EP3423690B1 - Système de commande d'un moyen de régulation thermique d'un circuit de refroidissement d'un moteur d'un véhicule automobile et procédé de commande dudit système de commande - Google Patents

Système de commande d'un moyen de régulation thermique d'un circuit de refroidissement d'un moteur d'un véhicule automobile et procédé de commande dudit système de commande Download PDF

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EP3423690B1
EP3423690B1 EP17714844.2A EP17714844A EP3423690B1 EP 3423690 B1 EP3423690 B1 EP 3423690B1 EP 17714844 A EP17714844 A EP 17714844A EP 3423690 B1 EP3423690 B1 EP 3423690B1
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EP
European Patent Office
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temperature
fluid
engine
leg
internal combustion
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EP17714844.2A
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German (de)
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EP3423690A1 (fr
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Yohann Petillon
Bertrand NODIN
Christophe Piard
Johan LEFEBVRE
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Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/20—Cooling circuits not specific to a single part of engine or machine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P2007/146—Controlling of coolant flow the coolant being liquid using valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/04—Lubricant cooler
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/08—Cabin heater

Definitions

  • the present invention relates to the field of cooling circuits of a propulsion means of a motor vehicle, and in particular of a heat engine.
  • the invention relates to the thermal regulation of the cooling circuit in order to improve the efficiency of the heat engine and to reduce fuel consumption.
  • Optimizing the efficiency of thermal engines makes it possible to improve the use of fuel to produce engine torque and to quickly heat post-treatment systems in order to meet current pollution standards.
  • the heat present in the heat transfer fluid aims to transfer the heat to the engine oil through a fluid / oil exchanger and thus to reduce fuel consumption thanks to the reduction friction in the heat engine, and secondly, to transfer heat to the passenger compartment of the vehicle through an air heater in order to heat the passenger compartment and allow demisting of the windshield.
  • DE 102 34 087 A1 shows such a system.
  • the subject of the invention is a method for controlling a means of thermal regulation of a cooling fluid circulating in a cooling circuit of an internal combustion engine of a motor vehicle under the action of a pump. circulation.
  • Said cooling circuit comprises a first branch containing a motor cooling radiator, a second branch containing a fluid-engine oil exchanger intended to be traversed by the engine oil and a third branch containing an air heater intended to heat the passenger compartment of the motor vehicle.
  • Said fluid thermal regulation means comprises a fluid inlet connected to a coolant inlet at the outlet of the engine and a first, second and third fluid outlets connected respectively to the first, second and third branches of the cooling circuit.
  • the control method determines the operating mode in summer or winter mode of the thermal regulation means and the opening or closing of the third branch is controlled as a function of the comparison of the difference between the value of the temperature of the fluid upstream. of the air heater and the value of the temperature of the fluid leaving the internal combustion engine with a fourth threshold value.
  • the measured value of the outside temperature is compared with a first threshold value.
  • the opening of the second branch is controlled, in summer or winter mode, when the temperature of the fluid leaving the internal combustion engine is greater than or equal to a second threshold value.
  • the thermal regulation means is a multi-way valve provided with a body and at least one plug mounted for rotation inside said body about an axis coaxial with the fluid inlet and able to close off in whole or in part. each of the fluid outlets according to its angular position.
  • the position of displacement of the valve plug of the valve of the second branch is between [-10%; -35%] of its maximum displacement range
  • the displacement position of the valve plug of the second branch is between [-5%; 30%] of its maximum displacement range
  • the opening or closing of the first branch is controlled as a function of the value of the temperature of the fluid leaving the engine.
  • the cooling fluid flows through the third branch and when the difference between the temperature of the fluid upstream of the air heater and the temperature of the fluid leaving the internal combustion engine is greater than or equal to the fourth threshold value, the fluid outlet connected to the third branch is closed.
  • the opening and closing of the third branch are controlled as a function of the temperature of the fluid leaving the internal combustion engine and the temperature upstream of a turbine of the engine.
  • the invention relates to a system for controlling a means of thermal regulation of a cooling fluid circulating in a cooling circuit of an internal combustion engine of a motor vehicle under the action a circulation pump.
  • Said cooling circuit comprises a first branch containing a motor cooling radiator, a second branch containing a fluid-engine oil exchanger intended to be traversed by the engine oil and a third branch containing an air heater intended to heat the passenger compartment of the motor vehicle.
  • Said fluid thermal regulation means comprises a fluid inlet connected to a coolant inlet at the outlet of the engine and a first, second and third fluid outlets connected respectively to the first, second and third branches of the cooling circuit.
  • the control system comprises a module for controlling the thermal regulation means comprising a module for determining the operating mode in summer or winter mode of the thermal regulation means and a module for controlling the opening or closing of the third branch in as a function of the value of the temperature of the fluid leaving the internal combustion engine and of the value of the temperature of the fluid upstream of the air heater.
  • the module for controlling the opening and closing of the third branch comprising a means of comparing the temperature difference between the temperature of the fluid upstream of the air heater and the temperature of the fluid leaving the internal combustion engine with a fourth threshold value.
  • the module for determining the operating mode in summer or winter mode of the thermal regulation means comprises means for comparing the measured value of the outside temperature with a first threshold value.
  • control system comprises a module for controlling the opening of the second branch, in summer or winter mode, when the temperature of the fluid leaving the internal combustion engine is greater than or equal to a second value threshold.
  • control system comprises a module for controlling the opening or closing of the first branch as a function of the value of the temperature of the fluid leaving the engine.
  • control system comprises a module for managing the noise linked to the boiling of the coolant at the turbocharger of the internal combustion engine, said means for controlling the opening or closing of the third branch containing the air heater as a function of the temperature of the fluid leaving the internal combustion engine and the temperature upstream of the engine turbine.
  • a thermal regulation system 1 As shown schematically on the figure 1 , a thermal regulation system 1, referenced 1 as a whole, is intended to be integrated in a motor vehicle comprising a cooling circuit 2 of an internal combustion engine 3.
  • the cooling circuit 2 is traversed by a coolant or cooling fluid, for example water added with an antifreeze, which circulates in a closed circuit under the action of a circulation pump 4 and is intended to on the one hand to cool or warm the internal combustion engine 3, and on the other hand, to heat the passenger compartment of the motor vehicle (not shown).
  • a coolant or cooling fluid for example water added with an antifreeze
  • the cooling circuit 2 comprises a first branch 2a containing a radiator 5 for cooling the internal combustion engine 3, a second branch 2b containing the internal combustion engine 3, arranged in derivation of the first branch 2a and a third branch 2c containing an air heater 6, intended for heating the passenger compartment of the vehicle.
  • the second branch 2b comprises a fluid-engine oil exchanger 7 intended to be traversed by the engine oil and the coolant and to warm or cool the engine oil.
  • the branches 2a, 2b, 2c of the cooling circuit 2 are interconnected by a thermal regulation means 8 of the fluid comprising a fluid inlet 8a connected to the outlet of the internal combustion engine 3 and three outlets 8b, 8c, 8d of fluid corresponding respectively to the first, second and third branches 2a, 2b, 2c.
  • the thermal regulation means 8 can be, for example, a multi-way valve.
  • the opening and closing of the channels of the thermal regulation means 8 are controlled by a control system 10 making it possible to control the distribution of the cooling fluid in the three branches 2a, 2b, 2c of the cooling circuit 2.
  • the multi-way valve can be a rotary valve in the sense that it comprises a body comprising an axial inlet and several radial outlets, namely one for the first branch 2a, one for the second branch 2b for bypassing the heat exchangers on air, and finally one for the third branch 2c.
  • the body of such a rotary valve can be a cylindrical barrel inside which is rotatably mounted, around an axis coaxial with the fluid inlet, a plug shaped so that it closes all or part of each outlet according to its angular position.
  • the figure 5 represents a flow diagram of the heat transfer fluid in each of the branches of the cooling circuit, according to the range of rotation of the movable plug between its extreme positions [-50%; 50%].
  • the diagram illustrated on the figure 5 represents on the ordinate, the opening ratio R in percentage and on the abscissa, the position of the valve Pv in percentage in SUMMER mode and in WINTER mode.
  • the thermal regulation means 8 allows a variation in the permeability of each branch between a zero value and a maximum value.
  • the maximum values of the first, second and third branches 2a, 2b and 2c are respectively 400 mm 2 , 150 mm 2 and 200 mm 2 .
