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"Installation de réglage de la température de l'eau de refroi- dissement de moteurs à combustion interne".
La présente invention a pour objet un système de réglage de la température de l'eau de refroidissement de mo- teurs à combustion interne, avec récupération de la chaleur contenue dans cette eau, dans lequel il est fait usage en vue de ce réglage, de la chaleur disponible dans un circuit de chauffage adjacent au circuit de refroidissement et dis- tinct de celui-ci.
On sait que les moteurs à combustion interne et notamment les moteurs Diesel nécessitent, pour fonctionner dans de bonnes conditions, une température constante de l'eau de refroidissement à toutes les charges, surtout quand les variations de charge à partir de la marche à vide sont brus- @
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ques et répétées. Tel est le cas, notamment, pour les moteurs de traction sur rail ou sur route dont la puissance à développer varie dans de grandes proportions et passe, suivant les profils de la voie ou de la route, d'un minimum à vide à un maximum en pleine charge.
Il est également nécessaire, surtout par temps froid, de chauffer préalablement le moteur avant se mise en marche, une mise en charge trop brusque avec un moteur froid, pouvant avoir des conséquences néfastes pour la longévité du mécanisme. Dans ces cas, comme le circuit de refroidissement est toujours influencé par la température de l'air extérieur qui constitue la source de froid, il est fréquemment nécessaire d'alimenter en chaleur l'eau de refroidissement du moteur, pour éviter un trop grand abaissement de température, et il est d'autre part possible de prélever à cette eau des calories et de les utiliser pour le chauffage du vé- hicule.
Le but de la présente invention est de créer une installation permettant de prélever ou de céder de la chaleur au circuit de circulation d'eau d'un moteur à combustion interne, en utilisant un circuit de chauffage adjacent et distinct, de telle manière que les températures de l'eau à l'entrée et à la sortie des chemises d'eau du moteur restent sen- siblement constantes, et que la chaleur enlevée au moteur par l'eau de refroidissement soit récupérée dans le circuit de chauffage.
A cet effet, suivant l'invention, le circuit de l'eau de refroidissement du moteur et le circuit de chauffage, distincts l'un de l'autre, sont accouplés thermiquement à l'aide d'un appareil échangeur de chaleur qui permet d'effec-
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tuer des échanges réversibles entre ces deux circuits, sous Inaction d'un thermostat ou d'une commande manivelle, de ma- nière à maintenir entre des limites déterminées les tempéra- tures d'entrée et de sortie de l'eau de refroidissement du moteur.
L'appareil échangeur de température peut avantageu- sement être établi de manière à soumettre l'eau de refroidis- sement simultanément à l'influence de l'air extérieur ou autre agent de refroidissement et du circuit de chauffage, le ther- mostat commandant des appareils pour rendre prépondérante l'une ou l'autre influence, suivant que l'eau de refroidisse- ment du moteur tend à s'échauffer, ou au contraire, à se re- froidir exagérément.
Ainsi, l'échangeur de chaleur peut comporter des tubes extérieurs parcourus par l'eau de refroidissement du moteur, ces tubes étant soumis extérieurement à l'action d'un ventilateur et traversés par des tubes intérieurs parcourus par le fluide du circuit de chauffage. En réglant l'action refroidissante du ventilateur, ou le débit du fluide de chauf- fage dans les tubes intérieurs, ou la température de ce flui- de,ou chacun de ces facteurs, on a la possibilité de main- tenir l'eau des tubes extérieurs entre des limites bien dé- finies. La disposition suivant l'invention a, en outre, l'a- vantage de permettre de ne donner au circuit de refroidisse- ment qu'un développement restreint, si l'espace où il doit être logé est réduit, comme c'est le cas dans certaines cons- tructions de véhicules automoteurs.
Sur le dessin annexé qui représente à titre d'exem- ple une disposition suivant l'invention :
Fig. 1 représente schématiquement l'ensemble de @
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l'installation.
