FR2519694A1 - Circuit hydraulique economique pour le refroidissement d'un moteur a combustion interne de vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
CIRCUIT HYDRAULIQUE ECONOMIQUE POUR LE REFROIDISSEMENT D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE DE VEHICULE AUTOMOBILE. LE CIRCUIT COMPORTE UNE POMPE PRIMAIRE P A FONCTIONNEMENT PERMANENT ET DE PETITE PUISSANCE ET UNE POMPE SECONDAIRE S DE PLUS FORTE PUISSANCE QUE LA POMPE PRIMAIRE P ET A FONCTIONNEMENT INTERMITTENT. LA POMPE SECONDAIRE S EST MISE EN JEU EN REPONSE A UN ETAT D'AU MOINS UN FACTEUR QUI REFLETE UN BESOIN DE REFROIDISSEMENT ACCRU, PAR EXEMPLE LA TEMPERATURE EN UN POINT 24 DU MOTEUR M. APPLICATIONS : REFROIDISSEMENT DES MOTEURS A COMBUSTION INTERNE DES VEHICULES AUTOMOBILES.
Description
La présente invention se rapporte à un circuit hydraulique pour le refroidissement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, ce circuit traversant ledit moteur et un échangeur thermique et ayant des moyens de pompe.
En général, les moyens de pompe consistent en une pompe entrainée par le moteur du véhicule à une vitesse proportionnelle à celle de ce moteur. I1 en résulte une dépense d'énergie qui est parfois inutilement élevée, par exemple lorsque le véhicule roule à grande vitesse en régime établi, en plaine ou en descente. Par ailleurs, le refroidissement peut être insuffisant lorsque le véhicule est à l'arrêt et que le moteur tourne au ralenti, ce qui est particulièrement gênant si cette circonstance se produit alors que le moteur est très chaud.
En outre, la pompe entraînée par le moteur à une vitesse qui est indépendante de la température du moteur, ne permet, au mieux, de maintenir la température du moteur qu'entre une limite inférieure, à la sortie du moteur, et une limite supérieure, à l'entrée du moteur, qui présentent entre elles un écart important, par exemple de l'ordre de 20 à 400C De ce fait, la température du moteur n'est pas fixée d'une manière précise, ce qui oblige à prévoir un refroidissement plus fort donc moins économique, sans réelle utilité pour le moteur et même plutôt défavorable à son rendement, uniquement pour éviter les risques d'ébullition du liquide de refroidissement.
De plus, une telle imprécision de la température du moteur nuit à l'obtention de conditions optima de réglage de la combustion et de l'allumage du moteur.
On pourrait sans doute entraîner la pompe du circuit de refroidissement par un moteur électrique dont la vitesse dépend de la température du circuit de refroidissement. Mais, si ce moteur électrique est tel que le refroidissement soit assuré dans tous les cas, même à pleine charge, sa puissance doit être prévue très importante, de l'ordre d'un kilowatt, ce qui rend son prix de revient prohibitif et les conditions de régulation difficiles.
La présente invention a pour objet un-circuit hydraulique pour le refroidissement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, du type indiqué ci-dessus, qui est exempt de ces inconvénients et dans lequel le moteur est re froidi dans d'excellentes conditions et d'une manière économique, en toutes circonstances.
Suivant l'invention, ce circuit est caractérisé en ce que les moyens de pompe comportent, d'une part, une pompe primaire à fonctionnement permanent et, d'autre part, une pompe secondaire de plus forte puissance que la pompe primaire et à. fonctionnement intermittent, ladite pompe secondaire étant mise en jeu en réponse à un état d'au moins un facteur qui reflète un besoin de refroidissement accrû.
La pompe primaire à fonctionnement permanent est prévue avec une très petite puissance, par exemple de l'ordre de 100 Watts. Elle est avantageusement entraînée par un petit moteur électrique dont la puissance est comparable à celle d'un moteur d'essuie-glace. Ce moteur peut être préau à vitesse constante, et, dans ce cas, le circuit comporte avantageusement une vanne thermostatique qui présente une ouverture d'autant plus grande que la température du circuit est plus forte.
Le moteur électrique pour l'entrainement de la pompe primaire à fonctionnement permanent peut egalement être prévu dans de bonnes conditions en raison de sa faible puissance avec ane vitesse variable en fonction d'un ou plusieurs facteurs prédéterminés, par exemple en fonction de la température du moteur.