  • the multi-way valve can be a valve comprising several movable plugs, each of which can be dedicated to one of the branches 2a, 2b or 2c, and controlled separately from at least one other.
  • each bushel has a neutral position corresponding to the median 0% between two displacement ranges varying between [-50%; 50%] of the maximum displacement positions.
  • the curve “Ra” on the diagram of the figure 5 relates to the permeability of the first branch 2a comprising the radiator 5.
  • the curve “Bp” relates to the permeability of the second branch 2b bypassing the cooling heat exchangers.
  • the curve “He” relates to the permeability of the third branch 2c comprising the air heater 6.
  • the control system 10 comprises an information recovery module 11, in particular the temperature T_fm of the fluid leaving the engine at internal combustion, the temperature T_fa of the fluid upstream of the air heater, the temperature T_Ext outside the motor vehicle, the temperature T_cons of heating setpoint requested by the vehicle user, the temperature T_fr of the fluid upstream of the radiator and the temperature T_AvT upstream of the engine turbine.
  • This information can be measured using temperature sensors (not shown).
  • the control system 10 comprises a module 12 for controlling the thermal regulation means 8.
  • the module 12 for controlling the thermal regulation means 8 comprises a module 13 for determining the operating mode of the thermal regulation means 8, it is a say operation in summer mode, or in winter mode.
  • the module 13 for determining the operating mode comprises a means of comparison (not shown) of the outside temperature T_Ext with a first threshold value S1.
  • the first threshold value S1 is, by way of nonlimiting example, equal to 18 ° C.
  • the outdoor temperature T_Ext is lower than the first threshold value S1, the winter mode is engaged.
  • the outside temperature T_Ext is greater than or equal to the first threshold value S1
  • the summer mode is engaged.
  • the control system 10 comprises a module 14 for controlling the opening of the second branch 2b, in summer or winter mode, when the temperature T_fm of the fluid leaving the internal combustion engine is greater than or equal to a second threshold value S2.
  • the second threshold value S2 is, by way of nonlimiting example, equal to 40 ° C.
  • the minimum permeability of the bypass branch 2b of the air heat exchangers, that are the radiator 5 and the air heater 6, is 50 mm 2 , which represents a permeability equivalent to 1/3 of the permeability maximum which is 150 mm 2 , as shown in the figure 5 .
  • the opening angle of the valve of the second branch 2b is proportional to the temperature T_fm of the fluid leaving the internal combustion engine 3, so that the permeability of the branch 2b varies between 50 mm 2 and 150 mm 2 .
  • the thermal regulation system 10 circulates the coolant cooling in the second branch 2b, by shorting the radiator 5.
  • the position of displacement of the valve plug of the valve of the second branch 2b is for example between [-10%; -20%] of the maximum opening and in winter mode, the position of displacement of the valve of the second branch 2b is for example between [-5%; 0%] of its maximum displacement range.
  • the flow rate in the branch 2a comprising the radiator 5 is zero, just like that in the branch 2c comprising the air heater 6. This promotes a rapid rise in temperature of the engine 3.
  • the control system 10 comprises a module 15 for controlling the opening of the first branch 2a, in summer or winter mode, when the temperature T_fm of the fluid leaving the internal combustion engine is greater than or equal to the third threshold value S3.
  • the thermal regulation system causes the cooling fluid to circulate in parallel in the first and second branches 2a, 2b.
  • the third threshold value S3 is, by way of nonlimiting example, equal to 90 ° C.
  • the displacement position of the plug of the valve of the first branch 2a is for example between [-25%; -40%] of its displacement range.
  • the opening angle of the valve of the first branch 2a is for example between [10%; 45%] of its displacement range.
  • the position of displacement of the plug of the valve of the third branch 2c is between [10%; 20%] of its displacement range, in proportion to the heating requirement, which corresponds to a permeability of the second branch 2b respectively between 150 mm 2 and 50 mm 2 and a permeability of the third branch 2c between 0 mm 2 and 200 mm 2 .
  • the control system 10 comprises a module 16 for controlling the opening of the third branch 2c, in winter mode, when the temperature difference between the temperature T_fa of the fluid upstream of the air heater 6 and the temperature T_fm of the fluid in output of the internal combustion engine 3 is greater than or equal to a fourth threshold value S4.
  • the fourth threshold value S4 is, by way of example in no way limiting, equal to 60 ° C.
  • the opening angle of the valve of the third branch 2c is proportional to the heating setpoint temperature T_cons requested by the user of the vehicle.
  • the position of displacement of the valve of the third branch is, for example, between [10%; 20%] of its displacement range, which corresponds approximately to a permeability of the branch 2c of between 0 and 200 mm 2 .
  • the displacement position of the valve of the third branch 2c is, for example, between [10%; 15%] its displacement range, which corresponds approximately at a permeability of the branch 2c of between 0 and 100 mm 2 .
  • the third branch 2c containing the air heater 6 By partially opening the third branch 2c containing the air heater 6, the risk of thermal shock is avoided due to a large temperature difference between the coolant leaving the engine 3 and the coolant in the third branch 2c. Once the risk of thermal shock has been eliminated, the third branch 2c can be opened entirely.
  • a fifth threshold value S5 is, by way of non-limiting example, equal to 20 ° C.
  • the position of displacement of the plug of the valve of the third branch 2c is, for example, between [0%; 10%] of its displacement range which corresponds to a permeability of the first and third branches 2a and 2c respectively zero, while maintaining a fluid flow in the second branch 2b corresponding to the maximum permeability of 150 mm 2
  • the control system 10 In summer mode, when the temperature T_fm of the fluid leaving the internal combustion engine 3 is greater than or equal to a sixth threshold value S6, the control system 10 circulates the cooling fluid in the third branch 2c in addition to the first branch 2a comprising the radiator 5.
  • the sixth threshold value S6 is, by way of example in no way limitative, equal to 110 ° C.
  • the position of displacement of the plug of the valve of the first branch 2a is, for example, between [-40%; -50%] of its displacement range, which corresponds to a maximum permeability of the first branch 2a of 400 mm 2 .
  • the opening of the third branch 2c containing the air heater may be possible in the event of a specific need for engine cooling, which results in an increase in the liquid flow rate of cooling through it.
  • the displacement position of the valve plug is, for example, between [-40%; -50%] of its displacement range, which corresponds to a maximum permeability of the first branch 2a of 400 mm 2 and a permeability of the third branch 2c of between 0 and 100 mm 2 .
  • the specific need for cooling can be easily identified by the engine mapping which incorporates the values of the engine speed and engine torque parameters requiring improved cooling.
  • the opening of the third branch 2c containing the air heater may be possible in case of occasional need to deglaze the evaporator of the air conditioning system which is located downstream of the air heater according to the direction of flow of air from the vehicle's heating, ventilation and air conditioning system.
  • the position of displacement of the valve of the third branch 2c is, for example, between [-40%; -50%] of its displacement range corresponding to the permeability of between 100 mm 2 and 200 mm 2 for the branch 2c containing the air heater, depending on the heating requirement, and a maximum permeability of 400 mm 2 for the branch 2a containing the radiator 5.
  • the position of displacement of the valve of the third branch is, for example, between [-40%; -45%] of its displacement range corresponding to the permeability between 0 and 100 mm 2 for the branch 2c containing the air heater and a maximum permeability of 400 mm 2 for the branch 2a containing the radiator 5.
  • the reduction in the flow of fluid in the air heater 6 makes it possible to limit the thermal shock.
  • a seventh threshold value S7 is, by way of nonlimiting example, equal to 80 ° C.
  • the position of displacement of the valve plug is, for example, between [-30%; -40%] of its displacement range corresponding to zero permeability for the third branch 2c and a permeability of between 25 mm 2 and 400 mm 2 for the first branch 2a containing the radiator 5.
  • the control system 10 also includes a module 17 for managing the noise linked to the boiling of the coolant at the turbocharger (not shown) of the internal combustion engine 3. Indeed, on certain supercharging applications, the turbocharger is cooled by the heat transfer fluid circulating through the cooling circuit 2. The temperature of the coolant at the level of the turbocharger T_AvT can exceed the value of the boiling temperature of the coolant and thus generate air bubbles which will propagate in the cooling circuit 2. The bursting of these air bubbles generate noise which can represent a nuisance for the driver of the vehicle, in particular if the bursting occurs in the air heater 6.
