obturer le conduit de recyclage 30, et à la vanne trois voies 62 d'adopter sa seconde position, dans laquelle la seconde entrée 94 est complètement obturée et dans laquelle la sortie 96 est complètement dégagée. Les gaz d'échappement circulent depuis le collecteur 20 à travers la turbine 38 du turbo compresseur jusqu'à l'organe de purification 22, traverse cet organe de purification 22 jusqu'à la sortie principale 50, et sont orientés par la vanne trois voies jusqu'au tronçon principal aval 44. Au démarrage du véhicule, en vue par exemple de faire chauffer particulièrement rapidement le moteur, le calculateur 66 fait passer le clapet 98 de la vanne trois voies à sa position d'obturation de la première entrée 92. La vanne 64 est maintenue dans sa position d'obturation du conduit de recyclage 30. Les gaz d'échappement quittent l'organe de purification 22 par la sortie de recyclage 58, traversent l'échangeur de chaleur 32 puis le conduit de liaison 60 jusqu'à la seconde entrée 94 de la vanne trois voie. Ils sortent de la vanne trois voies par la sortie 96 et sont canalisés par le tronçon principal aval jusqu'à la canule d'échappement. Pour faire fonctionner la ligne d'échappement de manière à recycler une partie des gaz d'échappement à l'admission des chambres de combustion du moteur, le calculateur 66 déplace le clapet 98 dans une des positions de la plage dans laquelle la sortie 96 est partiellement obturée. Le calculateur 66 commande également l'ouverture de la vanne 64. Le clapet 98 créé une contre-pression dans la vanne trois voies. Une partie des gaz d'échappement sort de l'organe de purification par la sortie principale 50 et traverse directement la vanne trois voies jusqu'à la sortie 96. Une autre partie des gaz d'échappement sort de l'organe de purification 22 par la sortie de recyclage 58, traverse l'échangeur 32 et est canalisée par le tronçon de recyclage aval 30 jusqu'à la ligne d'admission d'air 18. Les gaz d'échappement recyclés se mélangent à l'air atmosphérique et sont réinjectés dans les chambres de combustion du moteur 14. Ces gaz d'échappement n'empruntent pas le conduit de liaison 60, du fait que la seconde entrée 94 de la vanne trois voies reste obturée. La proportion des gaz d'échappement orientée vers le conduit de recyclage dépend de la position du clapet 98, et du degré d'obturation de la sortie 96.
Un second mode de réalisation de l'invention va maintenant être détaillé, en référence à la figure 4. Seuls les points par lesquels ce second mode de réalisation diffère du premier seront détaillés ci-dessous. Les éléments identiques ou assurant la même fonction dans les deux modes de réalisation porteront les mêmes références.
Comme visible sur la figure 4, la coque externe 74 de l'échangeur de chaleur comporte une première zone 102 délimitant les chambres 80, 82, 84, et une seconde zone 104 délimitant une partie du conduit de liaison 60. La zone 102 définit l'entrée 76 de gaz d'échappement de l'échangeur 32. Elle porte l'entrée et la sortie de fluide caloporteur (non représentées).
La seconde zone 104 communique avec le chambre de sortie 84 de l'échangeur par l'intermédiaire d'une liaison formée par une zone 106 de la coque externe. Dans ce cas, la coque externe 32 peut être formée de deux demi-coques embouties 108, 110, assemblées l'une à l'autre. Les deux demi-coques définissent deux passages tubulaires, correspondant l'un à l'échangeur 32 et l'autre au conduit de liaison 60. Les deux passages tubulaires sont reliés l'un à l'autre par la zone 106. Chacun des deux passages tubulaires est ouvert à ses deux extrémités opposées. Une coupelle 112 est rapportée sur les demi-coques 108 et 110, à l'extrémité de l'échangeur opposée à l'organe de purification 22. La coupelle 112 ferme les deux passages tubulaires, et ferme la zone 106. Elle porte la sortie 78. Le passage tubulaire délimitant le conduit de liaison 60 est raccordé à la seconde entrée 94 de la vanne trois voies par un conduit intermédiaire 114.
Un troisième mode réalisation l'invention va maintenant être décrit, en référence à la figure 6. Seuls les points par lesquels ce troisième mode réalisation diffère du premier seront décrits ci-dessous. Les éléments identiques ou assurant la même fonction dans les deux modes de réalisation porteront les mêmes références.
