FR2667020A3

FR2667020A3 - Cooling system for an internal combustion engine

Info

Publication number: FR2667020A3
Application number: FR9111320A
Authority: FR
Inventors: Pfetzer Johannes; Riehl Guenther
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1990-09-25
Filing date: 1991-09-13
Publication date: 1992-03-27
Anticipated expiration: 1997-09-13
Also published as: FR2667020B3; ES2044769B1; ES2044769A2; ES2044769R; DE9013459U1; ITMI912488A0; IT1251339B; ITMI912488A1

Abstract

a) Cooling system for an internal combustion engine. b) Characterised in that the cooling liquid circuit includes an auxiliary cooling liquid pump (18) driven by an electric motor. c) The invention relates to a cooling system for an internal combustion engine.

Description

" Système de refroidissement pour moteur à combustion interne
a présente invention concerne un système de refroidissement pour moteur à combustion interne comportant un circuit de liquide de refroidissement passant par les cylindres du moteur, et comportant une pompe de circulation, un radiateur et au moins un échangeur de chaleur appartenant à un dispositif de chauffage, et au moins un distributeur à 3/2 voies dans le circuit de liquide de refroidissement pour fermer et ouvrir en alternance le passage du liquide de refroidissement à travers l'échangeur de chaleur et par une dérivation de l'échangeur de chaleur."Cooling system for internal combustion engine
the present invention relates to a cooling system for an internal combustion engine comprising a coolant circuit passing through the cylinders of the engine, and comprising a circulation pump, a radiator and at least one heat exchanger belonging to a heating device, and at least one 3/2 way distributor in the coolant circuit for alternately closing and opening the coolant passage through the heat exchanger and bypassing the heat exchanger.

Dans un tel système de refroidissement, connu (DE 35 14 198 Al), la chaleur dégagée par le moteur à combustion interne est utilisée pour chauffer l'habitacle du véhicule automobile. Pour cela, on souffle l'air à travers l'échangeur de chaleur pour fournir cet air à l'habitacle. En mode de chauffage, l'électrovanne en forme de distributeur à 3/2 voies libère le passage du liquide de refroidissement à travers l'échangeur de chaleur et coupe la dérivation. In such a known cooling system (DE 35 14 198 A1), the heat released by the internal combustion engine is used to heat the passenger compartment of the motor vehicle. For this, the air is blown through the heat exchanger to supply this air to the passenger compartment. In heating mode, the 3/2-way valve-shaped solenoid valve frees the passage of coolant through the heat exchanger and cuts off the bypass.

L'air qui traverse l'échangeur de chaleur est réchauffé par le liquide de refroidissement. Pour arreter le chauffage, on commute le distributeur à 3/2 voies, ce qui ouvre de nouveau la dérivation et ferme l'échangeur de chaleur. Le circuit de liquide de refroidissement reste alors maintenu avec dérivation autour de l'échangeur de chaleur.The air passing through the heat exchanger is heated by the coolant. To stop the heating, the 3/2 way distributor is switched, which again opens the bypass and closes the heat exchanger. The coolant circuit then remains maintained with bypass around the heat exchanger.

La pompe de circulation du liquide de refroidissement est couplée de force sur le moteur à combustion interne et elle est toujours entraînée lorsque le moteur tourne. Sa vitesse de rotation et ainsi son débit sont définis par la vitesse de rotation du moteur à combustion interne. Aux faibles vitesses de rotation du moteur, le débit de liquide de refroidissement diminue dans l'échangeur de chaleur et la puissance de chauffage diminue de manière extrêmement perceptible. The coolant circulation pump is forcibly coupled to the internal combustion engine and is always driven when the engine is running. Its rotational speed and thus its flow rate are defined by the rotational speed of the internal combustion engine. At low engine speeds, the coolant flow decreases in the heat exchanger and the heating power decreases extremely noticeably.

La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un système de refroidissement de moteur à combustion interne de véhicule automobile, du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que le circuit de liquide de refroidissement comporte une pompe auxiliaire de liquide de refroidissement entraînée par un moteur électrique. The object of the present invention is to remedy these drawbacks and to this end relates to a cooling system for an internal combustion engine of a motor vehicle, of the type defined above, characterized in that the coolant circuit comprises an auxiliary pump coolant driven by an electric motor.

Le système de refroidissement selon l'invention offre ainsi l'avantage que la pompe auxiliaire, électrique, à débit indépendant de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne, renforce la pompe de circulation aux vitesses de rotation faibles du moteur à combustion interne pour maintenir une vitesse de circulation suffisante du liquide de refroidissement même aux vitesses de rotation faibles du moteur. A ces vitesses de rotation faibles, on garantit ainsi dans l'échangeur de chaleur un débit de liquide de refroidissement suffisant pour fournir une puissance de chauffage utile. The cooling system according to the invention thus offers the advantage that the auxiliary electric pump, at a flow independent of the rotation speed of the internal combustion engine, reinforces the circulation pump at low rotation speeds of the internal combustion engine to maintain a sufficient coolant circulation speed even at low engine speeds. At these low rotational speeds, this guarantees a sufficient flow of coolant in the heat exchanger to provide useful heating power.

