EP3775517B1 - Circuit de refroidissement pour un moteur à combustion interne équipé d'un circuit de recirculation de gaz d'échappement et son procédé de commande - Google Patents

Circuit de refroidissement pour un moteur à combustion interne équipé d'un circuit de recirculation de gaz d'échappement et son procédé de commande Download PDF

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EP3775517B1
EP3775517B1 EP19711953.0A EP19711953A EP3775517B1 EP 3775517 B1 EP3775517 B1 EP 3775517B1 EP 19711953 A EP19711953 A EP 19711953A EP 3775517 B1 EP3775517 B1 EP 3775517B1
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EP
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cooling
loop
temperature
circuit
cooling liquid
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Adrien PICARD
Estelle BECQUET
Johan LEFEBVRE
Dominique Lecroq
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Horse Powertrain Solutions SL
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New H Powertrain Holding SL
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    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F01P2070/00—Details
    • F01P2070/04—Details using electrical heating elements

Definitions

  • the invention relates to a cooling circuit for an internal combustion engine, in particular for a motor vehicle, equipped with an exhaust gas recirculation circuit and its control method.
  • the invention also relates to a method of controlling such a cooling circuit for an internal combustion engine equipped with an exhaust gas recirculation circuit.
  • such an "EGR" circuit is capable of taking part of the exhaust (or combustion) gases from the engine and reintroducing them into the air intake circuit of the engine, mixing them with the fresh air admitted into the engine.
  • NOx nitrogen oxides
  • a so-called “high pressure” exhaust gas recirculation circuit further comprises a recirculation conduit, connected at one end to the engine exhaust circuit, at a point located upstream of the turbine of a engine turbocharger, and at its other end to the engine intake circuit, at a point located downstream of the turbocharger compressor.
  • An EGR circuit also includes a valve, commonly called an "EGR valve", in order to control the proportion of exhaust gases which are recycled towards the engine intake.
  • EGR valve a valve, commonly called an "EGR valve”
  • the temperature of all or part of these recirculated exhaust gases is advantageously regulated using at least one heat exchanger, also called an "EGR cooler".
  • This lacquering phenomenon occurs more particularly in so-called “low temperature” engine usage conditions, that is to say when the temperatures of the engine coolant and/or the ambient air are below 0. °C, for example between -30°C and 0°C.
  • the exhaust gas recirculation circuit is crossed by exhaust gases which are not hot enough (for example at a temperature below 150°C) to “clean” these unburned hydrocarbon deposits.
  • lacquering of the EGR valve results in sticking of the valve shutter (generally a valve or a flap) on its seat, which prevents the opening of the valve and thus the metering of the exhaust gases recycled.
  • the most difficult conditions are those of use at low temperatures, in particular when the temperatures of the engine coolant and/or the ambient air are below 0°C.
  • the aim of the invention is in particular to propose a new design of a cooling circuit for an internal combustion engine making it possible to resolve the aforementioned drawbacks of the state of the art.
  • the invention proposes a cooling circuit of the type described above, in which said third exhaust gas cooling loop comprises at least one pump, heating means consisting of an immersion heater or an electric heater capable of heating the cooling liquid circulating in said third loop and controlled control means selectively to isolate the third loop from the rest of the cooling circuit.
  • the third exhaust gas cooling loop is temporarily isolated to form a closed loop so as to cause the temperature of the coolant to rise there more quickly thanks to associated heating means and independently of the rest of the cooling system.
  • the heat exchanger can be used more quickly to cool the part of the exhaust gases which are recirculated by the via the exhaust gas recirculation circuit fitted to the engine.
  • the emissions of pollutants such as nitrogen oxides (NOx) are then limited due to the faster use of the exhaust gas recirculation circuit, particularly under low temperature conditions, particularly during start-up. when the engine is cold.
  • pollutants such as nitrogen oxides (NOx)
  • the cooling liquid reaches more quickly the first threshold temperature at which cooling of the exhaust gases begins by the heat exchanger so that cooling is obtained more quickly without, however, being exposed to the aforementioned disadvantages such as the phenomenon lacquering or corrosion resulting from condensation of the exhaust gases cooled by the heat exchanger.
  • the cooling circuit 10 is equipped with an exhaust gas recirculation circuit (not shown), commonly called an EGR circuit.
  • cooling liquid must be interpreted broadly as referring to a heat transfer fluid capable of being used indifferently to cool but also to heat by providing calories.
  • the cooling circuit 10 comprises at least a first cooling loop 14 which is associated with the internal combustion engine 12.
  • the first cooling loop 14 comprises at least one pump 16 to ensure circulation of the cooling liquid in the cooling circuit 10.
  • the first cooling loop 14 comprises at least a first pipe 18 which is connected to the internal combustion engine 12 to ensure cooling during operation.
  • the pump 16 is arranged in said first pipe 18, upstream of the internal combustion engine 12.
  • the first cooling loop 14 comprises regulation means 20 for controlling the circulation of the cooling liquid, in particular as a function of the operating parameters of the engine 12.
  • the means 20 for regulating the first cooling loop 14 is a thermostat (or thermostatic valve).
  • the thermostat is for example of the passive type, that is to say opened by the coolant when a given threshold temperature is reached.
  • the thermostat is controlled so that it can be controlled to open for more than one threshold temperature.
  • the regulating means 20 are arranged at the junction of the first pipe 18 with a second pipe 22 in which a cooling radiator 24 is arranged.
  • the first cooling loop 14 comprises a branch pipe 26, called a by-pass pipe, said branch pipe 26 being connected to the second pipe 22 respectively upstream and downstream of the cooling radiator 24.
  • the diversion pipe 26 comprises a degassing jar 28.
  • the cooling circuit 10 comprises a second heating loop 30 comprising at least one main pipe 32 in which a unit heater 34 is arranged.
  • the second heating loop 30 is selectively connected to said first loop 14, in particular via the regulation means 20.
  • the main pipe 32 of the second heating loop 30 is connected to the first pipe 18 of the first loop 14, respectively at the level of the regulation means 20 formed by the thermostat and upstream of the pump 16.
  • the second heating loop 30 comprises at least a first pipe 36 and a second pipe 38 connecting with a third loop 40 for cooling the exhaust gases.
  • the third exhaust gas cooling loop 40 is associated with the exhaust gas recirculation circuit (not shown) fitted to the engine 12.
  • the third loop 40 for cooling the exhaust gases comprises at least one heat exchanger 42 for cooling the exhaust gases from said recirculation circuit.
  • the third exhaust gas cooling loop 40 comprises at least one pump 44 and heating means 46 capable of heating the cooling liquid circulating in said third loop.
  • the pump 44 of the third loop 40 is selectively controlled between a standby state and an operating state in which the pump 44 ensures circulation of the coolant at least in the third loop 40 for cooling the exhaust gases.
  • the means 46 for heating the third loop 40 for cooling the exhaust gases are selectively controlled between an inactive state and an active state in which said heating means 46 heat the cooling liquid.
  • the heating means 46 are intended to transfer calories to the cooling liquid of the third loop 40 so as to increase its temperature.
  • the heating means 46 it is possible to accelerate the rise in temperature of the cooling liquid and in doing so to use the heat exchanger 42 more quickly to cool at least part of the exhaust gas recirculated by the intermediate of the EGR circuit.
  • the means 46 for heating the third loop 40 are chosen from an immersion heater or an electric heater.
  • the means 46 for heating the third loop 40 comprise at least one immersion heater.
  • the heating means 46 could also be constituted by a heat recovery device of the "EHRS” type, an acronym for (" Energy Recovery Heat System ”) in English.
  • the third loop 40 for cooling the exhaust gases comprises control means 48 which are selectively controlled to isolate the third loop 40 with respect to the rest of the cooling circuit 10, in particular with respect to the part to which the third loop 40 is connected.
  • control means 48 consist of at least one valve, such as a three-way valve.
  • control means 48 are capable of successively occupying several intermediate positions to gradually establish communication between the third loop 40 and the cooling circuit 10 after said third loop 40 has been isolated to operate in a closed loop.
  • control means 48 consist of a thermostat, controlled or not in opening, or any other equivalent control means.
