EP1739293A2 - Dispositif et procédé de refroidissement des cylindres et de la culasse d'un moteur thermique - Google Patents

Dispositif et procédé de refroidissement des cylindres et de la culasse d'un moteur thermique Download PDF

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EP1739293A2
EP1739293A2 EP06300516A EP06300516A EP1739293A2 EP 1739293 A2 EP1739293 A2 EP 1739293A2 EP 06300516 A EP06300516 A EP 06300516A EP 06300516 A EP06300516 A EP 06300516A EP 1739293 A2 EP1739293 A2 EP 1739293A2
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EP
European Patent Office
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cylinder head
engine
crankcase
cooling
fluid
Prior art date
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Withdrawn
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EP06300516A
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German (de)
English (en)
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EP1739293A3 (fr
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Serge Ravary
Benjamin Pfeffer
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Renault SAS
Original Assignee
Renault SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Renault SA filed Critical Renault SA
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    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/165—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control characterised by systems with two or more loops
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    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/167—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control by adjusting the pre-set temperature according to engine parameters, e.g. engine load, engine speed

Definitions

  • the invention relates to the field of devices and processes for cooling heat engines, especially for motor vehicles, and in particular devices for engines equipped with two separate cooling ducts in the cylinder head and in the cylinder housing of the engine.
  • the cylinder head and the casing of the cylinders are made by foundry parts.
  • the cylinder head has water chambers surrounding the tops of each of the cylinders.
  • the cylinder housing also has water chambers surrounding the side walls of the cylinders. The water chambers communicate with each other and form a cooling duct.
  • the cooling needs of the cylinder block and the cylinder head being different, it has been proposed to provide engine blocks comprising a cooling duct of the cylinder head and a cooling duct of the cylinder housing, independent of each other .
  • the patent US 4,381,736 discloses a cooling system for such engines, wherein two pumps supply each of the two cooling ducts of the cylinder head and the cylinder housing.
  • a main redistribution circuit joins the two outputs of the two cooling ducts to a radiator.
  • a first valve isolates the radiator to accelerate the heating of the engine when it is in its startup phase.
  • a second valve makes it possible to isolate the circulation of the water of the cylinder casing cooling duct from that of the cooling duct of the cylinder head. This second valve allows to cool more the cylinder head than the cylinder housing.
  • a cylinder crankcase temperature sensor makes it possible to dose the closing of the second valve to optimize the overall cooling of the engine.
  • the control of the cooling system is done by a control device that controls the two valves that are essential to the cooling system described.
  • a control device that controls the two valves that are essential to the cooling system described.
  • Such a system has the disadvantage of requiring a complex control device, valves and sensors.
  • this document does not describe means for recovering the engine heat to warm the vehicle interior after stopping the engine.
  • the patent application GB-2 245 703 discloses an engine cooling system that includes two pumps supplying two independent conduits in the cylinder head or the cylinder housing and two thermostatic valve devices.
  • the two pumps are mechanically linked and driven by the same belt connected to the engine.
  • Flow control in the described cooling system is done by adjusting the thermostatic valves.
  • the patent application US 2004/0103862 also discloses a temperature control device of an engine.
  • a main cooling circuit comprises a main mechanical pump and a radiator, and successively passes through the casing surrounding the cylinders and the cylinder head.
  • An auxiliary circuit equipped with an auxiliary pump, is connected in parallel with the main pump and the crankcase. The flow of this auxiliary circuit is added to the flow of the main circuit during a deceleration phase of the engine and even replace the flow of the main circuit when the engine is stopped.
  • This device allows to continue to cool the cylinder head after the main mechanical pump is stopped.
  • the disadvantage of such a temperature control device is that it does not accelerate the heating of the engine during the startup phase. In addition, the heat from the cylinder housing can not be recovered after stopping the main pump.
  • the invention proposes a device and a thermal engine cooling method, especially for a motor vehicle, which solves the above problems, and in particular which allows both to accelerate the heating of the crankcase during the starting phase of the engine. and continue cooling when the engine, still hot, strongly decelerates or even stops, and this in a simple way.