En outre, la pompe auxiliaire électrique selon l'invention offre l'avantage que par des moyens de commutation électriques appropriés, on puisse laisser tourner la pompe auxiliaire après l'arrêt du moteur à combustion interne et maintenir pendant un certain temps la circulation du liquide de refroidissement. Cela permet de refroidir la culasse après l'arrêt du moteur à combustion interne et d'éviter des élévations extrêmes de température au niveau des cylindres du fait de l'arrêt de la circulation de liquide de refroidissement. Le temps pendant lequel la pompe auxiliaire continue de tourner peut être fixé en fonction de la température, de sorte que la pompe auxiliaire ne s' arrête qu'après dépassement vers le bas d'un seuil de température non critique. In addition, the electric auxiliary pump according to the invention offers the advantage that by suitable electrical switching means, the auxiliary pump can be allowed to run after the internal combustion engine has stopped and the circulation of the liquid is maintained for a certain time. cooling. This makes it possible to cool the cylinder head after the internal combustion engine has stopped and to avoid extreme increases in temperature at the cylinders due to the stopping of the circulation of coolant. The time during which the auxiliary pump continues to run can be set as a function of the temperature, so that the auxiliary pump does not stop until a non-critical temperature threshold is exceeded.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la pompe auxiliaire et au moins un distributeur à 3/2 voies sont réunis en un ensemble. According to another characteristic of the invention, the auxiliary pump and at least one 3/2 way distributor are combined in one assembly.

Selon une autre caractéristique, au moins l'un des distributeurs à 3/2 voies est une électrovanne commandée en cadence pour commander la puissance de chauffage de l'échangeur de chaleur. According to another characteristic, at least one of the 3/2 way distributors is a solenoid valve controlled in time to control the heating power of the heat exchanger.

Selon une autre caractéristique, la pompe auxiliaire est coupée de manière temporisée par rapport à l'instant de l'arrêt du moteur à combustion interne, à l'aide d'un circuit d'asservissement. According to another characteristic, the auxiliary pump is cut off in a timed manner relative to the instant of the stopping of the internal combustion engine, by means of a servo-control circuit.

Ainsi, la réunion de la pompe auxiliaire et d'au moins l'un des distributeurs à 3/2 voies réduit considérablement le temps nécessaire au montage par comparaison au montage dlune pompe électrique distincte dans le circuit de liquide de refroidissement. Thus, the combination of the auxiliary pump and at least one of the 3/2 way distributors considerably reduces the time required for assembly compared to the assembly of a separate electric pump in the coolant circuit.

L'ensemble peut être conçu comme un modèle mono avec un seul distributeur à 3/2 voies ou une réalisation double avec deux distributeurs à 3/2 voies. Dans le premier cas, le chauffage de l'habitacle ne se fait qu'à l'aide d'un seul échangeur de chaleur monté dans le circuit de liquide de refroidissement et la température dans l'habitacle se règle alors d'une manière uniforme. Dans le second cas, le chauffage de l'habitacle se fait à l'aide de deux échangeurs de chaleur branchés dans le circuit de liquide de refroidissement et un échangeur respectif est associé à chaque côté de l'habitacle. La température du côté du conducteur et celle du côté du passager peuvent ainsi se régler de manière distincte selon les besoins individuels. The assembly can be designed as a mono model with a single 3/2 way distributor or a double version with two 3/2 way distributors. In the first case, the passenger compartment is heated only with a single heat exchanger mounted in the coolant circuit and the temperature in the passenger compartment is then adjusted in a uniform manner . In the second case, the passenger compartment is heated using two heat exchangers connected to the coolant circuit and a respective exchanger is associated with each side of the passenger compartment. The temperature on the driver's side and that on the passenger's side can thus be adjusted separately according to individual requirements.

Pour obtenir des puissances de chauffage différentes du ou des échangeurs de chaleur, il est prévu selon un autre mode de réalisation de 1 invention, de commander en cadence au moins l'un des distributeurs à 3/2 voies réalisés sous la forme d'une électrovanne. On peut ainsi influencer le débit moyen du liquide de refroidissement par au moins un échangeur de chaleur. To obtain different heating powers of the heat exchanger (s), it is provided according to another embodiment of the invention, to control in rhythm at least one of the 3/2 way distributors produced in the form of a solenoid valve. It is thus possible to influence the average flow rate of the coolant by at least one heat exchanger.