  • the cooling circuit 10 comprises temperature measuring means for measuring the temperature of the coolant in the third loop 40 and in the first loop 14 and/or the second loop 30.
  • the third exhaust gas cooling loop 40 comprises temperature measuring means 50, such as at least one sensor, for measuring the temperature of the cooling liquid circulating in said third loop 40.
  • the temperature measuring means 50 associated with said third loop 40 are arranged upstream of the heat exchanger 42 in the direction of circulation of the cooling liquid.
  • the cooling circuit 10 comprises temperature measuring means 52, such as at least one sensor, for measuring the temperature of the cooling liquid in at least one of said first and second loops.
  • the temperature measuring means 52 are arranged in the first pipe 18, downstream of the motor 12.
  • the temperature measuring means 52 are capable of measuring the temperature of the cooling liquid circulating in the first pipe 18 which is connected on the one hand to the second heating loop 30 and, on the other hand, selectively to the first loop 14 cooling as a function of the position of the regulating means 20.
  • the third exhaust gas cooling loop 40 is selectively connected to the second heating loop 30 via said first pipe 36 and the second connecting pipe 38.
  • the third exhaust gas cooling loop 40 is intended to operate either in a closed loop or in an open loop when said third loop 40 is in total or partial communication with the second heating loop 30.
  • the invention also relates to a method for controlling a cooling circuit 10 for an internal combustion engine 12 equipped with an EGR circuit.
  • the most critical operating conditions correspond to use at low temperatures when the exterior temperature and/or that of the coolant is below 0°C.
  • the control method comprises at least one step of comparing the temperature T of the coolant with a first threshold temperature TS1, preferably the temperature T of the coolant of the third cooling loop 40.
  • the value of the second threshold temperature TS1 is approximately 20°C.
  • the temperature T of the coolant is measured elsewhere in the cooling circuit 10.
  • the temperature T of the cooling liquid of the third cooling loop 40 is advantageously determined by the temperature measuring means 50.
  • the first threshold temperature TS1 corresponds to a reference temperature from which the heat exchanger 42 is used to cool the exhaust gases from said exhaust gas recirculation circuit.
  • control means 48 are then controlled in the open position as well as the EGR circuit so that the heat exchanger 42 of the third loop 40 is passed through by the recirculating exhaust gases in order to cool them.
  • the heat exchanger 42 of the third loop 40 is not used to cool the exhaust gas.
  • the heat exchanger 42 then preferably not being used to cool the exhaust gases from the EGR circuit.
  • the quantity of pollutants and particularly nitrogen oxides (NOx) then emitted by the engine 12 is by comparison greater than that obtained when the exchanger thermal 42 is used to cool the exhaust gases.
  • the invention proposes to accelerate the rise in temperature of the coolant circulating in the third cooling loop 40 in order to be able to use the heat exchanger 42 and therefore the EGR circuit more quickly so as to reduce carbon emissions.
  • nitrogen oxides (NOx) nitrogen oxides
  • the control method comprises a control step consisting of controlling at least the control means 48 in the closed position.
  • Controlling the control means 48 in the closed position has the effect of isolating the third cooling loop 40 from the rest of the cooling circuit 10.
  • the heating means 46 are then controlled in an active state to heat the cooling liquid in order to increase its temperature T until reaching at least said first threshold temperature TS1.
  • the pump 44 is controlled in an operating state to ensure circulation of the coolant in the third cooling loop 40 which operates in a closed loop.
  • the third loop 40 is temporarily isolated to form a closed loop so as to accelerate the rise in temperature of the cooling liquid thanks to the heating means 46.
  • the calories delivered by the heating means 46 are used only to heat the cooling liquid of the third loop 40, independently of the rest of the cooling circuit 10.
  • the heat exchanger 42 will be able to be used more quickly to cool the exhaust gases recirculated via the exhaust gas recirculation circuit fitted to the engine 12.
  • the exhaust gas recirculation circuit is then also used more quickly which is accompanied, depending on the desired goal, by a limitation of emissions of pollutants such as nitrogen oxides (NOx).
  • pollutants such as nitrogen oxides (NOx).
  • the curve Cv corresponding to the percentage (%) of opening of the valve is at a zero value, equal to zero.
  • the temperature of the coolant in the third cooling loop 40 will increase until it reaches at least the first threshold temperature TS1.
  • the control method comprises at least one step consisting of controlling the exhaust gas recirculation circuit equipping the engine 12 in order to establish a circulation of said exhaust gases through the heat exchanger 42 of the third loop 40 to cool the exhaust gases in recirculation.
  • the control method comprises a control step consisting of controlling at least the heating means 46 in an inactive state.
  • the cooling liquid then ceases to be heated with the heating means 46.
  • the temperature T of the coolant will continue to increase because the exhaust gases cooled in the heat exchanger 42 then transfer calories to it.
  • the control method comprises a control step consisting of maintaining the heating means 46 in an active state.
  • said given value is that of a second threshold temperature TS2.
  • the cooling liquid of the third loop 40 is then respectively heated by the heating means 46 and by the exhaust gases of the EGR circuit which pass through the heat exchanger 42 to be cooled.
  • the cooling circuit 10 begins a third phase of operation when the temperature T of the cooling liquid is at least equal to a second threshold temperature TS2.
  • the value of the second threshold temperature TS2 is approximately 50°C.
  • control method then preferably comprises a control step consisting of controlling at least the control means 48 in at least one intermediate position to put the third cooling loop 40 partially in communication with at least one other loop of the cooling circuit 10 .
  • the third cooling loop 40 is gradually put into communication with the second heating loop 30.
  • the coolant from the third loop 40 mixes with the coolant from the second heating loop 30.
  • the temperature of the coolant of the second heating loop 30 is lower than the temperature of the coolant of the third loop 40, that is to say lower than said second threshold temperature TS2.
  • the cooling liquid from the third loop 40 will therefore transfer, to the second heating loop 30 comprising the air heater 34, the calories absorbed through the heat exchanger 42 during the cooling of the exhaust gases from the EGR circuit.
  • the increase in the temperature of the coolant is beneficial for the engine 12 in in terms of consumption because this helps reduce friction and is also likely to provide thermal comfort if required.
  • control means 48 are controlled to partially open and allow progressive circulation through the first connecting pipe 36, from the third loop 40 to the second heating loop 30.
  • the temperature T of the coolant continues to increase.
  • control method then comprises a control step consisting of controlling the control means 48 in the open position to completely put the third cooling loop 40 in fluidic relationship with at least one other loop of the cooling circuit.
  • the coolant circulating in the third exhaust gas cooling loop 40 is then that circulating in the rest of the cooling circuit 10 so that its temperature rise continues with the operation of the engine 12.
  • the operation of the cooling circuit 10 is carried out in a conventional manner with, when the temperature of the cooling liquid reaches a given value, the opening of the regulating means 20 to ensure circulation of the cooling liquid through the minus the cooling radiator 24.
  • the cooling circuit 10 comprises a first cooling loop 14 associated with the motor 12 which differs from that of the first embodiment.
  • the first cooling loop 14 associated with the motor 12 comprises at least a first branch 14A, called high temperature (similar to the first cooling loop described previously), and also comprises a second branch 14B, called low temperature.
  • high temperature designate a part of the cooling circuit in which the coolant circulates at a temperature which is higher than that of the coolant circulating in another part of the cooling circuit, then qualified by “low temperature” comparison.
  • the first branch 14A includes at least the cooling radiator 24, called the high temperature (or HT) radiator.
  • the second branch 14B includes at least one other cooling radiator 54, called a low temperature radiator (or BT).
  • BT low temperature radiator
  • the third exhaust gas cooling loop 40 is here connected to the second low temperature branch 14B of the first cooling loop 14.
  • the second low temperature branch 14B comprises at least one pipe 56 in which the cooling radiator 54 is arranged.
  • the pipe 56 is connected at one end, downstream, to the third cooling loop 40, preferably at the level of the control means 48.
  • the first high temperature branch 14A and the second low temperature branch 14B of the first loop 14 cooling are connected, fluidly connected to each other.
  • the pipe 56 is connected at the other end, upstream, to the second pipe 22 of the first high temperature branch 14A, preferably downstream of the high temperature cooling radiator 24.