  • the cooling device of a heat engine in particular for a motor vehicle, comprises a cylinder head duct and a crankcase-cylinder separate and able to cool the corresponding engine part.
  • the device cooling circuit has a main circuit comprising at least three components, the cylinder head, a radiator and a main coolant circulation pump, the three components being connected together by portions of the main circuit, and a secondary circuit comprising the crankcase and a secondary circulation pump.
  • the secondary circuit is connected to the main circuit by two adjacent junctions on the same portion of the main circuit.
  • the fact that the main circuit does not present a significant pressure drop between the two junction points of the secondary circuit, causes the amount of fluid from the main circuit to the secondary circuit depends on the actuation of the secondary pump without the need for an additional valve.
  • the main pump and the auxiliary pump can continue at high speed to feed the main circuit.
  • the fluids of the two circuits join the main circuit where their temperature is harmonized and where they are cooled by the radiator.
  • Such a device is particularly simple. It can be controlled by the operation of the secondary pump.
  • the main circuit comprises a thermostatic valve capable of interrupting the circulation of the coolant in the radiator, and a bypass branch in parallel with the thermostatic valve and the radiator, the branch being equipped with a suitable heat exchanger. to warm the cabin of the vehicle.
  • the main pump is a mechanical pump that can be driven by the motor and can be disengaged from the engine.
  • a non-return valve can be placed on the main circuit between the two connection junctions of the secondary circuit.
  • the method of cooling a heat engine comprises the step of circulating a heat transfer fluid through a cylinder head and through a crankcase of the engine cylinders.
  • a temperature threshold When the temperature of the crankcase of the rolls is below a temperature threshold, the circulation of the fluid in the crankcase of the rolls is reduced.
  • the temperature of the crankcase of the rolls is greater than said temperature threshold, all the fluid coming from either the cylinder head or the crankcase of the rolls is passed through a heat exchanger able to cool the fluid.
  • the fluid from the cylinder head is passed through a heater exchanger adapted to heat the passenger compartment of the vehicle.
  • the fluid when the engine is stopped, the fluid is circulated through the cylinder head, through the casing of the cylinders and through a heater exchanger adapted to heat the passenger compartment of the vehicle.
  • the cooling device relates to a heat engine, especially a motor vehicle, comprising a cylinder head 1 and a crankcase 2 separated and equipped with a main pump 3 and a secondary pump 4
  • the main pump 3 is a mechanical pump inserted upstream of the cylinder head 1 and driven by a not shown drive shaft, the heat engine.
  • the secondary pump 4 is an electric pump capable of circulating coolant in the crankcase duct 2.
  • the cooling device of such a heat engine comprises a main circuit 5 of coolant such as water with for example anti-freeze additives.
  • the main circuit 5 successively comprises, in the direction of fluid flow, the main pump 3 and then the cylinder head 1, then a non-return valve 6, then a thermostatic valve 7 and a radiator 8.
  • the device also comprises a secondary circuit 9 passing through the secondary pump 4 and the crankcase duct 2.
  • the secondary circuit 9 is connected to the main circuit 5 by an upstream junction 10 and a downstream junction 11 located on either side of the check valve 6.
  • the fluid flows inside the secondary circuit 9 through the secondary pump 4 from the upstream junction 10 to the downstream junction 11.
  • the direction of insertion of the check valve 6 allows prevent the fluid from rising from the downstream junction 11 to the upstream junction 10 directly through the valve 6 and requires that the return of the fluid takes place through the main circuit 5.
  • a branch branch 12 comprising a heater exchanger 13, is connected to the main circuit upstream of the thermostatic valve 7 and downstream of the radiator 8.
  • the fluid nevertheless circulates in the main circuit, which allows the calories raising the temperature of the cylinder head to be evacuated to the heater exchanger 13 and warm the cabin. In summer, where the warming of the passenger compartment of the motor vehicle is not desired, simply do not operate the fan of the heat exchanger 13, or disengage the main pump 3.