La pompe secondaire dont la puissance est plus forte que celle de la pompe primaire est avantageusement prévue entraînée par le moteur du véhicule, ceci par l'intermédiaire d'un embrayage qui est engagé lorsque la température du moteur du véhicule dépasse un seuil prédéterminé.
Ainsi, lorsque les conditions de charge ne sont pas sévères, le refroidissement est assuré seulement par la petite pompe primaire à fonctionnement permanent et ce n'est que lorsque les conditions de charge deviennent plus difficiles que la pompe secondaire à fonctionnement intermittent intervient en superposant son action à celle de la petite pompe primaire.
Pour fixer les idées la puissance de la pompe secondaire à fonctionnement intermittent peut être de l'ordre de trois à quinze fois la puissance de la pompe primaire et par exemple avoir une puissance d'environ 300 Watts à 1500 Watts.
Il résulte de la disposition selon l'invention d'abord une économie importante d'énergie. Mais, de plus, les conditions de refroidissement du moteur restent excellentes, même lorsque le véhicule est à l'arrêt et que le moteur tourne au ralenti alors qu'il a été porté à une température élevée. En effet, la pompe à fonctionnement permanent assure alors le refroidissement nécessaire dans de bonnes conditions.
En outre, l'agencement suivant l'invention a pour résultat de permettre un refroidissement régulé dans des conditions favorables où la différence des températures à l'entre et à la sortie du moteur est réduite et est de l'ordre de quelques degrés seulement Par conséquent, la température du moteur peut être fixée d'une manière précise Ceci permet de prévoir cette température avec une valeur relativement élevée, par exemple 1050qui est favorable au rendement du moteur et permet un refroidissement moins intensif donc économique, sans risque d'ébullition du liquide de refroidissement, tandis que les conditions de réglage de la combustion et de l'allumage du moteur sont considérablement améliorées.
Dans une forme d'exécution, la pompe primaire et la pompe secondaire sont montées en parallèle dans le circuit.
Dans ce cas, la pompe secondaire est avantageusement dotée d' un clapet anti-retour. En variante, la pompe primaire et la pompe secondaire sont montées en série dans le circuit.
De préférence, le circuit comporte, en dérivation avec le moteur du véhicule et les pompes, une branche de chauffage de l'habitacle du véhicule et également une branche, à débit réduit, pour le réchauffage du carburateur du moteur du véhicule.
Des formes d'exécution de l'invention sont ci-après décrites, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels
la figure 1 est un schéma d'un circuit hydraulique suivant l'invention pour le refroidissement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, la pompe primaire et la pompe secondaire étant montées en parallèle;
la figure 2 est une vue d'un clapet anti-retour associé à la pompe secondaire, en position quverte;
la figure 3 est une vue analogue à la figure 2, mais dans laquelle le clapet anti-retour est en position fermée;
les figures 4, 5 et 6 sont des schémas analogues à celui de la figure 1 mais concernent trois variantes, respectivement.
la figure 1 est un schéma d'un circuit hydraulique suivant l'invention pour le refroidissement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, la pompe primaire et la pompe secondaire étant montées en parallèle;
la figure 2 est une vue d'un clapet anti-retour associé à la pompe secondaire, en position quverte;
la figure 3 est une vue analogue à la figure 2, mais dans laquelle le clapet anti-retour est en position fermée;
les figures 4, 5 et 6 sont des schémas analogues à celui de la figure 1 mais concernent trois variantes, respectivement.
On se référera d'abord aux figures 1 à 3, qui concernent un circuit hydraulique de refroidissement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile. On voit à la figure 1, en M le moteur à combustion interne du véhicule automobile et en C le carburateur de ce moteur. Le circuit hydraulique de refroidissement du moteur M comporte un conduit 10 qui entre en 11 dans le moteur M et qui sort de ce moteur M en 12. Le conduit 10 comporte, à l'aval de la sortie 12, une vanne thermostatique 13. Cette vanne thermostatique 13 est sensible à la température du liquide de refroidissement dans le conduit 10 et a une ouverture qui est d'autant plus grande que cette température est elle-même plus forte.
A l'aval de la vanne thermostatique 13, le conduit 10 comporte un échangeur thermique tel qu'un radiateur 14 qui est exposé à l'air extérieur et qui est également associé à un ventilateur 15.