  • the third exhaust gas cooling loop 40 is connected to the rest of the cooling circuit 10 by line 56 communicating with the second branch 14B on the one hand and by a line 58 on the other hand.
  • the pipe 58 is connected to the second pipe 22 of the first branch 14A of the first cooling loop 14.
  • Line 58 is the one through which the return of the coolant takes place, when the third loop 40 does not operate in a closed loop.
  • the operating phases of the third exhaust gas cooling loop 40 in this second embodiment are similar to those described for the first embodiment.
  • first high temperature branch 14A and the second low temperature branch 14B of the first cooling loop 14 are here independent of each other.
  • part of the pipe 56 connects the inlet of the low temperature cooling radiator 54 to the third loop 40 while the other part connects as previously the output of the radiator 54 to the third loop 40, here at the level of the control means 48.
  • the maximum temperature reached by the cooling liquid circulating in the second low temperature branch 14B of the first loop 14 and in the third loop 40 will advantageously be lower than the maximum temperature that the cooling liquid can reach in the first branch 14A high temperature.

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Description

    DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
  • L'invention concerne un circuit de refroidissement pour un moteur à combustion interne, notamment pour un véhicule automobile, équipé d'un circuit de recirculation de gaz d'échappement et son procédé de commande.
  • L'invention concerne plus particulièrement un circuit de refroidissement pour un moteur à combustion interne équipé d'un circuit de recirculation de gaz d'échappement, dans lequel est destiné à circuler un liquide refroidissement, ledit circuit de refroidissement comportant au moins :
    • une première boucle de refroidissement associée au moteur qui comporte au moins une pompe, des moyens de régulation de la circulation du liquide de refroidissement et un radiateur de refroidissement,
    • une deuxième boucle de chauffage qui est reliée sélectivement à ladite première boucle par lesdits moyens de régulation et qui comporte au moins un aérotherme, et
    • une troisième boucle de refroidissement des gaz d'échappement qui, associée audit circuit de recirculation de gaz d'échappement, comporte au moins un échangeur thermique pour refroidir les gaz d'échappement dudit circuit de recirculation.
  • L'invention concerne également un procédé de commande d'un tel circuit de refroidissement pour un moteur à combustion interne équipé d'un circuit de recirculation de gaz d'échappement.
    • ÉTAT DE LA TECHNIQUE
  • On connaît de l'état de la technique des exemples d'un tel circuit de refroidissement pour un moteur à combustion interne qui est équipé d'un circuit de recirculation de gaz d'échappement, communément appelé « EGR » acronyme de « Exhaust Gas Recirculation » en anglais.
  • Dans un contexte règlementaire toujours plus contraignant, par exemple celui défini par les futures normes européennes Euro6d et Euro7, les véhicules automobiles vont devoir respecter des seuils d'émission de polluants toujours plus réduits.
  • Ces seuils d'émission de polluants tels que les oxydes d'azote ou « NOx », doivent l'être dans toutes les conditions de fonctionnement, en particulier quasiment dès le démarrage du moteur.
  • Pour satisfaire aux normes en vigueur, on a déjà développé différentes solutions comme par exemple le fait d'équiper l'échappement du moteur d'un véhicule d'au moins un système de post-traitement des oxydes d'azote (NOx) émis dans les gaz d'échappement de manière à limiter les rejets dans l'atmosphère extérieure de ces polluants.
  • De manière non limitative, on citera à titre d'exemple d'un tel système de post-traitement, un piège à oxydes d'azote ou un catalyseur de réduction sélective des oxydes d'azote (NOx).
  • Toutefois, l'efficacité de ces systèmes de post-traitement étant limitée, les moteurs comme les moteurs diesel suralimentés sont généralement également équipés d'un circuit « EGR » pour la recirculation de gaz d'échappement vers l'admission du moteur.
  • De manière connue, un tel circuit « EGR » est apte à prélever une partie des gaz d'échappement (ou de combustion) du moteur et à les réintroduire dans le circuit d'admission d'air du moteur, en les mélangeant à l'air frais admis dans le moteur.
  • Avantageusement, il en résulte une moindre émission d'oxydes d'azote (NOx) dans les gaz d'échappement du moteur, c'est-à-dire à la source, ce qui permet subséquemment de diminuer la part de réduction des NOx réalisée par le système de post-traitement.
  • Par exemple, un circuit de recirculation des gaz d'échappement dit « à haute pression » comprend en outre un conduit de recirculation, raccordé à une extrémité au circuit d'échappement du moteur, en un point situé en amont de la turbine d'un turbocompresseur du moteur, et à son autre extrémité au circuit d'admission du moteur, en un point situé en aval du compresseur du turbocompresseur.
  • Un circuit EGR comprend encore une vanne, communément appelée « vanne EGR », afin de contrôler la proportion de gaz d'échappement qui sont recyclés vers l'admission du moteur.
  • De plus, la température de tout ou partie de ces gaz d'échappement mis en recirculation est avantageusement régulée à l'aide d'au moins un échangeur thermique, encore appelé « EGR cooler ».
  • Un tel moteur est divulgué par exemple dans le document FR2914694A1 .
  • En fonctionnement d'un tel circuit de recirculation de gaz d'échappement (EGR), on observe l'apparition d'un « phénomène de laquage » expliqué ci-après.
  • Ce phénomène de laquage survient plus particulièrement dans des conditions d'utilisation du moteur dites à « basses températures », c'est-à-dire lorsque les températures du liquide de refroidissement du moteur et/ou de l'air ambiant sont inférieures à 0°C, par exemple comprises entre -30°C et 0°C.
  • En effet, ces conditions de basses températures de l'air ambiant et/ou du liquide de refroidissement du moteur favorisent l'apparition d'un phénomène d'encrassement de la vanne EGR par des hydrocarbures imbrûlés (HC) qui sont présents dans les gaz d'échappement.
  • Au contact des parois froides du conduit de recirculation et de la vanne EGR, ces hydrocarbures (HC) imbrûlés sont condensés puis polymérisés en composés lourds très adhérents.
  • Ainsi, lors d'un démarrage à froid notamment, le circuit de recirculation de gaz d'échappement est traversé par des gaz d'échappement qui ne sont pas suffisamment chauds (par exemple à une température inférieure à 150°C) pour « nettoyer » ces dépôts d'hydrocarbures imbrûlés.
  • C'est ce phénomène d'encrassement que l'on désigne en outre par « phénomène de laquage ». Or, un laquage de la vanne EGR se traduit par un collage de l'obturateur de la vanne (généralement une soupape ou un volet) sur son siège, ce qui empêche l'ouverture de la vanne et ainsi le dosage des gaz d'échappement recyclés.
  • Cela empêche alors temporairement ou définitivement le bon fonctionnement du circuit de recirculation de gaz d'échappement, l'utilisateur pouvant même être obligé de faire procéder au changement de la vanne EGR.
  • Outre l'encrassement de la vanne EGR, il y a aussi l'encrassement de l'échangeur thermique associé au circuit EGR ce qui entraîne une perte d'efficacité de refroidissement, voire son colmatage.
  • A l'encrassement s'ajoute la formation de condensats acides dans le circuit EGR qui provoquent des problèmes de corrosion des éléments du circuit EGR, notamment mais non exclusivement de l'échangeur thermique.
  • En effet, l'utilisation d'un liquide de refroidissement à une température trop froide provoque la condensation d'une partie des gaz d'échappement traversant l'échangeur thermique.
  • C'est la raison pour laquelle l'échangeur thermique associé au circuit EGR n'est généralement pas utilisé tant que le liquide de refroidissement n'a pas atteint une certaine température.
  • Mais si une utilisation différée de l'échangeur thermique associé au circuit EGR se justifie au regard des différents problèmes qui viennent d'être décrits, la sévérité toujours accrue de la législation commande quant à elle de pouvoir inversement utiliser le circuit EGR au plus tôt afin de limiter les émissions d'oxydes d'azote (NOx) pour satisfaire aux normes règlementaires toujours plus contraignantes.
  • Tel qu'expliqué précédemment, les conditions les plus difficiles sont celles d'une utilisation à basses températures, notamment lorsque les températures du liquide de refroidissement du moteur et/ou de l'air ambiant sont inférieures à 0°C.