  • the noise management module 17 controls the opening or closing of the third branch 2c containing the air heater 6 as a function of the temperature T_fm of the fluid at the output of the internal combustion engine and of the temperature T_AvT upstream of the engine turbine. If the temperature T_fm of the fluid leaving the internal combustion engine is greater than the third threshold value S3 and the temperature T_AvT upstream of the engine turbine is greater than an eighth threshold value S8, for example equal to 800 ° C, the third branch 2c containing the air heater 6 is closed and the GMV fan unit, parallel to the radiator 5, is started.
  • the displacement position of the valve plug is, for example, -40% of its displacement range, corresponding to zero permeability for the third branch 2c and a maximum permeability of 400 mm 2 for the first branch 2a containing the radiator 5.
  • the displacement position of the valve plug is then, for example, between [-40%; -50%] of its range of displacement corresponding to the permeability of the third branch 2c between 0 and 200 mm 2 and a maximum permeability of 400 mm 2 for the first branch 2a containing the radiator 5.
  • the thermal regulation means 8 is mounted on the cooling circuit 2 so that at most all the branches 2a, 2b, 2c are open during an engine maintenance operation. Thus, the use of a bleed screw is avoided and the filling of the cooling circuit is guaranteed by a jar 9 after each rolling cycle.
  • thermal regulation means 8 consisting of a valve comprising a single plug, that takes an extreme position of displacement which is, for example, -50% or + 50% of its range of displacement, corresponding at the maximum permeability for the first branch 2a of 400 mm 2 and for the third branch 2c of 200 mm 2 .
  • a means of bypassing the bushel can be used to connect the inlet of the valve to the outlet 8d.
  • Such a means can be an actuator controlled and positioned in a connection conduit from the input to the output 8d.
  • each valve is then controlled in order to position the movable plug in its position of maximum opening of the associated outlet 8b, 8c or 8d.
  • the organization chart shown in the figure 3 illustrates an example of a process 20 implemented by the thermal regulation system shown in the figure 2 .
  • control system 10 After an initialization step 21 in which all the branches 2a, 2b, 2c are closed, the control system 10 performs in step 22, the comparison between the outside temperature T_Ext and the first threshold value S1, in order to determine the Summer or Winter operating mode.
  • the control method 20 comprises a step 23 of comparing the temperature T_fm of fluid at the outlet of the engine with a second threshold value S2.
  • a second threshold value S2 the opening angle of the valve of the second branch 2b is determined in step 24 as a function the temperature T_fm of the fluid leaving the internal combustion engine 3 and a map C.
  • the position of displacement of the valve plug of the valve of the second branch 2b is, for example, between [-5%; 0%] of its displacement range.
  • step 25 the temperature difference between the temperature T_fa of the fluid upstream of the air heater 6 and the temperature T_fm of the fluid leaving the internal combustion engine 3 with respect to a fourth threshold value S4.
  • a fourth threshold value S4 an angle is determined in step 26 opening the valve of the third branch 2c, for example, between [10%; 20%] of the maximum opening, thus avoiding any thermal shock from the air heater.
  • the step position of displacement of the plug of the valve of the third branch 2c for example, between [10%; 15%] of its displacement range.
  • the opening angle of the valve of the third branch 2c is also proportional to the heating setpoint temperature T_cons requested by the user of the vehicle.
  • step 28 the temperature of the working fluid T_fm is compared with a fifth threshold value S5.
  • the control system closes, in step 29, the third branch 2c containing the air heater 6, in order to warm the engine.
  • the position of displacement of the plug of the valve of the third branch 2c for example, between [-5%; 0%] of its displacement range.
  • step 30 the temperature of the working fluid T_fm is compared with a third threshold value S3.
  • the control system returns to step 23 of comparing the temperature T_fm of fluid leaving the engine with a second threshold value S2.
  • the control system 10 opens, in step 34, the first branch 2a containing the radiator 5, to further cool the internal combustion engine.
  • the displacement position of the valve plug is, for example, between [25%; 45%] of its displacement range.
  • the control method 20 then comprises a step 35 of comparing the temperature T_fm of fluid at the outlet of the engine with a sixth threshold value S6.
  • a sixth threshold value S6 the temperature difference between the temperature T_fa of the fluid upstream of the air heater is compared in step 36 6 and the temperature T_fm of the fluid leaving the internal combustion engine 3 relative to the fourth threshold value S4.
  • a displacement position of the valve plug for example, between [10%; 20%] of the maximum opening and when the difference between the temperature T_fa of the fluid upstream of the air heater and the temperature T_fm of the fluid leaving the internal combustion engine is greater than or equal to the fourth threshold value S4, we determines, in step 38, a position of displacement of the valve plug, for example, between [10%; 15%
  • step 39 the temperature of the working fluid T_fm is compared with a seventh threshold value S7.
  • the control system closes the third branch 2c containing the air heater 6, in order to warm the engine and returns to step 35 of comparing the temperature T_fm of fluid leaving the engine with a sixth threshold value S6.
  • the displacement position of the valve plug is, for example, between [0%; 10%] of its displacement range.
  • the control method 20 comprises a step 31 of comparing the temperature T_fm of fluid at the outlet of the motor with a second threshold value S2.
  • a second threshold value S2 the opening angle of the valve of the second branch 2b is determined in step 32 as a function the temperature T_fm of the fluid leaving the internal combustion engine 3 and a map C.
  • the position of displacement of the valve plug is, for example, between [-10%; -20%] of its displacement range.
  • step 33 the temperature of the working fluid T_fm is compared with the third threshold value S3.
  • the control system opens, at step 34, the first branch 2a, containing the radiator and continues with steps 35 to 39 described above.
  • the displacement position of the valve plug is, for example, between [-25%; -50%] of its displacement range.
  • the flow rate of the circulation pump 4 increases, which favors the cooling of the internal combustion engine.
  • the displacement position of the valve plug is, for example, between [-40%; -50%] of its displacement range.
  • the organization chart shown in the figure 4 illustrates an example of process 40 implemented by the thermal regulation system represented on the figure 2 .
  • the control method 40 comprises a step 41 of comparing the temperature T_fm of fluid at the outlet of the engine with a third threshold value S3 and a step 42 of comparing the temperature of coolant at the level of the turbocharger T_AvT with an eighth value S8 threshold.
  • the control method 40 actuates, in step 43, the starting of the GMV fan unit and closes, in step 44 , the third branch 2c containing the air heater 6.
  • the displacement position of the valve plug is, for example, -40% of its displacement range.
  • the control method 40 comprises a step 45 of comparing the temperature T_fm of fluid leaving the engine with a seventh threshold value S7 and a step 46 of comparing the temperature T_fr of the fluid upstream of the radiator with the seventh threshold value S7.
  • the control method 40 actuates, in step 47, the stopping of the GMV fan unit and opens , in step 48, the third branch 2c containing the air heater 6.
  • the position of displacement of the valve plug is, for example, between [-40%; -50%] of its displacement range, preferably -45%.
  • control method 40 is implemented when the engine stops operating when the coolant no longer circulates.

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Description

  • La présente invention concerne le domaine des circuits de refroidissement d'un moyen de propulsion d'un véhicule automobile, et notamment d'un moteur thermique.
  • Plus particulièrement, l'invention concerne la régulation thermique du circuit de refroidissement afin d'améliorer le rendement du moteur thermique et de réduire la consommation de carburant.
  • En effet, l'optimisation du rendement des moteurs thermiques permet d'améliorer l'utilisation du carburant pour produire du couple moteur et pour chauffer rapidement les systèmes de post-traitement afin de répondre aux normes de pollution actuelles.
  • Toutefois, cette optimisation se fait généralement au détriment de la quantité de chaleur transmise au fluide de refroidissement générée par la transformation du carburant consommé par le moteur.
  • Il est nécessaire d'optimiser la transmission de la chaleur au fluide caloporteur, notamment lors d'un démarrage à froid du moteur thermique et pendant la phase de montée en température du fluide caloporteur. Pendant la phase de montée en température du fluide caloporteur, la chaleur présente dans le fluide caloporteur a pour but de céder la chaleur à l'huile du moteur à travers un échangeur fluide/huile et ainsi de diminuer la consommation de carburant grâce à la diminution des frottements dans le moteur thermique, et d'autre part, de céder la chaleur à l'habitacle du véhicule à travers un aérotherme afin de réchauffer l'habitacle et de permettre le désembuage du pare-brise. DE 102 34 087 A1 montre un tel système .