Dans le troisième mode de réalisation, l'échangeur de la chaleur 32 est un échangeur à deux régions d'échange thermique distincte, du type décrit dans la demande de brevet portant le n ° de dépôt FR 08 52 566. L'échangeur 32 comporte un collecteur d'admission 116, et un collecteur intermédiaire 118. L'entrée de gaz d'échappement 76 débouche dans le collecteur d'admission 116. Le tronçon de recyclage aval 30 est raccordé au collecteur intermédiaire 118. La première région d'échange de chaleur correspond à une région de l'échangeur dans lequel les gaz d'échappement circulent depuis le collecteur d'admission 116 jusqu'au collecteur intermédiaire 118. La deuxième région d'échange de chaleur correspond à une région dans laquelle les gaz d'échappement circulent depuis le collecteur intermédiaire 118 jusqu'à un conduit de sortie 120 raccordé à la seconde entrée 94 de la vanne trois voies. La première région d'échange de chaleur 122 remplace donc l'échangeur de chaleur 32 de la figure 1. La seconde région d'échange de chaleur 124 remplace le conduit de liaison 60.
Dans le mode de réalisation de la figure 6, le fond 72 de l'organe de purification des gaz d'échappement et la zone de la coque externe de l'échangeur de chaleur délimitant le collecteur d'admission 116 forment un ensemble venu de matière. L'organe de purification et l'échangeur de chaleur communiquent entre eux par l'intermédiaire d'une ouverture de grande taille ménagée (non représentée) dans ledit ensemble, dont la section est supérieure à 50% de la section de l'échangeur de chaleur prise perpendiculairement au sens de d'écoulement des gaz d'échappement, le sens d'écoulement étant ici vertical.
La sortie principale 50 de l'organe de purification 22 est ménagé non pas dans le fond 72 mais dans la zone de la coque externe de l'échangeur délimitant le collecteur d'admission 116. La vanne trois voies est donc rapportée sur ladite zone de la coque externe, de manière à placer en coïncidence la première entrée 92 de la vanne et la sortie principale 50. L'échangeur de chaleur 32 présente une forme générale incurvée circonférentiellement autour de l'axe central C. Il est disposé autour de la partie tubulaire 68 de l'enveloppe externe. Un quatrième mode de réalisation de l'invention va maintenant être décrit en référence à la figure 7. Seuls les points par lesquels le quatrième mode de réalisation diffère du premier seront détaillés ci-dessous. Les éléments identiques ou assurant la même fonction dans les deux modes de réalisation porteront les mêmes références. Dans le mode de réalisation de la figure 7, la ligne d'échappement ne comporte pas de conduit de liaison raccordant le tronçon de recyclage aval 30 au tronçon principal aval 44. Il est donc possible de recycler des gaz d'échappement à l'admission d'air du moteur. En revanche, il n'est pas possible de récupérer l'énergie thermique des gaz d'échappement, sans recycler ces gaz d'échappement à l'admission. Dans ce cas, la vanne trois voies 62 est remplacée par une simple vanne deux voies proportionnelle, pilotée par le calculateur 66. Il est possible de faire varier le degré d'obturation du tronçon principal aval par l'intermédiaire de la vanne proportionnelle, celle-ci jouant le rôle de vanne de charge. La ligne d'échappement décrite ci-dessus présente de multiples avantages.