Figs. 2 et 3 sont des coupes, perpendiculaires entre elles, de l'appareil échangeur de chaleur, prises respectivement suivant les lignes II-II et III-III des Figs. 3 et 2.
Dans la Fig. le 1 est le moteur Diesel dont 2 désigne le circuit d'eau de refroidissement. 3 est la pompe de circulation de ce circuit et 4 le ventilateur qui assure le refroidissement de cette eau.
5 est le circuit de chauffage qui est établi à proximité du circuit 2 et comprend une pompe 6, une chaudière 7 et un circuit d'utilisation 8 comprenant par exemple des radiateurs 9.
Les circuits 2 et 5 sont accouplés en 10 par l'appareil échangeur de chaleur représenté avec plus de détails sur les Figs. 2 et 3. Cet appareil comprend des collecteurs 11, 12 raccordés respectivement aux circuits 2 et 5: Sur les collecteurs 11 sont branchés des collecteurs partiels 13 reliés -entre eux par des tuyaux 15, tandis que sur les collecteurs 12 sont branchés des collecteurs partiels 14 reliés entre eux par des tuyaux 16 concentriques aux tuyaux 15 qu'ils traversent axialement. En parcourant les tuyaux 15, l'eau du circuit 2 est soumise extérieurement au refroidissement par l'air soufflé par le ventilateur 4; les tuyaux 15 peuvent éventuel- lement être munis d'ailettes extérieures 17 pour rendre cette action plus efficace.
D'autre part cette eau est chauffée par son contact avec les tubes intérieurs 16 parcourus par l'eau du circuit de chauffage 5. Pour prolonger le séjour de l'eau dans les tuyaux 15 et obtenir un meilleur contact avec les surfaces d'échange de chaleur extérieure et intérieure, on peut avantageusement établir autour des tuyaux 16 des cloisons
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hélicoïdales 18 qui obligent l'eau dans les tuyaux 15 à accom- plir un trajet en hélice.
Le réglage de l'action refroidissante du ventilateur 4 et de l'action chauffante des tubes 16 est commandé par un thermostat 19 relié par un circuit électrique 20 à un relais 21. Ce relais dans l'exemple représenté, commande deux dispo- sitifs électromagnétiques 22, 23 dont l'un 22 agit au moyen d'une tige 24 sur des volets 25 qui obturent plus ou moins le passage de l'air soufflé par le ventilateur 4, tandis que l'autre,23, par l'entremise d'une crémaillère 26 et d'un ar- bre à cames 27, comàande des soupapes 28 disposées dans le collecteur 12 de manière à mettre un nombre approprié de collecteurs 14 et de tuyaux 16 hors circuit.
Le relais 21 peut en même temps commander l'alluma- ge du brûleur 29 qui chauffel'eau dans la chaudière 7.
En fonctionnement,le réglage commandé par des appareils tels que ceux décrits ci-dessus permet de maintenir la température de l'eau du circuit de refroidissement,2 du moteur entre des limites très rapprochées. La construction et la disposition de ces appareils peut d'ailleurs être modi- fiée sans sortir du cadre de l'invention.
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"Installation for regulating the temperature of the cooling water of internal combustion engines".
The present invention relates to a system for regulating the temperature of the cooling water of internal combustion engines, with recovery of the heat contained in this water, in which use is made for this regulation, of the heat available in a heating circuit adjacent to the cooling circuit and separate from it.
It is known that internal combustion engines and in particular diesel engines require, in order to operate under good conditions, a constant temperature of the cooling water at all loads, especially when the load variations from idling are brus- @
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ques and repeated. This is the case, in particular, for traction motors on rail or on road, the power of which to be developed varies widely and passes, depending on the profile of the track or the road, from a minimum empty to a maximum. fully loaded.
It is also necessary, especially in cold weather, to preheat the engine before starting, a too sudden loading with a cold engine, being able to have harmful consequences for the longevity of the mechanism. In these cases, as the cooling circuit is always influenced by the temperature of the outside air which constitutes the source of cold, it is frequently necessary to supply heat to the cooling water of the engine, to avoid too much lowering. temperature, and it is also possible to take calories from this water and use them for heating the vehicle.