A l'aval du radiateur 14, le conduit 10 comporte deux pompes P et S montées en parallèle.
La pompe P est une pompe primaire à fonctionnement permanent et de faible puissance par exemple de l'ordre de 100
Watts, tandis que la pompe S est une pompe secondaire à fonctionnement intermittent et à plus forte puissance par exemple de l'ordre de 300 à 1500 Watts. La pompe secondaire S est associée à un clapet anti-retour 16 qui empêche le liquide issu de la pompe primaire P de refluer vers la pompe S. Les deux pompes P et S alimentent en parallèle l'entrée 11 du moteur M.
Watts, tandis que la pompe S est une pompe secondaire à fonctionnement intermittent et à plus forte puissance par exemple de l'ordre de 300 à 1500 Watts. La pompe secondaire S est associée à un clapet anti-retour 16 qui empêche le liquide issu de la pompe primaire P de refluer vers la pompe S. Les deux pompes P et S alimentent en parallèle l'entrée 11 du moteur M.
On voit plus en détail aux figures 2 et 3 le clapet 16 qui comporte une membrane 17 adaptée à se soulever (figure 2) lorsque le liquide est refoulé de la pompe S vers l'entrée 11 et qui se referme (figure 3) pour empêcher le liquide refoulé de la pompe P de remonter vers la pompe S.
La pompe P est entraînée en rotation par un moteur électrique. 18 qui, dans l'exemple de la figure 1, est à vitesse constante.
La pompe secondaire S est entraînée mécaniquement par le moteur M par l'intermédiaire d'une transmission à poulies 19 et 20 et courroie 21, ainsi que par l'intermédiaire d'un embrayage 22.
Cet embrayage 22 est engagé lorsque la température du moteur M dépasse un seuil prédéterminé, par exemple 1050C. A cet effet, l'embrayage 22 est asservi à une commande 23 qui est elle-même sensible à la température en un point de détection 24 convenablement choisi en un emplacement du moteur situé près de la culasse où peuvent apparaître des points chauds.
Le circuit hydraulique de refroidissement du moteur M comporte également, en dérivation avec le moteur M et les pompes P et S, d'une part une branche 25 de chauffage de 1' habitacle du véhicule, et d'autre part une branche 26, à débit réduit, pour le réchauffage du carburateur C du moteur M.
La branche 25 comporte un bouton 27 de réglage du débit à la disposition de l'usager et également un radiateur 28 associé à un ventilateur 29. La branche 26 de réchauffage du carburateur C comporte un étranglement ou orifice calibré 30 qui permet de faire passer dans la branche 26 un débit permanent et très réduit.
Lorsque les conditions de refroidissement du moteur sont favorables, par exemple lorsque le véhicule roule à grande vitesse en plaine, la température du moteur M au point 24 est en dessous du seuil prédéterminé de 1050C, et l'embrayage 22 est désengagé. Seule la pompe primaire P à fonctionnement permanent intervient pour faire circuler le liquide dans le conduit de refroidissement 10.
Lorsque les conditions de charge sont plus difficiles, par exemple lorsque le véhicule monte une longue rampe, la température du moteur M au point 24 augmente au-dessus du seuil de 1050C, ce qui a pour effet d'engager l'embrayage 22.
Dès lors, la pompe secondaire S est mise en marche et superpose son action à celle de la pompe primaire P. On assure ainsi un refroidissement accrû du moteur M.
Lorsque le véhicule est à l'arrêt, avec le moteur au ralenti, un refroidissement efficace du moteur est assuré par la pompe primaire P qui fonctionne d'une manière permanente.
On appréciera que la disposition selon l'invention est économique du double point de vue du prix de l'installation et de la dépense d'énergie. Les conditions de refroidissement sont excellentes en toutes circonstances, ceci avec une différence de températures avantageusement réduite, par exemple de l'ordre de quelques degrés seulement entre l'entrée 11 et la sortie 12 du circuit de refroidissement dans le moteur M. Par conséquent, la température du moteur peut être fixée d'une manière précise. Ceci permet de prévoir cette température avec une valeur relativement élevée, par exemple 1050C, qui est favorable au rendement du moteur et permet un refroidissement moins intensif donc économique, sans risque d'ébullition du liquide de refroidissement, tandis que les conditions de réglage de la combustion et de l'allumage du moteur sont considérablement améliorées.