  • the flow of fluid in the main circuit allows to have a cylinder head temperature lower than that of the cylinder housing.
  • junction 10 is located downstream of the cylinder head 1 allows to send in the crankcase 2 a fluid already heated by the cylinder head, which further accelerates the heating of the cylinders.
  • the fluid arriving at the upstream junction 10 from the cylinder head 1 is divided between a main flow through the non-return valve 6 and a reduced proportion corresponding to the speed of the secondary pump 4, passing through the conduit of the crankcase 2
  • the fluid of the secondary circuit 9 joins the main circuit 5 so that the fluid flowing through the duct of the cylinder block mixes with that passing through the cylinder head 1 in the main circuit 5.
  • a quantity of calories from the duct cylinder casing 2 is evacuated by the radiator 8 and the heater exchanger 13.
  • the amount of calories discharged into the crankcase 2 is directly proportional to the rotational speed of the secondary pump 4.
  • the cooling device therefore allows ensure the cooling of the cylinder head in proportion to the speed of the engine, and the cooling of the crankcase proportionally to the speed of the secondary pump 4.
  • a fourth configuration will now be described corresponding to a hot engine having undergone a strong deceleration or being stopped.
  • the thermostatic valve 7 is open, the main pump 3 is stopped or slowed proportionally to the actual speed of the engine.
  • the secondary pump 4 operates to take over the main pump 3 and compensate for its slowing down.
  • the fluid circuit is identical to that of the fully loaded configuration, so that the sudden deceleration does not occur. not translate into an increase in engine temperature.
  • this cooling configuration will lower the temperature, especially of the crankcase, and when it drops below a certain threshold, the thermostatic valve 7 closes and most of the heat stored in the engine is reserved to warm the cabin.
  • a pollution control system such as a nitrogen oxide trap (NOx) or a particulate filter.
  • NOx nitrogen oxide trap
  • the secondary pump 4 is suddenly stopped. This has the effect of increasing the temperature of the wall of the chambers. combustion to limit problems due to unburned fuel dissolution in the engine lubricating oil.
  • fuel is injected into the cylinders during the expansion phase of the piston, so that the fuel can be exhausted with the exhaust gases without being burned in the exhaust pipes. cylinders.
  • the main pump 3 can be electric and independent of the actual speed of the motor.
  • the location of the upstream and downstream junctions 11 may also be in a portion of the main circuit 5 situated between the main pump 3 and the cylinder head 1 or in a portion of the main circuit situated upstream of the main pump 3.
  • other components may be connected to this main circuit, such as exhaust gas cooling devices for partial recycling or expansion vessels.

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Abstract

Dispositif de refroidissement d'un moteur thermique, notamment pour véhicule automobile, comprenant un conduit de culasse 1 et un conduit de carter-cylindres 2 séparés et aptes à refroidir la partie du moteur correspondante, le dispositif de refroidissement présentant un circuit principal 5 comprenant au moins trois composants, le conduit de culasse 1, un radiateur 8 et une pompe principale 3 de circulation de fluide caloporteur, les trois composants étant raccordés entre eux par des portions du circuit principal, et un circuit secondaire 9 comprenant le conduit de carter-cylindres 2 et une pompe secondaire 4 de circulation. Le circuit secondaire 9 est raccordé au circuit principal 5 par deux jonctions voisines 10, 11 sur une même portion du circuit principal 5.

Description

  • L'invention concerne le domaine des dispositifs et des procédés de refroidissement de moteurs thermiques, notamment pour véhicules automobiles, et en particulier des dispositifs pour moteurs équipés de deux conduits de refroidissement séparés dans la culasse et dans le carter des cylindres du moteur.