  • Il existe un besoin de fournir un système de régulation thermique permettant d'optimiser l'utilisation de la faible quantité de chaleur présente dans le fluide caloporteur pendant sa phase de montée en température afin de réduire la consommation de carburant, tout en permettant le chauffage de l'habitacle et le désembuage du pare-brise.
  • L'invention a pour objet un procédé de commande d'un moyen de régulation thermique d'un fluide de refroidissement circulant dans un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile sous l'action d'une pompe de circulation. Ledit circuit de refroidissement comprend une première branche contenant un radiateur de refroidissement du moteur, une deuxième branche contenant une échangeur fluide-huile moteur destiné à être traversé par l'huile du moteur et une troisième branche contenant un aérotherme destiné à chauffer l'habitacle du véhicule automobile.
  • Ledit moyen de régulation thermique du fluide comprend une entrée de fluide reliée à une arrivée de fluide de refroidissement en sortie du moteur et une première, deuxième et troisième sorties de fluide reliées respectivement aux première, deuxième et troisième branches du circuit de refroidissement.
  • Le procédé de commande détermine le mode de fonctionnement en mode été ou hiver du moyen de régulation thermique et on commande l'ouverture ou la fermeture de la troisième branche en fonction de la comparaison de la différence entre la valeur de la température du fluide en amont de l'aérotherme et la valeur de la température du fluide en sortie du moteur à combustion interne avec à une quatrième valeur de seuil.
  • Ainsi, il est possible d'optimiser la montée en température du moteur à combustion interne, tout en permettant de chauffer l'habitacle du véhicule automobile.
  • Dans un mode de réalisation, pour déterminer le mode de fonctionnement en mode été ou hiver du moyen de régulation thermique, on compare la valeur mesurée de la température extérieure avec une première valeur de seuil.
  • Dans un mode de réalisation, on commande l'ouverture de la deuxième branche, en mode été ou hiver, lorsque la température du fluide en sortie du moteur à combustion interne est supérieure ou égale à une deuxième valeur de seuil.
  • Le moyen de régulation thermique est une vanne multivoies pourvue d'un corps et au moins d'un boisseau monté à rotation à l'intérieur dudit corps autour d'un axe coaxial à l'entrée de fluide et apte à obturer en tout ou partie chacune des sorties de fluide selon sa position angulaire.
  • A titre d'exemple non limitatif, en mode été, la position de déplacement du boisseau de la vanne de la deuxième branche est compris entre [-10% ; -35%] de sa plage de déplacement maximale, et en mode hiver, la position de déplacement du boisseau de la vanne de la deuxième branche est compris entre [-5% ; 30%] de sa plage de déplacement maximale.
  • Dans un mode de réalisation, on commande l'ouverture ou la fermeture de la première branche en fonction de la valeur de la température du fluide en sortie du moteur.
  • A titre d'exemple non limitatif, lorsque la différence entre la température du fluide en amont de l'aérotherme et la température du fluide en sortie du moteur à combustion interne est inférieure à la quatrième valeur de seuil, le fluide de refroidissement s'écoule au travers de la troisième branche et lorsque la différence entre la température du fluide en amont de l'aérotherme et la température du fluide en sortie du moteur à combustion interne est supérieure ou égale à la quatrième valeur de seuil, la sortie de fluide reliée à la troisième branche est fermée.
  • Dans un mode de réalisation, on commande l'ouverture et la fermeture de la troisième branche en fonction de la température du fluide en sortie du moteur à combustion interne et de la température en amont d'une turbine du moteur.
  • Selon un autre aspect, l'invention concerne un système de commande d'un moyen de régulation thermique d'un fluide de refroidissement circulant dans un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile sous l'action d'une pompe de circulation. Ledit circuit de refroidissement comprend une première branche contenant un radiateur de refroidissement du moteur, une deuxième branche contenant une échangeur fluide-huile moteur destiné à être traversé par l'huile du moteur et une troisième branche contenant un aérotherme destiné à chauffer l'habitacle du véhicule automobile.
  • Ledit moyen de régulation thermique du fluide comprend une entrée de fluide reliée à une arrivée de fluide de refroidissement en sortie du moteur et une première, deuxième et troisième sorties de fluide reliées respectivement aux première, deuxième et troisième branches du circuit de refroidissement.
  • Le système de commande comprend un module de pilotage du moyen de régulation thermique comportant un module de détermination du mode de fonctionnement en mode été ou hiver du moyen de régulation thermique et un module de commande de l'ouverture ou la fermeture de la troisième branche en fonction de la valeur de la température du fluide en sortie du moteur à combustion interne et de la valeur de la température du fluide en amont de l'aérotherme.
  • Préférentiellement, le module de commande de l'ouverture et la fermeture de la troisième branche comprenant un moyen de comparaison de la différence de température entre la température du fluide en amont de l'aérotherme et la température du fluide en sortie du moteur à combustion interne avec à une quatrième valeur de seuil.
  • Dans un mode de réalisation, le module de détermination du mode de fonctionnement en mode été ou hiver du moyen de régulation thermique comprend un moyen de comparaison de la valeur mesurée de la température extérieure avec une première valeur de seuil.
  • Dans un mode de réalisation, le système de commande comprend un module de commande de l'ouverture de la deuxième branche, en mode été ou hiver, lorsque la température du fluide en sortie du moteur à combustion interne est supérieure ou égale à une deuxième valeur de seuil.
  • Dans un mode de réalisation, le système de commande comprend un module de commande de l'ouverture ou la fermeture de la première branche en fonction de la valeur de la température du fluide en sortie du moteur.
  • Dans un mode de réalisation, le système de commande comprend un module de gestion du bruit lié à l'ébullition du liquide de refroidissement au niveau du turbocompresseur du moteur à combustion interne, ledit moyen de commande de l'ouverture ou la fermeture de la troisième branche contenant l'aérotherme en fonction de la température du fluide en sortie du moteur à combustion interne et de la température en amont de la turbine du moteur.
  • D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
    • la figure 1 est une vue schématique d'un système de régulation thermique d'un circuit de refroidissement selon l'invention;
    • la figure 2 représente en détails un système de commande du système de régulation thermique selon la figure 1 ;
    • la figure 3 représente un mode de mise en œuvre du procédé selon l'invention ;
    • la figure 4 représente un autre mode de mise en œuvre du procédé selon l'invention ; et
    • la figure 5 représente un diagramme illustrant le séquencement des ouvertures et fermetures des voies pour l'écoulement de fluide caloporteur dans chacune des branches du circuit de refroidissement selon les modes de mise en œuvre du système de régulation thermique selon l'invention.
  • Tel qu'illustré schématiquement sur la figure 1, un système de régulation thermique 1, référencé 1 dans son ensemble, est destiné à être intégré dans un véhicule automobile comprenant un circuit de refroidissement 2 d'un moteur 3 à combustion interne.
  • Le circuit de refroidissement 2 est parcouru par un fluide caloporteur ou de refroidissement, par exemple de l'eau additionnée d'un antigel, qui circule en circuit fermé sous l'action d'une pompe de circulation 4 et a pour but, d'une part de refroidir ou réchauffer le moteur à combustion interne 3, et d'autre part, de chauffer l'habitacle du véhicule automobile (non représenté).
  • Tel qu'illustré sur la figure 1, le circuit de refroidissement 2 comprend une première branche 2a contenant un radiateur 5 de refroidissement du moteur à combustion interne 3, une deuxième branche 2b contenant le moteur à combustion interne 3, disposée en dérivation de la première branche 2a et une troisième branche 2c contenant un aérotherme 6, destinée à chauffé l'habitacle du véhicule.
  • La deuxième branche 2b comprend un échangeur 7 fluide-huile moteur destiné à être traversé par l'huile du moteur et le fluide de refroidissement et à réchauffer ou refroidir l'huile du moteur.
  • Les branches 2a, 2b, 2c du circuit de refroidissement 2 sont reliées entre elles par un moyen de régulation thermique 8 du fluide comprenant une entrée de fluide 8a reliée à la sortie du moteur à combustion interne 3 et trois sorties 8b, 8c, 8d de fluide correspondant respectivement aux première, deuxième et troisième branches 2a, 2b, 2c.
  • Le moyen de régulation thermique 8 peut être, par exemple, une vanne multivoies. L'ouverture et la fermeture des voies du moyen de régulation thermique 8 sont pilotées par un système de commande 10 permettant de contrôler la distribution du fluide de refroidissement dans les trois branches 2a, 2b, 2c du circuit de refroidissement 2.