En variante (figure 4) la disposition est analogue à celle qui vient d'être décrite en référence aux figures 1 à 3 mais la vanne thermostatique 13 est supprimée et la pompe primaire P, au lieu d'être entraînée par un moteur électrique à vitesse constante, est entraînée par un moteur 18' à vitesse variable d'autant plus élevée que la température du moteur M est elle-meme plus élevée. A cet effet, le moteur électrique à vitesse variable 18' est asservi à une commande 31 qui est sensible, comme la commande 23 de l'embrayage, au point 24 du moteur situé près de la culasse.
Le fonctionnement est analogue à celui qui a été précé damnent décrit.
On se référera maintenant a la figure 5 où la disposition est toujours analogue à celles qui ont été décrites précédemment, mais la pompe primaire P au lieu d'être entraînée par un moteur électrique 18 ou 18', est entraînée mécaniquement à partir du moteur M du véhicule par l'intermédiaire d' un variateur 32 à courroie 33. Ce variateur 30 est avantageusement asservi à une commande 34 qui est sensible à la température au point 24 du moteur M de telle sorte que la vitesse de la pompe primaire P soit rendue d'autant plus élevée que la température au point 24 est elle-même plus élevée.
Le fonctionnement est toujours analogue à ceux qui ont été précéderrpnent décrits.
On se référera maintenant à la figure 6 où la disposition est toujours analogue à celles qui ont été précédemment décrites, mais dans laquelle la pompe primaire P et la pompe
S sont montées, non pas en parallèle, mais en série dans le conduit 10. Dans ce cas, le clapet anti-retour 16 est supprimé.
S sont montées, non pas en parallèle, mais en série dans le conduit 10. Dans ce cas, le clapet anti-retour 16 est supprimé.
Claims (11)
1) Circuit hydraulique pour le refroidissement d'un moteur(M)à combustion interne de véhicule automobile, ce circuit traversant ledit moteur M et un échangeur thermique (14) et ayant des moyens de pompe, circuit caractérisé en ce que lesdits moyens de pompe comportent, d'une part, une pompe primaire (P) a fonctionnement permanent et, d'autre part, une pompe secondaire (S) de plus forte puissance que la pompe primaire et à fonctionnement intermittent, ladite pompe secondaire (S) étant mise en jeu en réponse à un état d'au moins un facteur (24) qui reflète un besoin de refroidissement accrû.
2) Circuit suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pompe primaire (P) à fonctionnement permanent est entraînée par un moteur électrique (18, 18').
3) Circuit suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le moteur électrique (18) d'entraînement de la pompe primaire est à vitesse constante, tandis que le circuit de refroidissement (10) comporte une vanne thermostatique (13) dont l'ouverture est d'autant plus grande que la température du circuit est plus forte
4) Circuit suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le moteur électrique (18') d'entraînement de la pompe primaire est à vitesse variable d'autant plus élevée que la température du moteur du véhicule est plus élevée.
5) Circuit suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pompe primaire (P)- à fonctionnement permanent est entraînée par le moteur du véhicule par l'intermédiaire d'un variateur de vitesse (32) qui entraîne la pompe primaire (P) d'autant plus vite que la température du moteur du véhicule est plus élevée.
6) Circuit suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la pompe secondaire (S) à fonctionnement intermittent est entraînée par le moteur (M) du véhicule par l'intermédiaire d'un embrayage (22) qui est engagé lorsque la température du moteur du véhicule dépasse un seuil prédéterminé.
7) Circuit suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la puissance de la pompe secon daire (S) à fonctionnement intermittent est comprise entre trois et quinze fois la puissance de la pompe primaire (P) à fonctionnement permanent.
8) Circuit suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la pompe primaire (P) et la pompe secondaire (S) sont montées en parallèle dans le circuit.
9) Circuit suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la pompe secondaire (S) est dotée d'un clapet antiretour (16).
10) Circuit suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la pompe primaire (P) et la pompe secondaire (S) sont montées en série dans le circuit (10).
11) Circuit suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte, en dérivation avec le moteur (M) du véhicule et les pompes (P, S) une branche (25) de chauffage de l'habitacle du véhicule et une branche (26), à débit réduit, pour réchauffage d'un carburateur (C) du moteur (M) du véhicule.
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