  • Dans un moteur thermique, il est courant que les deux tiers de la chaleur produite lors de la combustion à l'intérieur d'un cylindre affectent la culasse et seulement un tiers affecte les parois du cylindre. Or, on cherche généralement à réduire la température de la culasse qui comporte des soupapes en mouvement et des injecteurs de carburant pour lesquels une température réduite améliore grandement la fiabilité. En revanche, on cherche à échauffer les parois des cylindres pour réduire les frottements dus à la lubrification des cylindres, pour améliorer le rendement énergétique de la combustion et pour réduire la proportion de gaz toxiques s'échappant du véhicule.
  • La culasse et le carter des cylindres sont réalisés par des pièces de fonderie. La culasse présente des chambres à eau entourant les sommets de chacun des cylindres. Le carter des cylindres présente également des chambres à eau entourant les parois latérales des cylindres. Les chambres à eau communiquent entre elles et forment un conduit de refroidissement. Les besoins en refroidissement du carter des cylindres et de la culasse étant différents, il a été proposé de prévoir des blocs moteur comprenant un conduit de refroidissement de la culasse et un conduit de refroidissement du carter des cylindres, indépendants l'un de l'autre.
  • Le brevet US 4 381 736 (TOYOTA ) décrit un système de refroidissement pour de tels moteurs, dans lequel deux pompes alimentent chacun des deux conduits de refroidissement de la culasse et du carter des cylindres. Un circuit de redistribution principal réunit les deux sorties des deux conduits de refroidissement à un radiateur. Une première valve permet d'isoler le radiateur afin d'accélérer l'échauffement du moteur lorsque celui-ci est dans sa phase de démarrage. Une deuxième valve permet d'isoler la circulation de l'eau du conduit de refroidissement du carter des cylindres de celle du conduit de refroidissement de la culasse. Cette deuxième valve permet de refroidir plus la culasse que le carter des cylindres. Un capteur de température du carter des cylindres permet de doser la fermeture de la deuxième valve pour optimiser le refroidissement global du moteur. Le pilotage du système de refroidissement se fait par un dispositif de contrôle qui commande les deux vannes qui sont essentielles au système de refroidissement décrit. Un tel système présente l'inconvénient de nécessiter un dispositif complexe de contrôle, de vannes et de capteurs. De plus, ce document ne décrit pas de moyen de récupération de la chaleur du moteur pour réchauffer l'habitacle du véhicule après l'arrêt du moteur.
  • La demande de brevet GB-2 245 703 (FORD ) décrit un système de refroidissement de moteur qui comprend deux pompes alimentant deux conduits indépendants dans la culasse ou dans le carter des cylindres et deux dispositifs de vannes thermostatiques. Dans ce document, les deux pompes sont liées mécaniquement et entraînées par une même courroie reliée au moteur. Le pilotage des flux dans le système de refroidissement décrit se fait par le réglage des vannes thermostatiques. Lorsque le moteur chaud est arrêté, le système ne permet pas de récupérer la chaleur du moteur pour réchauffer l'habitacle. De plus, lorsque le moteur décélère brutalement, le refroidissement est fortement réduit alors que la température du moteur reste élevée.
  • La demande de brevet US 2004/0103862 (AIDNIK ) décrit également un dispositif de régulation de température d'un moteur. Un circuit de refroidissement principal comprend une pompe principale mécanique et un radiateur, et traverse successivement le carter entourant les cylindres et la culasse. Un circuit auxiliaire, équipé d'une pompe auxiliaire, est raccordé en parallèle de la pompe principale et du carter-cylindres. Le débit de ce circuit auxiliaire vient s'ajouter au débit du circuit principal lors d'une phase de décélération du moteur et même remplacer le débit du circuit principal lorsque le moteur est arrêté. Ce dispositif permet de continuer à refroidir la culasse après que la pompe principale mécanique soit arrêtée. L'inconvénient d'un tel dispositif de régulation de température est qu'il ne permet pas d'accélérer l'échauffement du moteur lors de la phase de démarrage. De plus, la chaleur du carter des cylindres ne peut pas être récupérée après l'arrêt de la pompe principale.