  • La vanne multivoies peut être une vanne rotative en ce sens qu'elle comprend un corps comportant une entrée axiale et plusieurs sorties radiales, à savoir l'une pour la première branche 2a, l'une pour deuxième branche 2b de contournement des échangeurs thermiques sur air, et enfin l'une pour la troisième branche 2c. Le corps d'une telle vanne rotative peut être un fut cylindrique à l'intérieur duquel est monté à rotation, autour d'un axe coaxial à l'entrée de fluide, un boisseau conformé de telle sorte qu'il obture en tout ou partie chacune des sorties selon sa position angulaire.
  • A titre d'exemple, la figure 5 représente un diagramme d'écoulement du fluide caloporteur dans chacune des branches du circuit de refroidissement, selon la plage de rotation du boisseau mobile entre ses positions extrêmes [-50% ; 50%]. Le diagramme illustré sur la figure 5 représente en ordonnées, le ratio d'ouverture R en pourcentage et en abscisses, la position de la vanne Pv en pourcentage en mode ETE et en mode HIVER.
  • Tel qu'illustré sur la figure 5, le moyen de régulation thermique 8 permet une variation de la perméabilité de chaque branche entre une valeur nulle et une valeur maximale. A titre d'exemple, les valeurs maximales des première, deuxième et troisième branches 2a, 2b e 2c sont respectivement de 400 mm2, 150 mm2 et 200 mm2.
  • La vanne multivoies peut être une vanne comprenant plusieurs boisseaux mobiles, chacun pouvant être dédié à une des branches 2a, 2b ou 2c, et pilotés séparément d'au moins un autre.
  • Indépendamment de la typologie de la vanne, lorsque cette dernière est mise en fonctionnement, le boisseau mobile est dans sa position neutre de telle sorte qu'il est apte à pivoter dans un sens afin d'effectuer une demi-rotation ou dans un autre sens afin d'effectuer l'autre demi-rotation. A titre d'exemple, sur la figure 5, chaque boisseau a une position neutre correspondant au 0% médian entre deux plages de déplacement variant entre [-50% ; 50%] des positions maximales de déplacement. La courbe « Ra » sur le diagramme de la figure 5 concerne la perméabilité de la première branche 2a comprenant le radiateur 5. La courbe « Bp » concerne la perméabilité de la seconde branche 2b de contournement des échangeurs thermiques de refroidissement. La courbe « He » concerne la perméabilité de la troisième branche 2c comprenant l'aérotherme 6.
  • Tel qu'illustré en détail sur la figure 2, le système de commande 10 comprend un module de récupération d'informations 11, notamment la température T_fm du fluide en sortie du moteur à combustion interne, la température T_fa du fluide en amont de l'aérotherme, la température T_Ext extérieure au véhicule automobile, la température T_cons de consigne de chauffage demandée par l'utilisateur du véhicule, la température T_fr du fluide en amont du radiateur et la température T_AvT en amont de la turbine du moteur. Ces informations peuvent être mesurées à l'aide de capteurs de température (non représentés).
  • Le système de commande 10 comprend un module 12 de pilotage du moyen de régulation thermique 8. Le module 12 de pilotage du moyen de régulation thermique 8 comprend un module 13 de détermination du mode de fonctionnement du moyen de régulation thermique 8, c'est un dire un fonctionnement en mode été, ou en mode hiver. Le module 13 de détermination du mode de fonctionnement comprend un moyen de comparaison (non représenté) de la température extérieure T_Ext avec une première valeur de seuil S1. La première valeur de seuil S1 est, à titre d'exemple nullement limitatif, égale à 18°C. Lorsque la température extérieure T_Ext est inférieure à la première valeur de seuil S1, le mode hiver est enclenché. A l'inverse, lorsque la température extérieure T_Ext est supérieure ou égale à la première valeur de seuil S1, le mode été est enclenché.
  • Le système de commande 10 comprend un module 14 de commande de l'ouverture de la deuxième branche 2b, en mode été ou hiver, lorsque la température T_fm du fluide en sortie du moteur à combustion interne est supérieure ou égale à une deuxième valeur de seuil S2. La deuxième valeur de seuil S2 est, à titre d'exemple nullement limitatif, égale à 40°C. Tant que la température T_fm du fluide en sortie du moteur est inférieure au seuil S2, le débit de fluide caloporteur au travers de la branche 2b est minimal. A titre d'exemple la perméabilité minimale de la branche 2b de contournement des échangeurs thermiques à air, que sont le radiateur 5 et l'aérotherme 6, est de 50 mm2, ce qui représente une perméabilité équivalente à 1/3 de la perméabilité maximale qui est de 150 mm2, comme cela est représenté sur la figure 5.
  • Afin de limiter le débit de la pompe de circulation 4 et ainsi de réduire la puissance hydraulique, l'angle d'ouverture de la vanne de la deuxième branche 2b est proportionnel à la température T_fm du fluide en sortie du moteur à combustion interne 3, de telle sorte que la perméabilité de la branche 2b varie entre 50 mm2 et 150 mm2.
  • Ainsi, lors du démarrage à froid du moteur à combustion interne 3 et tant que la température T_fm du fluide de refroidissement en sortie du moteur 3 n'atteint pas une troisième valeur de seuil S3, le système de régulation thermique 10 fait circuler le fluide de refroidissement dans la deuxième branche 2b, en mettant en court-circuit le radiateur 5.
  • En mode été, la position de déplacement du boisseau de la vanne de la deuxième branche 2b est par exemple comprise entre [-10% ; -20%] de l'ouverture maximale et en mode hiver, la position de déplacement de la vanne de la deuxième branche 2b est par exemple comprise entre [-5% ; 0%] de sa plage maximale de déplacement. Pour ces mêmes plages de déplacement, le débit dans la branche 2a comprenant le radiateur 5 est nul, tout comme celui dans la branche 2c comprenant l'aérotherme 6. Cela favorise une montée en température rapide du moteur 3.
  • Le système de commande 10 comprend un module 15 de commande de l'ouverture de la première branche 2a, en mode été ou hiver, lorsque la température T_fm du fluide en sortie du moteur à combustion interne est supérieure ou égale à la troisième valeur de seuil S3. Dès que la température du fluide de refroidissement T_fm atteint ou dépasse la troisième valeur de seuil S3, le système de régulation thermique fait circuler en parallèle le fluide de refroidissement dans les première et deuxième branches 2a, 2b. Ainsi, le moteur à combustion interne 3 peut être refroidi. La troisième valeur de seuil S3 est, à titre d'exemple nullement limitatif, égale à 90°C.
  • Lorsque la température T_fm du fluide en sortie du moteur est supérieure à S3, en mode été, la position de déplacement du boisseau de la vanne de la première branche 2a est par exemple comprise entre [-25% ; -40%] de sa plage de déplacement.
  • En mode hiver, l'angle d'ouverture de la vanne de la première branche 2a est par exemple comprise entre [10% ; 45%] de sa plage de déplacement. La position de déplacement du boisseau de la vanne de la troisième branche 2c est comprise entre [10% ; 20%] de sa plage de déplacement, proportionnellement au besoin en chauffage, ce qui correspond à une perméabilité de la deuxième branche 2b respectivement comprise entre 150 mm2 et 50 mm2 et une perméabilité de la troisième branche 2c comprise entre 0 mm2 et 200 mm2.
  • Le système de commande 10 comprend un module 16 de commande de l'ouverture de la troisième branche 2c, en mode hiver, lorsque la différence de température entre la température T_fa du fluide en amont de l'aérotherme 6 et la température T_fm du fluide en sortie du moteur à combustion interne 3 est supérieure ou égale à une quatrième valeur de seuil S4. La quatrième valeur de seuil S4 est, à titre d'exemple nullement limitatif égale à 60°C.
  • L'angle d'ouverture de la vanne de la troisième branche 2c est proportionnel à la température T_cons de consigne de chauffage demandée par l'utilisateur du véhicule.