  • On recherche donc des solutions permettant d'une part d'utiliser plus rapidement l'échangeur thermique associé au circuit EGR pour pouvoir réduire les émissions d'oxydes d'azote (NOx) de manière à satisfaire aux normes en matière d'émission tout particulièrement dans des conditions de basses températures, et d'autre part d'éviter les problèmes comme le phénomène de laquage et de corrosion.
  • Le but de l'invention est notamment de proposer une nouvelle conception d'un circuit de refroidissement pour un moteur à combustion interne permettant de résoudre les inconvénients précités de l'état de la technique.
    • BREF RESUME DE L'INVENTION
  • Dans ce but, l'invention propose un circuit de refroidissement du type décrit précédemment, dans lequel ladite troisième boucle de refroidissement des gaz d'échappement comporte au moins une pompe, des moyens de chauffage constitués par un thermoplongeur ou un réchauffeur électrique aptes à chauffer le liquide de refroidissement circulant dans ladite troisième boucle et des moyens de contrôle commandés sélectivement pour isoler la troisième boucle par rapport au reste du circuit de refroidissement.
  • Toujours selon l'invention, la troisième boucle de refroidissement des gaz d'échappement est isolée temporairement pour former une boucle fermée de manière à y faire monter la température du liquide de refroidissement plus rapidement grâce à des moyens de chauffage associés et indépendamment du reste du circuit de refroidissement.
  • Grâce à cette accélération de la montée en température du liquide de refroidissement dans la troisième boucle de refroidissement des gaz d'échappement, l'échangeur thermique peut être utilisé plus rapidement pour refroidir la partie des gaz d'échappement qui sont mis en recirculation par l'intermédiaire du circuit de recirculation des gaz d'échappement équipant le moteur.
  • Avantageusement, on limite alors les émissions de polluants tels que les oxydes d'azote (NOx) en raison de l'utilisation plus rapide du circuit de recirculation des gaz d'échappement et cela en particulier dans des conditions de basses températures, notamment de démarrage à froid du moteur.
  • Avantageusement, le liquide de refroidissement atteint plus rapidement la première température de seuil à laquelle on débute le refroidissement des gaz d'échappement par l'échangeur thermique de sorte que le refroidissement est obtenu plus rapidement sans toutefois s'exposer aux inconvénients précités comme le phénomène de laquage ou encore de corrosion issue d'une condensation des gaz d'échappement refroidis par l'échangeur thermique.
  • Toujours selon l'invention:
    • les moyens de contrôle de la troisième boucle sont commandés sélectivement entre au moins une position de fermeture dans laquelle lesdits moyens de contrôle isolent la troisième boucle du reste du circuit de refroidissement de sorte que la troisième boucle fonctionne en boucle fermée, et une position d'ouverture dans laquelle la troisième boucle de refroidissement des gaz d'échappement est mise en communication avec au moins une autre boucle du circuit de refroidissement ;
    • les moyens de contrôle sont susceptibles d'occuper au moins une position intermédiaire entre lesdites positions d'ouverture et de fermeture ;
    • les moyens de chauffage de la troisième boucle sont commandés sélectivement entre un état inactif et un état actif dans lequel lesdits moyens de chauffage chauffent le liquide de refroidissement, les moyens de chauffage sont commandés dans un état actif lorsque la troisième boucle est en position de fermeture.
  • Selon d'autres caractéristiques du circuit de refroidissement:
    • le circuit de refroidissement comporte des moyens de mesure de la température pour mesurer la température du liquide de refroidissement dans la troisième boucle ainsi que la première boucle et/ou la deuxième boucle ;
    • la troisième boucle de refroidissement des gaz d'échappement est raccordée à la deuxième boucle de chauffage ;
    • la première boucle de refroidissement associée au moteur comporte au moins une première branche, dite haute température, comportant au moins le radiateur de refroidissement, et une deuxième branche, dite basse température, comportant au moins un autre radiateur de refroidissement, la troisième boucle de refroidissement des gaz d'échappement est raccordée à la deuxième branche basse température de la première boucle de refroidissement ;
    • la première branche haute température et la deuxième branche basse température de la première boucle de refroidissement sont raccordées l'une à l'autre ;
    • la première branche haute température et la deuxième branche basse température de la première boucle de refroidissement sont indépendantes l'une de l'autre.
  • L'invention propose également un procédé de commande d'un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne ledit circuit de refroidissement comportant au moins des moyens de mesure de la température apte à mesurer la température du liquide de refroidissement dans la troisième boucle, un comparateur de températures, ladite troisième boucle comportant une pompe, des moyens de contrôle aptes à être placés dans au moins une position d'ouverture ou dans une position de fermeture, des moyens de chauffage commandés sélectivement entre un état actif et un état inactif, caractérisé en ce que ledit procédé de commande comporte au moins :
    • une étape de comparaison de la température du liquide de refroidissement de la troisième boucle de refroidissement avec une première température de seuil,
    • une étape de commande qui consiste, lorsque la température du liquide de refroidissement est inférieure à ladite première température de seuil, à commander au moins :
      • les moyens de contrôle en position de fermeture pour isoler la troisième boucle de refroidissement par rapport au reste du circuit de refroidissement,
      • les moyens de chauffage dans ledit état actif pour chauffer le liquide de refroidissement afin d'en augmenter la température jusqu'à atteindre au moins ladite première température de seuil ; et
      • la pompe dans un état de marche pour assurer une circulation du liquide de refroidissement dans la troisième boucle de refroidissement fonctionnant en boucle fermée.
  • Selon d'autres caractéristiques du procédé de commande selon l'invention :
    • le procédé de commande comporte au moins une étape de commande consistant, lorsque la température du liquide de refroidissement est au moins égale à ladite première température de seuil, à commander le circuit de recirculation de gaz d'échappement équipant le moteur pour établir une circulation desdits gaz d'échappement à travers l'échangeur thermique de la troisième boucle afin de refroidir les gaz d'échappement en recirculation ;
    • lorsque la température du liquide de refroidissement est au moins égale à ladite première température de seuil, le procédé de commande comporte une étape de commande consistant à commander au moins les moyens de chauffage dans ledit état inactif pour arrêter de chauffer le liquide de refroidissement ;
    • lorsque la température du liquide de refroidissement est au moins égale à ladite première température de seuil, le procédé de commande comporte une étape de commande consistant à commander au moins les moyens de chauffage dans ledit état actif pour continuer à chauffer le liquide de refroidissement pendant une durée déterminée ou jusqu'à ce que la température du liquide de refroidissement atteigne une valeur donnée, telle qu'une deuxième température de seuil supérieure à la première température de seuil ;
    • lorsque la température du liquide de refroidissement est au moins égale à une deuxième température de seuil supérieure à la première température de seuil, le procédé de commande comporte une étape de commande consistant au moins à commander les moyens de contrôle dans une position intermédiaire entre lesdites positions d'ouverture totale et de fermeture pour mettre la troisième boucle de refroidissement partiellement en communication avec au moins une autre boucle du circuit de refroidissement comportant du liquide de refroidissement ;
    • lorsque la température du liquide de refroidissement est au moins égale à une deuxième température de seuil supérieure à la première température de seuil, le procédé de commande comporte une étape de commande consistant au moins à commander les moyens de contrôle en position d'ouverture pour mettre totalement la troisième boucle de refroidissement en communication avec au moins une autre boucle du circuit de refroidissement.
    BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue schématique qui représente un premier mode de réalisation d'un circuit de refroidissement selon l'invention comportant respectivement une première boucle de refroidissement du moteur, une deuxième boucle de chauffage et une troisième boucle de refroidissement des gaz d'échappement d'un circuit EGR équipant le moteur et qui illustre, le moteur étant à l'arrêt, un circuit dans lequel la troisième boucle de refroidissement des gaz d'échappement est raccordée sélectivement par des moyens de contrôle à la deuxième boucle de chauffage ;
    • la figure 2 est une vue schématique qui représente le circuit de refroidissement selon la figure 1 lors d'une première phase de fonctionnement correspondant à un démarrage à froid en conditions de basses températures et qui illustre les moyens de contrôle de la troisième boucle de refroidissement des gaz d'échappement occupant une position de fermeture dans laquelle ladite troisième boucle est isolée du reste du circuit de refroidissement pour fonctionner en boucle fermée afin d'y accélérer la montée en température du liquide de refroidissement, ledit liquide de refroidissement traversant l'échangeur thermique étant mis en circulation par la pompe et chauffé par les moyens de chauffage associés jusqu'à atteindre au moins une première température de seuil à partir de laquelle débute une deuxième phase de fonctionnement dans laquelle une circulation des gaz d'échappement est établie à travers l'échangeur thermique pour les refroidir à l'aide du liquide de refroidissement ;
    • la figure 3 est une vue schématique qui représente un circuit de refroidissement selon la figure 1 lors d'une troisième phase de fonctionnement au cours de laquelle la température du liquide de refroidissement de la troisième boucle de refroidissement des gaz d'échappement continue d'augmenter jusqu'à atteindre une deuxième température de seuil et qui illustre les moyens de contrôle de la troisième boucle occupant au moins l'une des positions intermédiaires entre lesdites positions d'ouverture et de fermeture permettant dans ce premier mode de réalisation de mettre progressivement ladite troisième boucle en relation fluidique avec la deuxième boucle de chauffage, une fois ladite deuxième température de seuil atteinte par le liquide de refroidissement ;
    • la figure 4 est une vue schématique qui représente un circuit de refroidissement selon la figure 1 lors d'une quatrième phase de fonctionnement au cours de laquelle le liquide de refroidissement de la troisième boucle de refroidissement des gaz d'échappement est à une température supérieure à la deuxième température de seuil et qui illustre les moyens de contrôle de la troisième boucle occupant une position d'ouverture dans laquelle ladite troisième boucle es mise totalement en communication avec la deuxième boucle de chauffage du circuit de refroidissement ;
    • la figure 5 est un graphique qui, pour le premier mode de réalisation, représente en ordonnée la température (en degrés Celsius : °C) du liquide de refroidissement en fonction du temps (en secondes : s) porté en abscisse et qui illustre respectivement par une courbe (CEGR) l'évolution de la température du liquide de refroidissement dans la troisième boucle de refroidissement, par une courbe (CMOT) l'évolution de la température du liquide de refroidissement dans la première boucle de refroidissement ainsi que l'ouverture progressive de la vanne formant les moyens de régulation de la troisième boucle ;
    • la figure 6 est une vue schématique qui représente un deuxième mode de réalisation d'un circuit de refroidissement selon l'invention dans lequel la troisième boucle de refroidissement des gaz d'échappement est raccordée à une deuxième branche basse température de la première boucle de refroidissement et qui illustre une autre implantation de la troisième boucle de refroidissement des gaz d'échappement que celle du premier mode de réalisation selon les figures 1 à 4 ;
    • la figure 7 est une vue schématique qui représente une variante de réalisation du circuit de refroidissement selon le deuxième mode de réalisation de la figure 6 dans laquelle la première branche haute température et la deuxième branche basse température de la première boucle de refroidissement associée au moteur sont indépendantes l'une de l'autre.
    DESCRIPTION DETAILLEE DES FIGURES
  • On a représenté sur les figures 1 à 4 un exemple d'un circuit 10 de refroidissement pour un moteur 12 à combustion interne, notamment de véhicule automobile, dans lequel un liquide refroidissement est destiné à être sélectivement mis en circulation.
  • Le circuit 10 de refroidissement est équipé d'un circuit de recirculation de gaz d'échappement (non représenté), communément appelé circuit EGR.
  • Dans la suite de la présente description, le terme « liquide de refroidissement » doit être interprété de manière large comme se référant à un fluide caloporteur susceptible d'être indifféremment utilisé pour refroidir mais également pour réchauffer en réalisant un apport de calories.
  • Le circuit 10 de refroidissement comporte au moins une première boucle 14 de refroidissement qui est associée au moteur 12 à combustion interne.
  • La première boucle 14 de refroidissement comporte au moins une pompe 16 pour assurer une mise en circulation du liquide de refroidissement dans le circuit 10 de refroidissement.
  • La première boucle 14 de refroidissement comporte au moins une première conduite 18 qui est raccordée au moteur 12 à combustion interne pour en assurer le refroidissement lors de son fonctionnement.
  • De préférence, la pompe 16 est agencée dans ladite première conduite 18, en amont du moteur 12 à combustion interne.
  • La première boucle 14 de refroidissement comporte des moyens 20 de régulation pour contrôler la circulation du liquide de refroidissement, notamment en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur 12.
  • De préférence, les moyens 20 de régulation de la première boucle 14 de refroidissement est un thermostat (ou clapet thermostatique).
  • Le thermostat est par exemple du type passif, c'est-à-dire commandé en ouverture par le liquide de refroidissement lorsqu'une température de seuil donnée est atteinte. En variante, le thermostat est piloté pour pouvoir être commandé en ouverture pour plus d'une température de seuil.
  • Les moyens 20 de régulation sont agencés à la jonction de la première conduite 18 avec une deuxième conduite 22 dans laquelle est agencé un radiateur 24 de refroidissement.
  • Avantageusement, la première boucle 14 de refroidissement comporte une conduite 26 de dérivation, dite de by-pass, ladite conduite 26 de dérivation étant raccordée à la deuxième conduite 22 respectivement en amont et en aval du radiateur 24 de refroidissement.
  • De préférence, la conduite 26 de dérivation comporte un bocal 28 de dégazage.
  • Le circuit 10 de refroidissement comporte une deuxième boucle 30 de chauffage comportant au moins une conduite 32 principale dans laquelle est agencé un aérotherme 34.
  • La deuxième boucle 30 de chauffage est reliée sélectivement à ladite première boucle 14, notamment par l'intermédiaire des moyens 20 de régulation.
  • La conduite 32 principale de la deuxième boucle 30 de chauffage se raccorde à la première conduite 18 de la première boucle 14, respectivement au niveau des moyens 20 de régulation formés par le thermostat et en amont de la pompe 16.
  • La deuxième boucle 30 de chauffage comporte au moins une première conduite 36 et une deuxième conduite 38 de liaison avec une troisième boucle 40 de refroidissement des gaz d'échappement.
  • La troisième boucle 40 de refroidissement des gaz d'échappement est associée au circuit (non représenté) de recirculation de gaz d'échappement équipant le moteur 12.
  • La troisième boucle 40 de refroidissement des gaz d'échappement comporte au moins un échangeur 42 thermique pour refroidir les gaz d'échappement dudit circuit de recirculation.
  • Selon l'invention, la troisième boucle 40 de refroidissement des gaz d'échappement comporte au moins une pompe 44 et des moyens 46 de chauffage aptes à chauffer le liquide de refroidissement circulant dans ladite troisième boucle.
  • La pompe 44 de la troisième boucle 40 est commandée sélectivement entre un état de veille et un état de marche dans lequel la pompe 44 assure une circulation du liquide de refroidissement au moins dans la troisième boucle 40 de refroidissement des gaz d'échappement.
  • Les moyens 46 de chauffage de la troisième boucle 40 de refroidissement des gaz d'échappement sont commandés sélectivement entre un état inactif et un état actif dans lequel lesdits moyens 46 de chauffage chauffent le liquide de refroidissement.
  • Les moyens 46 de chauffage sont destinés à transférer des calories au liquide de refroidissement de la troisième boucle 40 de manière à en augmenter la température.
  • Grâce aux moyens 46 de chauffage, il est possible d'accélérer la montée en température du liquide de refroidissement et ce faisant d'utiliser plus rapidement l'échangeur thermique 42 pour refroidir au moins une partie des gaz d'échappement mis en recirculation par l'intermédiaire du circuit EGR.
  • Selon l'invention, les moyens 46 de chauffage de la troisième boucle 40 sont choisis parmi un thermoplongeur ou un réchauffeur électrique.
  • De préférence, les moyens 46 de chauffage de la troisième boucle 40 comportent au moins un thermoplongeur.
  • Dans un exemple qui ne représente pas l'invention, les moyens 46 de chauffage pourraient également être constitués par un dispositif de récupération de chaleur du type « EHRS » acronyme pour (« Energy Recovery Heat System ») en anglais.