  • L'invention propose un dispositif et un procédé de refroidissement de moteur thermique, notamment pour véhicule automobile, qui résout les problèmes précédents, et notamment qui permet à la fois d'accélérer l'échauffement du carter-cylindres durant la phase de démarrage du moteur et de poursuivre le refroidissement lorsque le moteur, encore chaud, décélère fortement ou même s'arrête, et cela de manière simple.
  • Selon un mode de réalisation, le dispositif de refroidissement d'un moteur thermique, notamment pour véhicule automobile, comprend un conduit de culasse et un conduit de carter-cylindres séparés et aptes à refroidir la partie du moteur correspondante. Le dispositif de refroidissement présente un circuit principal comprenant au moins trois composants, le conduit de culasse, un radiateur et une pompe principale de circulation de fluide caloporteur, les trois composants étant raccordés entre eux par des portions du circuit principal, et un circuit secondaire comprenant le conduit de carter-cylindres et une pompe secondaire de circulation. Le circuit secondaire est raccordé au circuit principal par deux jonctions voisines sur une même portion du circuit principal.
  • Dans un tel dispositif, le fait que le circuit principal ne présente pas de perte de charge significative entre les deux points de jonction du circuit secondaire, fait que la quantité de fluide allant du circuit principal vers le circuit secondaire dépend de l'actionnement de la pompe secondaire sans qu'il y ait besoin d'une vanne supplémentaire. Cela permet d'isoler la circulation du fluide dans le carter des cylindres de celle du fluide dans la culasse, et donc d'accélérer l'échauffement du carter des cylindres durant la phase de démarrage du moteur. De plus, en cas de décélération du moteur chaud, la pompe principale ainsi que la pompe auxiliaire peuvent continuer à fort régime à alimenter le circuit principal. Les fluides des deux circuits rejoignent le circuit principal où leur température s'harmonise et où ils sont refroidis par le radiateur. Un tel dispositif est particulièrement simple. Il peut être piloté par l'actionnement de la pompe secondaire.
  • Selon une variante, le circuit principal comprend une vanne thermostatique apte à interrompre la circulation du fluide caloporteur dans le radiateur, et une branche de dérivation en parallèle de la vanne thermostatique et du radiateur, la branche de dérivation étant équipée d'un échangeur aérotherme apte à réchauffer l'habitacle du véhicule.
  • Avantageusement, la pompe principale est une pompe mécanique pouvant être entraînée par le moteur et pouvant être débrayée du moteur. Un clapet anti-retour peut être disposé sur le circuit principal entre les deux jonctions de raccordement du circuit secondaire.
  • Selon un autre mode de réalisation, le procédé de refroidissement d'un moteur thermique, notamment pour véhicule automobile, comprend l'étape de faire circuler un fluide caloporteur à travers une culasse et à travers un carter des cylindres du moteur. Lorsque la température du carter des cylindres est inférieure à un seuil de température, on réduit la circulation du fluide dans le carter des cylindres. Lorsque la température du carter des cylindres est supérieure au dit seuil de température, on fait passer la totalité du fluide en provenance, soit de la culasse, soit du carter des cylindres, à travers un échangeur de chaleur apte à refroidir le fluide.
  • Avantageusement, lorsque la température du carter des cylindres est inférieure au dit seuil de température, on fait passer le fluide en provenance de la culasse à travers un échangeur aérotherme apte à réchauffer l'habitacle du véhicule.
  • Avantageusement, lorsque le moteur est arrêté, on fait circuler le fluide à travers la culasse, à travers le carter des cylindres et à travers un échangeur aérotherme apte à réchauffer l'habitacle du véhicule.
  • Selon une variante, lorsqu'un système de dépollution des gaz d'échappement est actionné, on réduit la circulation du fluide dans le carter des cylindres.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel la figure unique est une représentation schématique d'un dispositif de refroidissement selon l'invention.