  • En mode hiver, lorsque la différence entre la température T_fa du fluide en amont de l'aérotherme 6 et la température T_fm du fluide en sortie du moteur à combustion interne 3 est inférieure à la quatrième valeur de seuil S4, la position de déplacement de la vanne de la troisième branche est, par exemple, compris entre [10% ; 20%] de sa plage de déplacement ce qui correspond approximativement à une perméabilité de la branche 2c comprise entre 0 et 200 mm2. Toujours en mode hiver, lorsque la différence entre la température T_fa du fluide en amont de l'aérotherme et la température T_fm du fluide en sortie du moteur à combustion interne est supérieure ou égale à la quatrième valeur de seuil S4, la position de déplacement de la vanne de la troisième branche 2c est, par exemple, compris entre [10% ; 15%] sa plage de déplacement, ce qui correspond approximativement à une perméabilité de la branche 2c comprise entre 0 et 100 mm2.
  • Ainsi, en ouvrant partiellement la troisième branche 2c contenant l'aérotherme 6, on évite le risque de choc thermique dû à un fort écart de température entre le fluide de refroidissement en sortie du moteur 3 et le fluide de refroidissement se trouvant dans la troisième branche 2c. Une fois le risque de choc thermique écarté, la troisième branche 2c peut être ouverte entièrement.
  • En mode hiver, lorsque la température du fluide moteur T_fm chute et devient inférieure à une cinquième valeur de seuil S5, le système de commande stoppe la circulation du fluide de refroidissement dans la troisième branche 2c, afin de réchauffer le moteur 3. La cinquième valeur de seuil S5 est, à titre d'exemple nullement limitatif, égale à 20°C. La position de déplacement du boisseau de la vanne de la troisième branche 2c est, par exemple, compris entre [0% ; 10%] de sa plage de déplacement ce qui correspond à une perméabilité des première et troisième branches 2a et 2c respectivement nulle, tout en maintenant un écoulement fluidique dans la deuxième branche 2b correspondant à la perméabilité maximale de 150 mm2
  • En mode été, lorsque la température T_fm du fluide en sortie du moteur à combustion interne 3 est supérieure ou égale à une sixième valeur de seuil S6, le système de commande 10 fait circuler le fluide de refroidissement dans la troisième branche 2c en sus de la première branche 2a comprenant le radiateur 5. La sixième valeur de seuil S6 est, à titre d'exemple nullement limitatif égale à 110°C. La position de déplacement du boisseau de la vanne de la première branche 2a est, par exemple, compris entre [-40% ; -50%] de sa plage de déplacement ce qui correspond à une perméabilité maximale de la première branche 2a de 400 mm2.
  • L'ouverture de la troisième branche 2c contenant l'aérotherme peut être possible en cas de besoin ponctuel de refroidissement du moteur qui se traduit par une augmentation du débit de liquide de refroidissement qui le traverse. Afin d'augmenter ce débit, la position de déplacement du boisseau de la vanne est, par exemple, compris entre [-40% ; -50%] de sa plage de déplacement ce qui correspond à une perméabilité maximale de la première branche 2a de 400 mm2 et une perméabilité de la troisième branche 2c comprise entre 0 et 100 mm2. Le besoin ponctuel de refroidissement peut être aisément identifiable par la cartographie du moteur qui intègre les valeurs des paramètres de régime moteur et de couple moteur nécessitant un refroidissement amélioré.
  • En mode été toujours, l'ouverture de la troisième branche 2c contenant l'aérotherme peut être possible en cas de besoin ponctuel pour déglacer l'évaporateur du système de climatisation qui se trouve en aval de l'aérotherme selon le sens d'écoulement de l'air de le dispositif de chauffage, ventilation et climatisation du véhicule.
  • En mode hiver, afin d'éviter tout choc thermique susceptible de rendre inopérant l'aérotherme, lorsque la différence de température entre la température T_fa du fluide en amont de l'aérotherme et la température T_fm du fluide en sortie du moteur à combustion interne est inférieure à la quatrième valeur de seuil S4, la position de déplacement de la vanne de la troisième branche 2c est, par exemple, compris entre [-40% ; -50%] de sa plage de déplacement correspondant à la perméabilité comprise entre 100 mm2 et 200 mm2 pour la branche 2c contenant l'aérotherme, selon le besoin de chauffage, et une perméabilité maximale de 400 mm2 pour la branche 2a contenant le radiateur 5.
  • Par contre, lorsque la différence entre la température T_fa du fluide en amont de l'aérotherme et la température T_fm du fluide en sortie du moteur à combustion interne est supérieure ou égale à la quatrième valeur de seuil S4, la position de déplacement de la vanne de la troisième branche est, par exemple, compris entre [-40% ; -45%] de sa plage de déplacement correspondant à la perméabilité comprise entre 0 et 100 mm2 pour la branche 2c contenant l'aérotherme et une perméabilité maximale de 400 mm2 pour la branche 2a contenant le radiateur 5. La réduction du débit de fluide dans l'aérotherme 6 permet d'en limiter le choc thermique.
  • En mode été, lorsque la température du fluide moteur T_fm chute et devient inférieure à une septième valeur de seuil S7, le système de commande stoppe la circulation du fluide de refroidissement dans la troisième branche 2c, afin de réchauffer le moteur. La septième valeur de seuil S7 est, à titre d'exemple nullement limitatif, égale à 80°C. La position de déplacement du boisseau de la vanne est, par exemple, compris entre [-30% ; -40%] de sa plage de déplacement correspondant à la perméabilité nulle pour la troisième branche 2c et une perméabilité comprise entre 25 mm2 et 400 mm2 pour la première branche 2a contenant le radiateur 5.
  • Ceci permet, en mode été, lorsque la branche 2c contenant l'aérotherme 6 est initialement fermée et que la température d'air extérieur est élevée, d'ouvrir judicieusement la troisième branche contenant l'aérotherme. Le débit de la pompe de circulation 4 augmente, ce qui favorise le refroidissement du moteur à combustion interne.
  • Le système de commande 10 comprend également un module 17 de gestion du bruit lié à l'ébullition du liquide de refroidissement au niveau du turbocompresseur (non représenté) du moteur à combustion interne 3. En effet, sur certaines applications de suralimentation, le turbocompresseur est refroidi par le fluide caloporteur circulant au travers du circuit de refroidissement 2. La température de fluide de refroidissement au niveau du turbocompresseur T_AvT peut dépasser la valeur de la température d'ébullition du fluide de refroidissement et ainsi générer des bulles d'air qui vont se propager dans le circuit de refroidissement 2. L'éclatement de ces bulles d'air génèrent du bruit qui peut représenter une nuisance pour le conducteur du véhicule, notamment si l'éclatement se produit dans l'aérotherme 6.
  • Afin d'éviter une telle nuisance, le module 17 de gestion du bruit commande l'ouverture ou la fermeture de la troisième branche 2c contenant l'aérotherme 6 en fonction de la température T_fm du fluide en sortie du moteur à combustion interne et de la température T_AvT en amont de la turbine du moteur. Si la température T_fm du fluide en sortie du moteur à combustion interne est supérieure à la troisième valeur de seuil S3 et que la température T_AvT en amont de la turbine du moteur est supérieure à une huitième valeur de seuil S8, par exemple égale à 800°C, la troisième branche 2c contenant l'aérotherme 6 est fermée et le groupe motoventilateur GMV, parallèle au radiateur 5, est mis en marche. La position de déplacement du boisseau de la vanne est, par exemple, de -40% de sa plage de déplacement, correspondant à la perméabilité nulle pour la troisième branche 2c et une perméabilité maximale de 400 mm2 pour la première branche 2a contenant le radiateur 5. Lorsque la température T_fm du fluide en sortie du moteur à combustion interne 3 et la température T_fr du fluide en amont du radiateur redescendent en dessous de la septième valeur de seuil S7, le groupe motoventilateur GMV est arrêté et la troisième branche 2c contenant l'aérotherme 6 peut être ré ouverte progressivement. La position de déplacement du boisseau de la vanne est alors, par exemple, compris entre [-40% ; -50%] de sa plage de déplacement correspondant à la perméabilité de la troisième branche 2c comprise entre 0 et 200 mm2 et une perméabilité maximale de 400 mm2 pour la première branche 2a contenant le radiateur 5.
  • Le moyen de régulation thermique 8 est monté sur le circuit de refroidissement 2 de manière à ce que tout au plus toutes les branches 2a, 2b, 2c soient ouvertes lors d'une opération de maintenance du moteur. Ainsi, on évite l'utilisation d'une vis de purge et on garantit le remplissage du circuit de refroidissement par un bocal 9 après chaque cycle de roulage.