  • La troisième boucle 40 de refroidissement des gaz d'échappement comporte des moyens 48 de contrôle qui sont commandés sélectivement pour isoler la troisième boucle 40 par rapport au reste du circuit 10 de refroidissement, notamment par rapport à la partie à laquelle la troisième boucle 40 est raccordée.
  • Selon l'invention, les moyens 48 de contrôle de la troisième boucle 40 sont commandés sélectivement entre au moins :
    • une position de fermeture dans laquelle lesdits moyens 48 de contrôle isolent la troisième boucle 40 du reste du circuit 10 de refroidissement de sorte que la troisième boucle 40 fonctionne en boucle fermée,
    • une position d'ouverture dans laquelle la troisième boucle 40 de refroidissement des gaz d'échappement est mise en relation fluidique avec au moins une autre boucle du circuit de refroidissement, et une position intermédiaire entre lesdites positions d'ouverture et de fermeture.
  • De préférence, les moyens 48 de contrôle sont constitués par au moins une vanne, telle qu'une vanne trois voies.
  • Avantageusement, les moyens 48 de contrôle sont susceptibles d'occuper successivement plusieurs positions intermédiaires pour établir progressivement une mise en communication de la troisième boucle 40 avec le circuit 10 de refroidissement après que ladite troisième boucle 40 ait été isolée pour fonctionner en boucle fermée.
  • En variante, les moyens 48 de contrôle sont constitués par un thermostat, piloté ou non en ouverture, ou encore tout autre moyen de contrôle équivalent.
  • Le circuit 10 de refroidissement comporte des moyens de mesure de température pour mesurer la température du liquide de refroidissement dans la troisième boucle 40 et dans la première boucle 14 et/ou la deuxième boucle 30.
  • La troisième boucle 40 de refroidissement des gaz d'échappement comporte des moyens 50 de mesure de température, tels qu'au moins un capteur, pour mesurer la température du liquide de refroidissement circulant dans ladite troisième boucle 40.
  • De préférence, les moyens 50 de mesure de température associés à ladite troisième boucle 40 sont agencés en amont de l'échangeur thermique 42 suivant le sens de circulation du liquide de refroidissement.
  • Avantageusement, le circuit 10 de refroidissement comporte des moyens 52 de mesure de température, tels qu'au moins un capteur, pour mesurer la température du liquide de refroidissement dans au moins l'une desdites première et deuxième boucle.
  • De préférence, les moyens 52 de mesure de température sont agencés dans la première conduite 18, en aval du moteur 12.
  • Les moyens 52 de mesure de température sont aptes à mesurer la température du liquide de refroidissement circulant dans la première conduite 18 qui est reliée d'une part à la deuxième boucle 30 de chauffage et, d'autre part, sélectivement à la première boucle 14 de refroidissement en fonction de la position des moyens 20 de régulation.
  • Dans ce premier mode de réalisation, la troisième boucle 40 de refroidissement des gaz d'échappement est raccordée sélectivement à la deuxième boucle 30 de chauffage par l'intermédiaire desdites première conduite 36 et la deuxième conduite 38 de liaison.
  • La troisième boucle 40 de refroidissement des gaz d'échappement est destinée à fonctionner soit en boucle fermée, soit en boucle ouverte lorsque ladite troisième boucle 40 est en communication totale ou partielle avec la deuxième boucle 30 de chauffage.
  • On décrira maintenant le fonctionnement d'un circuit 10 de refroidissement selon le premier mode de réalisation pour un moteur 12 à combustion interne équipé d'un circuit EGR.
  • L'invention concerne également un procédé de commande d'un circuit 10 de refroidissement pour un moteur 12 à combustion interne équipé d'un circuit EGR.
  • Sur les figures 2 à 4, certaines parties du circuit 10 de refroidissement ont été représentées avec un trait plus épais afin de faciliter la compréhension en illustrant la circulation du liquide de refroidissement lors des différentes phases de fonctionnement.
  • Tel qu'expliqué en préambule, les conditions de fonctionnement les plus critiques correspondent à une utilisation à basses températures lorsque la température extérieure et/ou celle du liquide de refroidissement est inférieure à 0°C.
  • De telles conditions se rencontrent notamment en hiver et lors d'un démarrage à froid du moteur 12.
  • Le procédé de commande comporte au moins une étape de comparaison de la température T du liquide de refroidissement avec une première température TS1 de seuil, préférentiellement la température T du liquide de refroidissement de la troisième boucle 40 de refroidissement.
  • Dans l'exemple illustré par la figure 5, la valeur de la deuxième température de seuil TS1 est d'environ 20°C.
  • En variante, la température T du liquide de refroidissement est mesurée ailleurs dans le circuit 10 de refroidissement.
  • La température T du liquide de refroidissement de la troisième boucle 40 de refroidissement est avantageusement déterminée par les moyens 50 de mesure de température.
  • La première température TS1 de seuil correspond à une température de référence à partir de laquelle l'échangeur thermique 42 est utilisé pour refroidir les gaz d'échappement dudit circuit de recirculation des gaz d'échappement.
  • Lorsque la température T du liquide de refroidissement est supérieure ou égale à ladite première température TS1 de seuil, on commande alors les moyens 48 de contrôle en position ouverte ainsi que le circuit EGR de manière que l'échangeur thermique 42 de la troisième boucle 40 soit traversé par les gaz d'échappement en recirculation afin de les refroidir.
  • En revanche, lorsque la température T du liquide de refroidissement dans la troisième boucle 40 de refroidissement est inférieure à première température TS1 de seuil, l'échangeur thermique 42 de la troisième boucle 40 n'est pas utilisé pour refroidir les gaz d'échappement.
  • Tel sera en outre le cas dans les conditions de basses températures, typiquement hivernales, l'échangeur thermique 42 n'étant alors préférentiellement pas utilisé pour refroidir les gaz d'échappement du circuit EGR.
  • En effet, l'utilisation de l'échangeur thermique 42 dans de telles conditions aurait pour conséquence d'engendrer des problèmes comme le phénomène de laquage (encrassement) ou de corrosion dans le circuit EGR.
  • En l'absence d'utilisation du circuit EGR avec l'échangeur thermique 42, la quantité de polluants et tout particulièrement d'oxydes d'azote (NOx) alors émise par le moteur 12 est par comparaison supérieure à celle obtenue lorsque l'échangeur thermique 42 est utilisé pour refroidir les gaz d'échappement.
  • Pour y remédier, l'invention propose d'accélérer la montée en température du liquide de refroidissement circulant dans la troisième boucle 40 de refroidissement pour pouvoir utiliser plus rapidement l'échangeur thermique 42 et donc le circuit EGR de manière à réduire les émissions d'oxydes d'azote (NOx).
  • Lorsque la température T du liquide de refroidissement est inférieure à ladite première température TS1 de seuil, le procédé de commande comporte une étape de commande consistant à commander au moins les moyens 48 de contrôle en position de fermeture.
  • La commande des moyens 48 de contrôle en position de fermeture a pour conséquence d'isoler la troisième boucle 40 de refroidissement par rapport au reste du circuit 10 de refroidissement.
  • Les moyens 46 de chauffage sont alors commandés dans un état actif pour chauffer le liquide de refroidissement afin d'en augmenter la température T et cela jusqu'à atteindre au moins ladite première température TS1 de seuil.
  • La pompe 44 est commandée dans un état de marche pour assurer une circulation du liquide de refroidissement dans la troisième boucle 40 de refroidissement qui fonctionne en boucle fermée.
  • Dans une première phase de fonctionnement, la troisième boucle 40 est isolée temporairement pour former une boucle fermée de manière à y accélérer la montée en température du liquide de refroidissement grâce aux moyens 46 de chauffage.
  • Avantageusement, les calories délivrées par les moyens 46 de chauffage sont utilisées uniquement pour chauffer le liquide de refroidissement de la troisième boucle 40, indépendamment du reste du circuit 10 de refroidissement.
  • Grâce à cette accélération de la montée en température du liquide de refroidissement dans la troisième boucle 40, ledit liquide de refroidissement va atteindre plus rapidement la première température TS1 de seuil.
  • Ainsi, l'échangeur thermique 42 va pouvoir être utilisé plus rapidement pour refroidir les gaz d'échappement mis en recirculation par l'intermédiaire du circuit de recirculation des gaz d'échappement équipant le moteur 12.