  • Comme illustré sur la figure, le dispositif de refroidissement concerne un moteur thermique, notamment de véhicule automobile, comprenant un conduit de culasse 1 et un conduit de carter-cylindres 2 séparés et équipés d'une pompe principale 3 et d'une pompe secondaire 4. La pompe principale 3 est une pompe mécanique insérée en amont du conduit de culasse 1 et entraînée par un arbre d'entraînement non représenté, du moteur thermique. La pompe secondaire 4 est une pompe électrique apte à faire circuler du fluide caloporteur dans le conduit de carter-cylindres 2.
  • Le dispositif de refroidissement d'un tel moteur thermique comprend un circuit principal 5 de fluide caloporteur tel que de l'eau avec par exemple des additifs antigel. Le circuit principal 5 comprend successivement dans le sens de l'écoulement du fluide, la pompe principale 3 puis le conduit de culasse 1, puis un clapet anti-retour 6, puis une vanne thermostatique 7 et un radiateur 8.
  • Le dispositif comprend également un circuit secondaire 9 traversant la pompe secondaire 4 et le conduit de carter-cylindres 2. Le circuit secondaire 9 est raccordé au circuit principal 5 par une jonction amont 10 et une jonction aval 11 situées de part et d'autre du clapet anti-retour 6. Le fluide s'écoule à l'intérieur du circuit secondaire 9 grâce à la pompe secondaire 4 depuis la jonction amont 10 vers la jonction aval 11. Le sens d'insertion du clapet anti-retour 6 permet d'empêcher que le fluide ne remonte de la jonction aval 11 vers la jonction amont 10 en traversant directement le clapet 6 et impose que le retour du fluide ait lieu en traversant le circuit principal 5.
  • Une branche de dérivation 12, comprenant un échangeur aérotherme 13, est raccordée au circuit principal en amont de la vanne thermostatique 7 et en aval du radiateur 8.
  • On va maintenant décrire une première configuration de fonctionnement du dispositif de refroidissement correspondant à la situation d'un moteur froid en phase de démarrage. Dans cette configuration, la vanne thermostatique 7 est fermée, la pompe principale 3 est embrayée et la pompe secondaire 4 est arrêtée. Le fluide circule alors grâce à la pompe principale 3 à travers uniquement le conduit de culasse 1 et l'échangeur aérotherme 13. La perte de charge du clapet anti-retour est négligeable, de sorte qu'il n'y a pas de différence de pression significative entre la jonction amont 10 et la jonction aval 11. Dès lors, il suffit que la pompe secondaire électrique n'entraîne pas le fluide pour que celui-ci ne circule pas à travers le circuit secondaire 9. Le carter des cylindres n'est pas refroidi et l'élévation de température à l'intérieur des chambres de combustion des cylindres est accélérée. Le fait que la jonction amont 10 et la jonction aval 11 soient proches l'une de l'autre, permet d'interrompre la circulation dans le circuit secondaire 9 sans avoir recours à une vanne pilotée. Le fluide circule néanmoins dans le circuit principal, ce qui permet aux calories élevant la température de la culasse d'être évacuées vers l'échangeur aérotherme 13 et de réchauffer l'habitacle. En été, où le réchauffement de l'habitacle du véhicule automobile n'est pas souhaité, il suffit de ne pas actionner le ventilateur de l'échangeur aérotherme 13, ou de débrayer la pompe principale 3. La circulation du fluide dans le circuit principal permet d'avoir une température de culasse inférieure à celle du carter des cylindres.
  • Il est aussi possible, durant cette phase de démarrage de laisser la pompe principale 3 débrayée, et de l'embrayer plus tard, après quelques minutes de fonctionnement du moteur, ou si un calculateur détecte une charge du moteur supérieur à un seuil défini.
  • Le fait que la jonction 10 soit située en aval du conduit de culasse 1 permet d'envoyer dans le carter-cylindres 2 un fluide déjà réchauffé par la culasse, ce qui accélère encore l'échauffement des cylindres.