Du fait que l'échangeur de chaleur présente avec l'organe de purification des gaz d'échappement une communication de section interne supérieure à 50% de la section interne de l'échangeur de chaleur, prise perpendiculairement au sens d'écoulement des gaz d'échappement dans l'échangeur de chaleur, la section de passage offerte aux gaz d'échappement depuis l'organe de purification jusqu'à l'échangeur de chaleur est particulièrement grande, de telle sorte que la vitesse des gaz est réduite. Au cas où il se produit une condensation de la vapeur d'eau dans l'échangeur ou en amont de celui-ci, l'entraînement des gouttelettes d'eau par le flux de gaz d'échappement est minimisé, et fait que la vitesse est plus faible. Par ailleurs, le fait que l'échangeur de chaleur soit raccordé directement sur l'organe de purification, sans conduit intermédiaire, fait que l'échangeur est situé immédiatement à côté de l'organe de purification. La montée en température de l'échangeur est plus rapide, en début de fonctionnement de l'échangeur. L'échangeur est réchauffé directement par conduction du fait de la liaison de la coque à l'enveloppe externe de l'organe de purification. Par ailleurs, les gaz d'échappement ne subissent pas de perte thermique le long de la liaison entre l'organe de purification et l'échangeur. Du fait de cette montée en température rapide, il se produit moins de condensation de la vapeur d'eau dans l'échangeur. De plus, en cas de condensation, la phase liquide peut s'écouler directement de l'échangeur dans l'organe de purification. Le trajet est particulièrement court. La faible vitesse des gaz d'échappement à l'entrée de l'échangeur ne contrarie pas cet écoulement. Le fait que l'échangeur soit incliné par rapport à l'horizontal, depuis la sortie des gaz d'échappement vers l'entrée de gaz d'échappement, favorise l'écoulement de la vapeur d'eau condensée. L'échangeur ne comporte pas de cône d'entrée, c'est-à-dire de partie de section croissante à partir de l'entrée de gaz d'échappement. Un tel cône créé des pertes de charge. Ceci est favorable pour le fonctionnement de la ligne d'échappement avec recyclage des gaz d'échappement vers l'admission des gaz d'échappement. En effet, plus les pertes de charges dans l'échangeur de chaleur sont élevées, plus la section de passage offerte aux gaz d'échappement à travers la sortie de la vanne trois voies doit être réduite pour orienter un flux donné de gaz d'échappement vers la ligne de recyclage. Par ailleurs, le fait d'utiliser un échangeur de chaleur raccordé directement à l'organe de purification permet de gagner de la matière. On supprime ainsi le cône d'entrée de l'échangeur et l'éventuelle tuyauterie de liaison reliant ce cône d'entrée à la sortie de recyclage de l'organe de purification.
La disposition de l'échangeur de chaleur, à savoir perpendiculairement à l'axe central de l'organe de purification, permet de réduire l'encombrement de l'ensemble échangeur de chaleur/organe de purification. Ceci est particulièrement favorable pour l'intégration de ces équipements dans le compartiment moteur.
La ligne d'échappement décrite ci-dessus peut présenter de multiples variantes. Dans une variante non préférée, l'échangeur de chaleur peut ne pas être raccordé directement sur l'organe de purification des gaz d'échappement, mais être raccordé à celui-ci par un conduit intermédiaire de circulation des gaz d'échappement de grande section de passage. Dans ce cas, la section interne du conduit intermédiaire est supérieure à 50% de la section interne de l'échangeur de chaleur. Inversement, il serait possible de prévoir que l'échangeur de chaleur est raccordé directement sur l'organe de purification des gaz d'échappement, sans conduit intermédiaire, sans que la communication entre l'échangeur de chaleur et l'organe de purification présente une section interne supérieure à 50% de la section interne de l'échangeur de chaleur. La vanne trois voies 62 pourrait être remplacée par deux vannes deux voies. Une vanne deux voies tout ou rien serait intercalée sur le conduit de liaison 60. Une vanne deux voies proportionnelle serait intercalée sur le tronçon principale aval 44. Une telle solution présente le défaut d'être moins compacte que la solution mettant en oeuvre une vanne trois voies.

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS1. Ligne d'échappement de véhicule automobile, la ligne d'échappement (10) comprenant : - un conduit principal (22) de circulation des gaz d'échappement susceptible d'être raccordé à des sorties de gaz d'échappement des chambres de combustion du moteur (14), le conduit principal (22) comportant un organe (26) de purification des gaz d'échappement ; - un conduit (28) de recyclage des gaz d'échappement, comportant un tronçon de recyclage aval (30) susceptible de canaliser les gaz d'échappement vers l'admission des chambres de combustion du moteur (14), et un échangeur de chaleur (32) intercalé en série entre le tronçon de recyclage aval (30) et l'organe (26) de purification des gaz d'échappement, caractérisée en ce que l'échangeur de chaleur (32) présente avec l'organe (26) de purification des gaz d'échappement une communication (58, 76) de section interne supérieure à 50% de la section interne de l'échangeur de chaleur (32), prise perpendiculairement au sens d'écoulement des gaz d'échappement dans l'échangeur de chaleur (32).
  2. 2. Ligne d'échappement selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'échangeur de chaleur (32) est raccordé directement sur l'organe (26) de purification des gaz d'échappement, sans conduit intermédiaire de circulation des gaz d'échappement interposé en série entre l'échangeur de chaleur (32) et l'organe (26) de purification des gaz d'échappement.