  • Dans le cas d'un moyen de régulation thermique 8 constitué d'une vanne comprenant un boisseau unique, celui prend une position extrême de déplacement qui est, par exemple, de -50% ou de +50% de sa plage de déplacement, correspondant à la perméabilité maximale pour la première branche 2a de 400 mm2 et pour la troisième branche 2c de 200 mm2. Un moyen de contournement du boisseau peut être utilisé afin de relier l'entrée de la vanne à la sortie 8d. Un tel moyen peut être un actionneur piloté et positionné dans un conduit de liaison de l'entrée à la sortie 8d.
  • Dans le cas d'un moyen de régulation thermique 8 constitué d'une vanne par branche, chaque vanne est alors pilotée afin de positionné le boisseau mobile dans sa position d'ouverture maximale de la sortie 8b, 8c ou 8d associée.
  • L'organigramme représenté sur la figure 3 illustre un exemple de procédé 20 mis en œuvre par le système de régulation thermique représenté sur la figure 2.
  • Après une étape 21 d'initialisation dans laquelle toutes les branches 2a, 2b, 2c sont fermées, le système de commande 10 effectue à l'étape 22, la comparaison entre la température extérieure T_Ext et la première valeur de seuil S1, afin de déterminer le mode de fonctionnement Eté ou Hiver.
  • Lorsque la température extérieure T_Ext est inférieure à la première valeur de seuil S1, alors le système de commande 10 fonctionne en mode hiver.
  • Lorsque la température extérieure T_Ext est supérieure ou égale à la première valeur de seuil S1, alors le système de commande 10 fonctionne en mode été.
  • En mode hiver, le procédé de commande 20 comprend une étape 23 de comparaison de la température T_fm de fluide en sortie du moteur avec une deuxième valeur de seuil S2. Lorsque la température T_fm du fluide en sortie du moteur à combustion interne est supérieure ou égale à une deuxième valeur de seuil S2, on détermine, à l'étape 24, l'angle d'ouverture de la vanne de la deuxième branche 2b en fonction de la température T_fm du fluide en sortie du moteur à combustion interne 3 et d'une cartographie C. La position de déplacement du boisseau de la vanne de la deuxième branche 2b est, par exemple, compris entre [-5% ; 0%] de sa plage de déplacement.
  • On compare ensuite, à l'étape 25, la différence de température entre la température T_fa du fluide en amont de l'aérotherme 6 et la température T_fm du fluide en sortie du moteur à combustion interne 3 par rapport à une quatrième valeur de seuil S4. Lorsque la différence entre la température T_fa du fluide en amont de l'aérotherme 6 et la température T_fm du fluide en sortie du moteur à combustion interne 3 est inférieure à la quatrième valeur de seuil S4, on détermine à l'étape 26, un angle d'ouverture de la vanne de la troisième branche 2c, par exemple, compris entre [10% ; 20%] de l'ouverture maximale, évitant ainsi tout choc thermique de l'aérotherme. Lorsque la différence entre la température T_fa du fluide en amont de l'aérotherme et la température T_fm du fluide en sortie du moteur à combustion interne est supérieure ou égale à la quatrième valeur de seuil S4, on détermine, à l'étape 27, la position de déplacement du boisseau de la vanne de la troisième branche 2c, par exemple, compris entre [10% ; 15%] de sa plage de déplacement.
  • L'angle d'ouverture de la vanne de la troisième branche 2c est également proportionnel à la température T_cons de consigne de chauffage demandée par l'utilisateur du véhicule.
  • A l'étape 28, on compare la température du fluide moteur T_fm avec à une cinquième valeur de seuil S5. Lorsque la température du fluide moteur T_fm chute et devient inférieure à la cinquième valeur de seuil S5, le système de commande ferme, à l'étape 29, la troisième branche 2c contenant l'aérotherme 6, afin de réchauffer le moteur. La position de déplacement du boisseau de la vanne de la troisième branche 2c, par exemple, compris entre [-5% ; 0%] de sa plage de déplacement.
  • A l'étape 30, on compare la température du fluide moteur T_fm avec à une troisième valeur de seuil S3. Lorsque la température du fluide moteur T_fm devient inférieure à la troisième valeur de seuil S3, le système de commande revient à l'étape 23 de comparaison de la température T_fm de fluide en sortie du moteur avec une deuxième valeur de seuil S2. Lorsque la température du fluide moteur T_fm est supérieure ou égale à la troisième valeur de seuil S3, le système de commande 10 ouvre, à l'étape 34, la première branche 2a contenant le radiateur 5, afin de refroidir davantage le moteur à combustion interne. La position de déplacement du boisseau de la vanne est, par exemple, compris entre [25% ; 45%] de sa plage de déplacement.
  • Le procédé de commande 20 comprend ensuite une étape 35 de comparaison de la température T_fm de fluide en sortie du moteur avec une sixième valeur de seuil S6. Lorsque la température T_fm du fluide en sortie du moteur à combustion interne est supérieure ou égale à la sixième valeur de seuil S6, on compare, à l'étape 36, la différence de température entre la température T_fa du fluide en amont de l'aérotherme 6 et la température T_fm du fluide en sortie du moteur à combustion interne 3 par rapport à la quatrième valeur de seuil S4, Lorsque la différence entre la température T_fa du fluide en amont de l'aérotherme 6 et la température T_fm du fluide en sortie du moteur à combustion interne 3 est inférieure à la quatrième valeur de seuil S4, on détermine à l'étape 37, une position de déplacement du boisseau de la vanne, par exemple, compris entre [10% ; 20%] de l'ouverture maximale et lorsque la différence entre la température T_fa du fluide en amont de l'aérotherme et la température T_fm du fluide en sortie du moteur à combustion interne est supérieure ou égale à la quatrième valeur de seuil S4, on détermine, à l'étape 38, une position de déplacement du boisseau de la vanne, par exemple, compris entre [10% ; 15%] de l'ouverture maximale.
  • A l'étape 39, on compare la température du fluide moteur T_fm avec à une septième valeur de seuil S7. Lorsque la température du fluide moteur T_fm chute et devient inférieure à la septième valeur de seuil S7, le système de commande ferme la troisième branche 2c contenant l'aérotherme 6, afin de réchauffer le moteur et revient à l'étape 35 de comparaison de la température T_fm de fluide en sortie du moteur avec une sixième valeur de seuil S6. La position de déplacement du boisseau de la vanne est, par exemple, compris entre [0% ; 10%] de sa plage de déplacement.
  • En mode été, le procédé de commande 20 comprend une étape 31 de comparaison de la température T_fm de fluide en sortie du moteur avec une deuxième valeur de seuil S2. Lorsque la température T_fm du fluide en sortie du moteur à combustion interne est supérieure ou égale à une deuxième valeur de seuil S2, on détermine, à l'étape 32, l'angle d'ouverture de la vanne de la deuxième branche 2b en fonction de la température T_fm du fluide en sortie du moteur à combustion interne 3 et d'une cartographie C. La position de déplacement du boisseau de la vanne est, par exemple, compris entre [-10% ; -20%] de sa plage de déplacement.
  • On compare ensuite, à l'étape 33, la température du fluide moteur T_fm avec à la troisième valeur de seuil S3. Lorsque la température du fluide moteur T_fm devient supérieure ou égale à la troisième valeur de seuil S3, le système de commande ouvre, à l'étape 34, la première branche 2a, contenant le radiateur et continue avec les étapes 35 à 39 décrites précédemment. La position de déplacement du boisseau de la vanne est, par exemple, compris entre [-25% ; -50%] de sa plage de déplacement.
  • Ceci permet, en mode été, lorsque la branche 2c contenant l'aérotherme 6 est initialement fermée et que la température d'air extérieur est élevée, d'ouvrir judicieusement la troisième branche contenant l'aérotherme. Le débit de la pompe de circulation 4 augmente, ce qui favorise le refroidissement du moteur à combustion interne. La position de déplacement du boisseau de la vanne est, par exemple, compris entre [-40% ; -50%] de sa plage de déplacement.
  • L'organigramme représenté sur la figure 4 illustre un exemple de procédé 40 mis en œuvre par le système de régulation thermique représenté sur la figure 2.
  • Le procédé de commande 40 comprend une étape 41 de comparaison de la température T_fm de fluide en sortie du moteur avec une troisième valeur de seuil S3 et une étape 42 de comparaison de la température de fluide de refroidissement au niveau du turbocompresseur T_AvT avec une huitième valeur de seuil S8.