  • On va maintenant décrire une deuxième configuration de fonctionnement correspondant à une situation où le moteur thermique du véhicule automobile est chaud, tout en étant soumis à une charge partielle représentative d'un rythme de croisière moyen. Dans cette configuration, la vanne thermostatique 7 est ouverte, la pompe principale 3 est embrayée et la pompe secondaire 4 tourne à vitesse réduite. Le fluide de refroidissement traverse le conduit de culasse 1 et se partage entre le radiateur 8 et l'échangeur aérotherme 13. La totalité des moyens de refroidissement sont sollicités, mais la vitesse de circulation du fluide est principalement due à la pompe principale 3 dont la vitesse de rotation est directement liée à celle du moteur, la vitesse de circulation du fluide dans le carter-cylindres est réduite. Le fluide arrivant à la jonction amont 10 en provenance du conduit de culasse 1 se partage entre un flux principal traversant le clapet anti-retour 6 et une proportion réduite correspondant à la vitesse de la pompe secondaire 4, traversant le conduit du carter-cylindres 2. Le fluide du circuit secondaire 9 rejoint le circuit principal 5 de sorte que le fluide traversant le conduit du carter-cylindres se mélange avec celui traversant le conduit de culasse 1 dans le circuit principal 5. Ainsi, une quantité de calories issues du conduit de carter-cylindres 2 est évacuée par le radiateur 8 et l'échangeur aérotherme 13. La quantité de calories évacuées dans le carter-cylindres 2 est directement proportionnelle à la vitesse de rotation de la pompe secondaire 4. Le dispositif de refroidissement permet donc d'assurer le refroidissement de la culasse de manière proportionnelle à la vitesse du moteur, et le refroidissement du carter-cylindre de manière proportionnelle à la vitesse de la pompe secondaire 4. Il est alors possible de régler la température des chambres de combustion du moteur thermique de manière à optimiser le rendement thermodynamique, ou la quantité d'oxydes d'azote produite par le moteur. Ces avantages sont cumulés avec une dépense énergétique réduite, puisque la pompe secondaire 4 tourne au ralenti, et que les frottements du moteur sont diminués grâce à une température élevée du carter-cylindres 2.
  • On va maintenant décrire une troisième configuration correspondant à la situation d'un moteur thermique chaud en pleine charge. Dans cette configuration du dispositif de refroidissement, la vanne thermostatique 7 est ouverte, la pompe principale 3 tourne à plein régime de manière proportionnelle à la vitesse du moteur et la pompe secondaire 4 tourne également à plein régime. La quantité des calories évacuées par le radiateur 8 et l'échangeur aérotherme 13 est maximum, car la vitesse de circulation du fluide dans le circuit principal 5 profite simultanément des deux pompes de circulation 3 et 4. Une part du fluide arrivant à la jonction amont 10 en provenance du conduit de culasse 1, traverse le circuit secondaire 9 et est réinjecté sous pression dans le circuit principal 5 grâce au clapet anti-retour 6.
  • On va maintenant décrire une quatrième configuration correspondant à un moteur chaud venant de subir une forte décélération ou d'être arrêté. Dans cette configuration du dispositif de refroidissement, la vanne thermostatique 7 est ouverte, la pompe principale 3 est arrêtée ou ralentie de manière proportionnelle à la vitesse réelle du moteur. La pompe secondaire 4 fonctionne de manière à prendre le relais de la pompe principale 3 et à compenser son ralentissement. Le circuit du fluide est identique à celui de la configuration en pleine charge, de sorte que la décélération brutale ne se traduit pas par une augmentation de la température du moteur. Lorsque le moteur est complètement arrêté, cette configuration de refroidissement va faire baisser la température, notamment du carter-cylindres, et quand celle-ci descend en dessous d'un certain seuil, la vanne thermostatique 7 se ferme et l'essentiel de la chaleur emmagasinée dans le moteur est réservée pour réchauffer l'habitacle.