  3. 3. Ligne d'échappement selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'organe (26) de purification des gaz d'échappement comprend une enveloppe externe (46) définissant un passage de circulation des gaz d'échappement et comportant une sortie (58) de recyclage des gaz d'échappement, l'échangeur de chaleur (32) comprenant une coque externe (74) définissant au moins une entrée (76) de gaz d'échappement dans l'échangeur de chaleur (32), l'entrée de gaz d'échappement (76) étant raccordée directement à la sortie de recyclage (58), sans conduit intermédiaire de circulation des gaz d'échappement interposé en série entre l'entrée (76) de l'échangeur de chaleur (32) et la sortie de recyclage (58) de l'organe (26) de purification des gaz d'échappement.
  4. 4. Ligne d'échappement selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'enveloppe externe (46) de l'organe (26) de purification des gaz d'échappement comprend une partie tubulaire (68) et un fond (72) rigidement fixé à une extrémité de la partie tubulaire (68), la sortie de recyclage (58) étant ménagée dans le fond (72).
  5. 5. Ligne d'échappement selon la revendication 4, caractérisée en ce que la coque externe (74) de l'échangeur de chaleur (32) comprend une zone définissant un collecteur admission (116) des gaz d'échappement, ladite zone et le fond (72) de l'organe (26) de purification des gaz d'échappement étant venus de matière.
  6. 6. Ligne d'échappement selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que la partie tubulaire (68) de l'enveloppe externe (46) présente un axe central (C), l'échangeur de chaleur (32) présentant une forme allongée suivant une direction principale sensiblement perpendiculaire audit axe central (C).
  7. 7. Ligne d'échappement selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que, quand le véhicule automobile repose sur une surface plane, l'échangeur de chaleur (32) est incliné par rapport à ladite surface plane d'un angle (a) compris entre 0,1 ° et 5 °, l'entrée (76) de gaz d'échappement constituant un point bas de l'échangeur de chaleur (32).
  8. 8. Ligne d'échappement selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que la partie tubulaire (68) de l'enveloppe externe (46) présente un axe central (C), l'échangeur de chaleur (32) présentant une forme incurvée circonférentiellement autour de l'axe central (C) et étant disposé autour de la partie tubulaire (68).
  9. 9. Ligne d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend : - un conduit de liaison (60) raccordant le tronçon de recyclage aval (30) à un tronçon principal aval (44) du conduit principal (22) situé en aval de l'organe (26) de purification des gaz d'échappement, - une vanne trois voies (62) présentant une première entrée (92) raccordée à une sortie principale (50) de gaz d'échappement de l'organe (26) de purification des gaz d'échappement, une seconde entrée (94) raccordée au conduit de liaison (60) et une sortie (96) raccordée au tronçon principal aval (44), la vanne trois voies(62) comprenant en outre un clapet d'obturation (98) et des moyens de commande (100, 66) pour sélectivement déplacer le clapet (98) entre : - une première position d'obturation de la première entrée (92) ; - une seconde position d'obturation de la seconde entrée (94) et de dégagement maximal de la sortie (96), - une pluralité de troisièmes positions d'obturation de la seconde entrée (94) et d'obturation partielle de la sortie (96), chaque troisième position d'obturation correspondant à un degré d'obturation différent de la sortie (96).
  10. 10. Ligne d'échappement selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'organe (26) de purification des gaz d'échappement comporte une enveloppe externe (46) présentant une partie tubulaire (68) et un fond (72) rigidement fixé à une extrémité de la partie tubulaire (68), la sortie (58) de recyclage et la sortie principale (50) étant ménagées dans le fond (72).
  11. 11. Ligne d'échappement selon la revendication 10, caractérisée en ce que la première entrée (92) de la vanne trois voies (62) est raccordée directement à la sortie principale (50) du fond (72), sans conduit intermédiaire de circulation des gaz d'échappement interposé en série entre la première entrée (92) de la vanne trois voies (62) et la sortie principale (50) de l'organe (26) de purification des gaz d'échappement.
  12. 12. Ligne d'échappement selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisée en ce que l'échangeur de chaleur (32) comprend une coque externe (74) définissant au moins une entrée (76) de gaz d'échappement dans l'échangeur de chaleur (32), la coque externe (74) délimitant au moins partiellement le conduit de liaison (60).
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