  • Avantageusement, le circuit de recirculation des gaz d'échappement est alors également utilisé plus rapidement ce qui s'accompagne, selon le but recherché, d'une limitation des émissions de polluants tels que les oxydes d'azote (NOx).
  • En comparant respectivement les courbes CEGR et CMOT représentée sur la figure 5, on constate que la montée en température du liquide de refroidissement dans la troisième boucle 40 de refroidissement s'effectue plus rapidement que dans le reste du circuit 10, ici dans la conduite 18 de la première boucle comportant les moyens 52 de mesure de température.
  • Initialement, la vanne formant les moyens 48 de contrôle étant en position de fermeture, la courbe Cv correspondant au pourcentage (%) d'ouverture de la vanne est à une valeur nulle, égale à zéro.
  • La température du liquide de refroidissement dans la troisième boucle 40 de refroidissement va croître jusqu'à atteindre au moins la première température TS1 de seuil.
  • Dans une deuxième phase de fonctionnement, lorsque la température T du liquide de refroidissement est au moins égale à ladite première température TS1 de seuil, le procédé de commande comporte au moins une étape consistant à commander le circuit de recirculation de gaz d'échappement équipant le moteur 12 afin d'établir une circulation desdits gaz d'échappement à travers l'échangeur thermique 42 de la troisième boucle 40 pour refroidir les gaz d'échappement en recirculation.
  • De préférence, lorsque la température T du liquide de refroidissement est au moins égale à ladite première température TS1 de seuil, le procédé de commande comporte une étape de commande consistant à commander au moins les moyens 46 de chauffage dans un état inactif.
  • Le liquide de refroidissement cesse alors d'être chauffé avec les moyens 46 de chauffage.
  • La température T du liquide de refroidissement va continuer d'augmenter car les gaz d'échappement refroidis dans l'échangeur thermique 42 lui transfèrent alors des calories.
  • En variante, lorsque la température T du liquide de refroidissement est au moins égale à ladite première température TS1 de seuil, le procédé de commande comporte une étape de commande consistant à maintenir les moyens 46 de chauffage dans un état actif.
  • Dans cette variante, on continue donc de chauffer le liquide de refroidissement avec les moyens 46 de chauffage, par exemple pendant au moins une durée déterminée ou jusqu'à ce que la température du liquide de refroidissement atteigne une valeur donnée.
  • A titre d'exemple non limitatif, ladite valeur donnée est celle d'une deuxième température de seuil TS2.
  • Le liquide de refroidissement de la troisième boucle 40 est alors respectivement chauffé par les moyens 46 de chauffage et par les gaz d'échappement du circuit EGR qui traversent l'échangeur thermique 42 pour être refroidis.
  • Le circuit 10 de refroidissement débute une troisième phase de fonctionnement lorsque la température T du liquide de refroidissement est au moins égale à une deuxième température TS2 de seuil.
  • Dans l'exemple illustré par la figure 5, la valeur de la deuxième température de seuil TS2 est d'environ 50°C.
  • Tel qu'illustré par la figure 3, le procédé de commande comporte alors préférentiellement une étape de commande consistant à commander au moins les moyens 48 de contrôle dans au moins une position intermédiaire pour mettre la troisième boucle 40 de refroidissement partiellement en communication avec au moins une autre boucle du circuit 10 de refroidissement.
  • Dans le premier mode de réalisation, la troisième boucle 40 de refroidissement est mise progressivement en communication avec la deuxième boucle 30 de chauffage.
  • Le liquide de refroidissement de la troisième boucle 40 se mélange avec du liquide de refroidissement de la deuxième boucle 30 de chauffage.
  • La température du liquide de refroidissement de la deuxième boucle 30 de chauffage est inférieure à la température du liquide de refroidissement de la troisième boucle 40, c'est à dire inférieure à ladite deuxième température TS2 de seuil.
  • Le liquide de refroidissement de la troisième boucle 40 va donc transférer, vers la deuxième boucle 30 de chauffage comportant l'aérotherme 34, les calories absorbées à travers l'échangeur thermique 42 lors du refroidissement des gaz d'échappement du circuit EGR.
  • Avantageusement, l'augmentation de la température du liquide de refroidissement est bénéfique pour le moteur 12 en termes de consommation car cela participe à réduire les frottements et est susceptible d'apporter également un confort thermique en cas de demande.
  • Tel qu'illustré sur la figure 5, les moyens 48 de contrôle, avantageusement formés par la vanne, sont commandés pour s'ouvrir partiellement et permettre une circulation progressive à travers la première conduite 36 de liaison, de la troisième boucle 40 vers la deuxième boucle 30 de chauffage.
  • Après avoir atteint la deuxième température TS2 de seuil, la température T du liquide de refroidissement continue de croître.
  • Tel qu'illustré sur la figure 4, le procédé de commande comporte alors une étape de commande consistant à commander les moyens 48 de contrôle en position d'ouverture pour mettre totalement la troisième boucle 40 de refroidissement en relation fluidique avec au moins une autre boucle du circuit de refroidissement.
  • Le liquide de refroidissement circulant dans la troisième boucle 40 de refroidissement des gaz d'échappement est alors celui circulant dans le reste du circuit 10 de refroidissement de sorte que sa montée en température se poursuit avec le fonctionnement du moteur 12.
  • Pour le reste, le fonctionnement du circuit 10 de refroidissement s'effectue de manière conventionnelle avec, lorsque la température du liquide de refroidissement atteint une valeur donnée, l'ouverture des moyens 20 de régulation pour assurer une circulation du liquide de refroidissement à travers au moins le radiateur 24 de refroidissement.
  • On a représenté sur la figure 6, un deuxième mode de réalisation d'un circuit 10 de refroidissement selon l'invention.
  • Ce deuxième mode de réalisation sera décrit ci-après par comparaison avec le premier mode de réalisation, les moyens désignés par les mêmes références étant identiques ou similaires à ceux décrits précédemment pour les figures 1 à 4.
  • Dans ce deuxième mode de réalisation, le circuit 10 de refroidissement comporte une première boucle 14 de refroidissement associée au moteur 12 qui diffère de celle du premier mode de réalisation.
  • En effet, la première boucle 14 de refroidissement associée au moteur 12 comporte au moins une première branche 14A, dite haute température (similaire à la première boucle de refroidissement décrite précédemment), et comporte en plus une deuxième branche 14B, dite basse température.
  • Dans ce qui suit, les termes « haute température » désigne une partie du circuit de refroidissement dans laquelle le liquide de refroidissement circule à une température qui est supérieure à celle du liquide de refroidissement circulant dans un autre partie du circuit de refroidissement, alors qualifié par comparaison de « basse température ».
  • La première branche 14A comporte au moins le radiateur 24 de refroidissement, dit radiateur haute température (ou HT).
  • La deuxième branche 14B comporte au moins un autre radiateur 54 de refroidissement, dit radiateur basse température (ou BT).
  • Tel qu'illustré par la figure 6, la troisième boucle 40 de refroidissement des gaz d'échappement est ici raccordée à la deuxième branche 14B basse température de la première boucle 14 de refroidissement.
  • La deuxième branche 14B basse température comporte au moins une conduite 56 dans laquelle est agencé le radiateur 54 de refroidissement.
  • La conduite 56 est raccordée à une extrémité, en aval, à la troisième boucle 40 de refroidissement, de préférence au niveau des moyens 48 de contrôle.
  • Selon une caractéristique de ce deuxième mode de réalisation, la première branche 14A haute température et la deuxième branche 14B basse température de la première boucle 14 de refroidissement sont raccordées, reliées fluidiquement l'une à l'autre.
  • La conduite 56 est raccordée à l'autre extrémité, en amont, à la deuxième conduite 22 de la première branche 14A haute température, de préférence en aval du radiateur 24 de refroidissement haute température.
  • La troisième boucle 40 de refroidissement des gaz d'échappement est raccordée au reste du circuit 10 de refroidissement par la conduite 56 communiquant avec la deuxième branche 14B d'une part et par une conduite 58, d'autre part.
  • La conduite 58 est raccordée à la deuxième conduite 22 du la première branche 14A de la première boucle 14 de refroidissement. La conduite 58 est celle par laquelle s'effectue le retour du liquide de refroidissement, lorsque la troisième boucle 40 ne fonctionne pas en boucle fermée.