  • On va maintenant décrire une cinquième configuration du dispositif de refroidissement correspondant à un véhicule équipé d'un système de dépollution, tel qu'un piège à oxydes d'azote (NOx) ou un filtre à particules. Dans cette configuration et lorsqu'une phase de purge du piège à oxydes d'azote ou de régénération de filtre à particules est enclenchée, on arrête subitement la pompe secondaire 4. Cela a comme effet d'augmenter la température de la paroi des chambres de combustion pour limiter les problèmes dus à la dissolution de carburant imbrûlé dans l'huile de lubrification du moteur. Durant l'une ou l'autre de ces phases de dépollution, du carburant est injecté dans les cylindres durant la phase de détente du piston, de manière à ce que le carburant puisse être évacué avec les gaz d'échappement sans être brûlé dans les cylindres.
  • Le mode de réalisation décrit peut avoir de nombreuses variantes. Par exemple, la pompe principale 3 peut être électrique et indépendante de la vitesse réelle du moteur. L'emplacement des jonctions amont 10 et aval 11 peut également être dans une portion du circuit principal 5 située entre la pompe principale 3 et le conduit de culasse 1 ou dans une portion du circuit principal située en amont de la pompe principale 3. De plus, d'autres composants peuvent être raccordés à ce circuit principal, tels que des dispositifs de refroidissement de gaz d'échappement en vue de leur recyclage partiel ou des vases d'expansion.

Claims (8)

  1. Dispositif de refroidissement d'un moteur thermique, notamment pour véhicule automobile, comprenant un conduit de culasse (1) et un conduit de carter-cylindres (2) séparés et aptes à refroidir la partie du moteur correspondante, le dispositif de refroidissement présentant un circuit principal (5) comprenant au moins trois composants, le conduit de culasse (1), un radiateur (8) et une pompe principale (3) de circulation de fluide caloporteur, les trois composants étant raccordés entre eux par des portions du circuit principal, et un circuit secondaire (9) comprenant le conduit de carter-cylindres (2) et une pompe secondaire (4) de circulation, caractérisé par le fait que le circuit secondaire (9) est raccordé au circuit principal (5) par deux jonctions voisines (10, 11) sur une même portion du circuit principal (5).
  2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le circuit principal (5) comprend une vanne thermostatique (7) apte à interrompre la circulation du fluide caloporteur dans le radiateur (8), et une branche de dérivation (12) en parallèle de la vanne thermostatique (7) et du radiateur (8), la branche de dérivation (12) étant équipée d'un échangeur aérotherme (13) apte à réchauffer l'habitacle du véhicule.
  3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pompe principale (3) est une pompe mécanique pouvant être entraînée par le moteur.
  4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel un clapet anti-retour (6) est disposé sur le circuit principal (5) entre les deux jonctions de raccordement (10, 11) du circuit secondaire.
  5. Procédé de refroidissement d'un moteur thermique, notamment pour véhicule automobile, dans lequel on fait circuler un fluide caloporteur à travers une culasse et à travers un carter des cylindres du moteur, lorsque la température du carter des cylindres est inférieure à un seuil de température, on réduit la circulation du fluide dans le carter des cylindres, caractérisé par le fait que lorsque la température du carter des cylindres est supérieure au dit seuil de température, on fait passer la totalité du fluide en provenance, soit de la culasse, soit du carter des cylindres, à travers un échangeur de chaleur (8, 13) apte à refroidir le fluide.
  6. Procédé selon la revendication 5 dans lequel, lorsque la température du carter des cylindres est inférieure au dit seuil de température, on fait passer le fluide en provenance de la culasse à travers un échangeur aérotherme (13) apte à réchauffer l'habitacle du véhicule.
  7. Procédé selon la revendication 5 ou 6 dans lequel, lorsque le moteur est arrêté, on fait circuler le fluide à travers la culasse, à travers le carter des cylindres et à travers un échangeur aérotherme (13) apte à réchauffer l'habitacle du véhicule.
  8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel lorsqu'un système de dépollution des gaz d'échappement est actionné, on réduit la circulation du fluide dans le carter des cylindres.
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