  • Lorsque la température T_fm de fluide en sortie du moteur est supérieure ou égale à la troisième valeur de seuil S3 et la température de fluide de refroidissement au niveau du turbocompresseur T_AvT est supérieure ou égale à la huitième valeur de seuil S8, le procédé de commande 40 actionne, à l'étape 43, la mise en route du groupe motoventilateur GMV et ferme, à l'étape 44, la troisième branche 2c contenant l'aérotherme 6. La position de déplacement du boisseau de la vanne est, par exemple, de -40% de sa plage de déplacement.
  • Ainsi, on évite que l'éclatement de bulles d'air ne se produise dans l'aérotherme 6.
  • Le procédé de commande 40 comprend une étape 45 de comparaison de la température T_fm de fluide en sortie du moteur avec une septième valeur de seuil S7 et une étape 46 de comparaison de la température T_fr du fluide en amont du radiateur avec la septième valeur de seuil S7.
  • Lorsque les températures T_fm, T_fr de fluide en sortie du moteur et en amont du radiateur sont inférieures à avec la septième valeur de seuil S7, le procédé de commande 40 actionne, à l'étape 47, l'arrêt du groupe motoventilateur GMV et ouvre, à l'étape 48, la troisième branche 2c contenant l'aérotherme 6. *la position de déplacement du boisseau de la vanne est, par exemple, compris entre [-40% ; -50%] de sa plage de déplacement, de préférence de -45%.
  • A titre d'exemple, le procédé de commande 40 est mise en œuvre à l'arrêt du fonctionnement du moteur, lorsque le liquide de refroidissement ne circule plus.
  • Grace à l'invention il est possible d'optimiser la montée en température du moteur à combustion interne, tout en permettant de chauffer l'habitacle du véhicule automobile.

Claims (12)

  1. Procédé de commande d'un moyen de régulation thermique (8) d'un fluide de refroidissement circulant dans un circuit de refroidissement (2) d'un moteur à combustion interne (3) d'un véhicule automobile sous l'action d'une pompe de circulation (4), ledit circuit de refroidissement (2) comprenant une première branche (2a) contenant un radiateur (5) de refroidissement du moteur (3), une deuxième branche (2b) contenant une échangeur fluide-huile moteur (7) destiné à être traversé par l'huile du moteur et une troisième branche (2c) contenant un aérotherme (6) destiné à chauffer l'habitacle du véhicule automobile, ledit moyen de régulation thermique (8) du fluide comprenant une entrée de fluide (8a) reliée à une arrivée de fluide de refroidissement en sortie du moteur (3) et une première, deuxième et troisième sorties de fluide (8b, 8c, 8d) reliées respectivement aux première, deuxième et troisième branches (2a, 2b, 2c) du circuit de refroidissement (2), dans lequel on détermine le mode de fonctionnement en mode été ou hiver du moyen de régulation thermique (8) caractérisé en ce que l'on commande l'ouverture ou la fermeture de la troisième branche (2c) en fonction de la comparaison de la différence entre la valeur de la température (T_fa) du fluide en amont de l'aérotherme (6) et la valeur de la température (T_fm) du fluide en sortie du moteur à combustion interne (3) avec à une quatrième valeur de seuil (S4).
  2. Procédé de commande selon la revendication 1, dans lequel pour déterminer le mode de fonctionnement en mode été ou hiver du moyen de régulation thermique (8), on compare la valeur mesurée de la température extérieure (T_Ext) avec une première valeur de seuil (S1).
  3. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on commande l'ouverture de la deuxième branche (2b), en mode été ou hiver, lorsque la température (T_fm) du fluide en sortie du moteur à combustion interne (3) est supérieure ou égale à une deuxième valeur de seuil (S2).
  4. Procédé de commande selon la revendication 3, dans lequel le moyen de régulation thermique (8) est une vanne multivoies pourvue d'un corps et au moins d'un boisseau monté à rotation à l'intérieur dudit corps autour d'un axe coaxial à l'entrée de fluide (8a) et apte à obturer en tout ou partie chacune des sorties de fluide (8b, 8c, 8d) selon sa position angulaire, et dans lequel, en mode été, la position de déplacement du boisseau de la vanne de la deuxième branche (2b) est compris entre [-10% ; -35%] de sa plage de déplacement maximale, et en mode hiver, la position de déplacement du boisseau de la vanne de la deuxième branche (2b) est compris entre [-5% ; 30%] de sa plage de déplacement maximale.
  5. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on commande l'ouverture ou la fermeture de la première branche (2a) en fonction de la valeur de la température (T_fm) du fluide en sortie du moteur (3).
  6. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, lorsque la différence entre la température (T_fa) du fluide en amont de l'aérotherme (6) et la température (T_fm) du fluide en sortie du moteur à combustion interne (3) est inférieure à la quatrième valeur de seuil (S4), le fluide de refroidissement s'écoule au travers de la troisième branche (2c) et lorsque la différence entre la température (T_fa) du fluide en amont de l'aérotherme et la température (T_fm) du fluide en sortie du moteur à combustion interne est supérieure ou égale à la quatrième valeur de seuil (S4), la sortie de fluide (8d) reliée à la troisième branche (2c) est fermée.
  7. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on commande l'ouverture et la fermeture de la troisième branche (2c) en fonction de la température (T_fm) du fluide en sortie du moteur à combustion interne (3) et de la température (T_AvT) en amont d'une turbine du moteur (3).
  8. Système de commande d'un moyen de régulation thermique (8) d'un fluide de refroidissement circulant dans un circuit de refroidissement (2) d'un moteur à combustion interne (3) d'un véhicule automobile sous l'action d'une pompe de circulation (4), ledit circuit de refroidissement (2) comprenant une première branche (2a) contenant un radiateur (5) de refroidissement du moteur (3), une deuxième branche (2b) contenant une échangeur fluide-huile moteur (7) destiné à être traversé par l'huile du moteur et une troisième branche (2c) contenant un aérotherme (6) destiné à chauffer l'habitacle du véhicule automobile, ledit moyen de régulation thermique (8) du fluide comprenant une entrée de fluide (8a) reliée à une arrivée de fluide de refroidissement en sortie du moteur (3) et une première, deuxième et troisième sorties de fluide (8b, 8c, 8d) reliées respectivement aux première, deuxième et troisième branches (2a, 2b, 2c) du circuit de refroidissement (2), caractérisé en ce qu'il comprend un module (12) de pilotage du moyen de régulation thermique (8) comportant un module (13) de détermination du mode de fonctionnement en mode été ou hiver du moyen de régulation thermique (8) et un module (16) de commande de l'ouverture ou la fermeture de la troisième branche (2c) en fonction de la valeur de la température (T_fm) du fluide en sortie du moteur à combustion interne (3) et de la valeur de la température (T_fa) du fluide en amont de l'aérotherme (6), le module (16) de commande de l'ouverture et la fermeture de la troisième branche (2c) comprenant un moyen de comparaison de la différence de température entre la température (T_fa) du fluide en amont de l'aérotherme (6) et la température (T_fm) du fluide en sortie du moteur à combustion interne (3) avec à une quatrième valeur de seuil (S4).
  9. Système de commande selon la revendication 8, dans lequel, le module (13) de détermination du mode de fonctionnement en mode été ou hiver du moyen de régulation thermique (8) comprend un moyen de comparaison de la valeur mesurée de la température extérieure (T_Ext) avec une première valeur de seuil (S1).
  10. Système de commande selon la revendication 8 ou 9, comprenant un module (14) de commande de l'ouverture de la deuxième branche (2b), en mode été ou hiver, lorsque la température (T_fm) du fluide en sortie du moteur à combustion interne (3) est supérieure ou égale à une deuxième valeur de seuil (S2).
  11. Système de commande selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, comprenant un module (15) de commande de l'ouverture ou la fermeture de la première branche (2a) en fonction de la valeur de la température (T_fm) du fluide en sortie du moteur (3).
  12. Système de commande selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, comprenant un module (17) de gestion du bruit lié à l'ébullition du liquide de refroidissement au niveau du turbocompresseur du moteur à combustion interne (3), ledit moyen de commande de l'ouverture ou la fermeture de la troisième branche (2c) contenant l'aérotherme (6) en fonction de la température (T_fm) du fluide en sortie du moteur à combustion interne et de la température (T_AvT) en amont de la turbine du moteur.
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