  • Les phases de fonctionnement de la troisième boucle 40 de refroidissement des gaz d'échappement dans ce deuxième mode de réalisation sont analogues à celles décrites pour le premier mode de réalisation.
  • Le premier mode de réalisation illustré aux figures 1 à 4 et le deuxième de réalisation de la figure 6 sont des exemples non limitatifs d'implantation d'une boucle de refroidissement des gaz d'échappement associée à un circuit EGR d'un moteur 12 à combustion interne.
  • On a représenté à la figure 7 une variante de réalisation du deuxième mode de réalisation qui vient d'être décrit.
  • Par comparaison avec ce deuxième mode de réalisation illustré à la figure 6, la première branche 14A haute température et la deuxième branche 14B basse température de la première boucle 14 de refroidissement sont ici indépendantes l'une de l'autre.
  • En effet, une partie de la conduite 56 raccorde l'entrée du radiateur 54 de refroidissement basse température à la troisième boucle 40 tandis que l'autre partie raccorde comme précédemment la sortie du radiateur 54 à la troisième boucle 40, ici au niveau des moyens 48 de contrôle.
  • Dans une telle variante de réalisation, la température maximale atteinte par le liquide de refroidissement circulant dans la deuxième branche 14B basse température de la première boucle 14 et dans la troisième boucle 40 sera avantageusement inférieure à la température maximale que peut atteindre le liquide de refroidissement dans la première branche 14A haute température.

Claims (11)

  1. Circuit (10) de refroidissement pour un moteur (12) à combustion interne équipé d'un circuit de recirculation de gaz d'échappement, dans lequel est destiné à circuler un liquide refroidissement, ledit circuit (10) de refroidissement comportant au moins :
    - une première boucle (14) de refroidissement associée au moteur (12) qui comporte au moins une pompe (16), des moyens (20) de régulation de la circulation du liquide de refroidissement et un radiateur (24) de refroidissement,
    - une deuxième boucle (30) de chauffage qui est reliée sélectivement à ladite première boucle (14) par lesdits moyens (20) de régulation et qui comporte au moins un aérotherme (34), et
    - une troisième boucle (40) de refroidissement des gaz d'échappement qui, associée audit circuit de recirculation de gaz d'échappement, comporte au moins un échangeur thermique (42) pour refroidir les gaz d'échappement dudit circuit de recirculation,
    caractérisé en ce que ladite troisième boucle (40) de refroidissement des gaz d'échappement comporte au moins une pompe (44), des moyens (46) de chauffage constitués par un thermoplongeur ou un réchauffeur électrique aptes à être commandés sélectivement entre un état inactif et un état actif afin de chauffer le liquide de refroidissement circulant dans ladite troisième boucle (40), et des moyens (48) de contrôle apte à être commandés sélectivement entre :
    - une position de fermeture dans laquelle les moyens de chauffage sont commandés dans un état actif et lesdits moyens (48) de contrôle isolent la troisième boucle (40) du reste du circuit (10) de refroidissement de sorte que la troisième boucle (40) fonctionne en boucle fermée, et
    - une position d'ouverture dans laquelle la troisième boucle (40) de refroidissement des gaz d'échappement est mise en communication avec au moins une autre boucle (30, 10) du circuit (10) de refroidissement, et
    une position intermédiaire entre lesdites positions d'ouverture et de fermeture.
  2. Circuit de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit (10) de refroidissement comporte des moyens (50, 52) de mesure de la température pour mesurer la température du liquide de refroidissement dans la troisième boucle (40) ainsi que dans la première boucle (14) et/ou la deuxième boucle (20).
  3. Circuit de refroidissement selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la première boucle (14) de refroidissement associée au moteur (12) comporte au moins une première branche (14A), dite haute température, comportant au moins le radiateur (24) de refroidissement, et une deuxième branche (14B), dite basse température, comportant au moins un autre radiateur (54) de refroidissement, caractérisé en ce que la troisième boucle (40) de refroidissement des gaz d'échappement est raccordée à la deuxième branche (14B) basse température de la première boucle (14) de refroidissement.
  4. Circuit de refroidissement selon la revendication 3, caractérisé en ce que la première branche (14A) haute température et la deuxième branche (14B) basse température de la première boucle (14) de refroidissement sont raccordées l'une à l'autre.
  5. Circuit de refroidissement selon la revendication 3, caractérisé en ce que la première branche (14A) haute température et la deuxième branche (14B) basse température de la première boucle (14) de refroidissement sont indépendantes l'une de l'autre.
  6. Procédé de commande d'un circuit (10) de refroidissement pour un moteur (12) à combustion interne selon l'une quelconque des revendications précédentes,
    ledit circuit (10) de refroidissement comportant au moins des moyens (50) de mesure de la température apte à mesurer la température du liquide de refroidissement dans la troisième boucle (40), un comparateur de températures, ladite troisième boucle (40) comportant une pompe (44), des moyens (48) de contrôle aptes à être placés dans au moins une position d'ouverture ou dans une position de fermeture, des moyens (46) de chauffage commandés sélectivement entre un état actif et un état inactif, caractérisé en ce que ledit procédé de commande comporte au moins :
    - une étape de comparaison de la température du liquide de refroidissement de la troisième boucle (40) de refroidissement avec une première température (TS1) de seuil,
    - une étape de commande qui consiste, lorsque la température (T) du liquide de refroidissement est inférieure à ladite première température (TS1) de seuil, à commander au moins :
    • les moyens (48) de contrôle en position de fermeture pour isoler la troisième boucle (40) de refroidissement par rapport au reste du circuit (10) de refroidissement,
    • les moyens (46) de chauffage dans ledit état actif pour chauffer le liquide de refroidissement afin d'en augmenter la température jusqu'à atteindre au moins ladite première température (TS1) de seuil ; et
    • la pompe (44) dans un état de marche pour assurer une circulation du liquide de refroidissement dans la troisième boucle (40) de refroidissement fonctionnant en boucle fermée.
  7. Procédé de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce que le procédé de commande comporte au moins une étape de commande consistant, lorsque la température (T) du liquide de refroidissement est au moins égale à ladite première température (TS1) de seuil, à commander le circuit de recirculation de gaz d'échappement équipant le moteur pour établir une circulation desdits gaz d'échappement à travers l'échangeur thermique (42) de la troisième boucle (40) afin de refroidir les gaz d'échappement en recirculation.
  8. Procédé de commande selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que, lorsque la température (T) du liquide de refroidissement est au moins égale à ladite première température (TS1) de seuil, le procédé de commande comporte une étape de commande consistant à commander au moins les moyens (46) de chauffage dans ledit état inactif pour arrêter de chauffer le liquide de refroidissement.
  9. Procédé de commande selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que, lorsque la température (T) du liquide de refroidissement est au moins égale à ladite première température (TS1) de seuil, le procédé de commande comporte une étape de commande consistant à commander au moins les moyens (46) de chauffage dans ledit état actif pour continuer à chauffer le liquide de refroidissement pendant une durée déterminée ou jusqu'à ce que la température (T) du liquide de refroidissement atteigne une valeur donnée, telle qu'une deuxième température (TS2) de seuil supérieure à la première température (TS1) de seuil.
  10. Procédé de commande selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que, lorsque la température (T) du liquide de refroidissement est au moins égale à une deuxième température (TS2) de seuil supérieure à la première température (TS1) de seuil, le procédé de commande comporte une étape de commande consistant au moins à commander les moyens (48) de contrôle dans une position intermédiaire entre lesdites positions d'ouverture totale et de fermeture pour mettre la troisième boucle (40) de refroidissement partiellement en communication avec au moins une autre boucle (30, 14B) du circuit de refroidissement.
  11. Procédé de commande selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que, lorsque la température (T) du liquide de refroidissement est au moins égale à une deuxième température (TS2) de seuil supérieure à la première température (TS1) de seuil, le procédé de commande comporte une étape de commande consistant au moins à commander les moyens (48) de contrôle en position d'ouverture pour mettre totalement la troisième boucle (40) de refroidissement en communication avec au moins une autre boucle (20, 14B) du circuit de refroidissement.
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