The aim of the present invention is to create an installation making it possible to take or transfer heat to the water circulation circuit of an internal combustion engine, using an adjacent and separate heating circuit, in such a way that the The water temperatures at the inlet and outlet of the engine water jackets remain substantially constant, and the heat removed from the engine by the cooling water is recovered in the heating circuit.
To this end, according to the invention, the engine cooling water circuit and the heating circuit, separate from each other, are thermally coupled using a heat exchanger device which allows to effect
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kill reversible exchanges between these two circuits, under the Inaction of a thermostat or a crank control, so as to maintain between determined limits the inlet and outlet temperatures of the engine cooling water .
The temperature exchange apparatus can advantageously be set up so as to subject the cooling water simultaneously to the influence of the outside air or other cooling medium and of the heating circuit, the thermostat controlling apparatus for making one or the other influence preponderant, according to whether the cooling water of the engine tends to heat up, or on the contrary, to cool excessively.
Thus, the heat exchanger may include outer tubes through which the cooling water of the engine passes, these tubes being externally subjected to the action of a fan and traversed by inner tubes through which the fluid of the heating circuit passes. By regulating the cooling action of the fan, or the flow rate of the heating fluid in the inner tubes, or the temperature of this fluid, or each of these factors, it is possible to maintain the water in the heating systems. outer tubes between well-defined limits. The arrangement according to the invention has, moreover, the advantage of making it possible to give the cooling circuit only a restricted development, if the space in which it must be housed is reduced, as is the case. case in certain constructions of self-propelled vehicles.
In the appended drawing which shows by way of example an arrangement according to the invention:
Fig. 1 schematically represents the set of @
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installation.
Figs. 2 and 3 are cross-sections, perpendicular to each other, of the heat exchanger apparatus, taken respectively along lines II-II and III-III of FIGS. 3 and 2.
In Fig. 1 is the Diesel engine, 2 of which designates the cooling water circuit. 3 is the circulation pump for this circuit and 4 is the fan which cools this water.
5 is the heating circuit which is established near circuit 2 and comprises a pump 6, a boiler 7 and a user circuit 8 comprising for example radiators 9.
Circuits 2 and 5 are coupled at 10 by the heat exchanger apparatus shown in more detail in Figs. 2 and 3. This apparatus comprises collectors 11, 12 connected respectively to circuits 2 and 5: On the collectors 11 are connected partial collectors 13 connected - to each other by pipes 15, while on the collectors 12 are connected partial collectors 14 interconnected by pipes 16 concentric with the pipes 15 which they pass axially. By passing through the pipes 15, the water in circuit 2 is externally subjected to cooling by the air blown by the fan 4; the pipes 15 may optionally be provided with outer fins 17 to make this action more effective.
On the other hand, this water is heated by its contact with the inner tubes 16 through which the water of the heating circuit 5 passes. To prolong the stay of the water in the pipes 15 and to obtain better contact with the exchange surfaces. of external and internal heat, one can advantageously establish around the pipes 16 of the partitions
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helicals 18 which force the water in the pipes 15 to complete a helical path.
The adjustment of the cooling action of the fan 4 and of the heating action of the tubes 16 is controlled by a thermostat 19 connected by an electric circuit 20 to a relay 21. This relay in the example shown controls two electromagnetic devices. 22, 23, one of which 22 acts by means of a rod 24 on flaps 25 which more or less block the passage of the air blown by the fan 4, while the other, 23, through A rack 26 and a camshaft 27, control valves 28 disposed in the manifold 12 so as to put an appropriate number of manifolds 14 and pipes 16 off.
The relay 21 can at the same time control the ignition of the burner 29 which heats the water in the boiler 7.
In operation, the adjustment controlled by devices such as those described above makes it possible to maintain the temperature of the water in the cooling circuit, 2 of the engine between very close limits. The construction and arrangement of these devices can moreover be modified without departing from the scope of the invention.
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