Dessins
La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement aux dessins, selon lesquels - la figure 1 est un schéma-bloc d'un système de refroidissement de moteur à combustion interne.Drawings
The present invention will be described below using an embodiment shown schematically in the drawings, according to which - Figure 1 is a block diagram of a cooling system of an internal combustion engine.

- la figure 2 est une vue de côté d'un ensemble formé d'une pompe auxiliaire et d'électrovannes appartenant au système de refroidissement à la figure 1.FIG. 2 is a side view of an assembly formed by an auxiliary pump and by solenoid valves belonging to the cooling system in FIG. 1.

- la figure 3 est une vue de-dessus de l'ensemble à la figure 2.- Figure 3 is a top view of the assembly in Figure 2.

Description des exemples de réalisation
Le système de refroidissement représenté sous la forme d'un schéma-bloc à la figure 1, destiné à un moteur à combustion interne 10, comporte un circuit de liquide de refroidissement servant à évacuer la chaleur dégagée par le moteur à combustion interne, par la culasse des cylindres. Le circuit de liquide de refroidissement se compose de tuyaux reliant un radiateur 11, une pompe de circulation 12, deux échangeurs de chaleur 13, 14 et un ensemble 15 comprenant deux électrovannes à 3/2 voies, 16, 17 ainsi qu'une pompe auxiliaire 18 entraînée par un moteur électrique 19. La pompe de circulation 12 est couplée de force au moteur à combustion interne en étant entraînée par son arbre moteur, si bien que la vitesse de rotation de la pompe de circulation 12 est définie par la vitesse de rotation du moteur à combustion interne.Description of the examples of implementation
The cooling system shown in the form of a block diagram in FIG. 1, intended for an internal combustion engine 10, comprises a coolant circuit serving to evacuate the heat given off by the internal combustion engine, by the cylinder head. The coolant circuit consists of pipes connecting a radiator 11, a circulation pump 12, two heat exchangers 13, 14 and a set 15 comprising two 3/2 way solenoid valves, 16, 17 as well as an auxiliary pump 18 driven by an electric motor 19. The circulation pump 12 is forcibly coupled to the internal combustion engine by being driven by its drive shaft, so that the speed of rotation of the circulation pump 12 is defined by the speed of rotation of the internal combustion engine.

De manière générale, la pompe de circulation 12 est entraînée à partir de l'axe du moteur à combustion interne par une courroie trapézoïdale schématisée ici sous la référence 20. Un ventilateur 21 est associé au radiateur 11 pour souffler de l'air frais à travers le radiateur 11. Le ventilateur 21 est en général entraîné par l'axe de sortie du moteur à combustion interne ; toutefois, il peut également être équipé d'un moteur électrique 22 indépendant. Les deux échangeurs de chaleur 13, 14 sont montés dans deux branches parallèles du circuit de l'eau de refroidissement. Ces échangeurs de chaleur servent à chauffer séparément le côté gauche et le côté droit de l'habitacle du véhicule équipé du moteur à combustion interne. Chaque fois une électrovanne à 3/2 voies, 16, 17 appelée ci-après en abrégé "électrovanne", est branchée dans une branche en parallèle. Chaque électrovanne 16, 17 est réalisée pour que dans sa position de base, elle permette le passage de liquide de refroidissement à travers l'échangeur de chaleur 13, 14 qui lui est associé et que dans sa position de commutation, elle coupe ce passage de liquide de refroidissement en ouvrant en même temps une dérivation 23 autour de l'échangeur de chaleur 13, 14 correspondant. Cela permet de couper l'échangeur de chaleur 13, 14 du circuit de liquide de refroidissement sans interrompre le circuit. De manière détaillée, le premier ajutage de chaque électrovanne 16, 17 est relié à la pompe auxiliaire 18, le second ajustage est relié à l'échangeur de chaleur 13, 14 qui lui est associé et le troisième ajutage est relié à la dérivation 23.Lorsque les électrovannes 16, 17 occupent leur position de base non excitée, le premier ajutage est relié au second ajutage et dans la position de travail commandée par l'excitation de l'électro-aimant, le premier ajutage est relié au troisième ajutage. La pompe auxiliaire 18 est montée pour que le sens de débit corresponde à celui de la pompe de circulation 12. Generally, the circulation pump 12 is driven from the axis of the internal combustion engine by a V-belt shown schematically here under the reference 20. A fan 21 is associated with the radiator 11 to blow fresh air through the radiator 11. The fan 21 is generally driven by the output axis of the internal combustion engine; however, it can also be equipped with an independent electric motor 22. The two heat exchangers 13, 14 are mounted in two parallel branches of the cooling water circuit. These heat exchangers are used to separately heat the left and the right side of the passenger compartment of the vehicle equipped with the internal combustion engine. Each time a 3/2 way solenoid valve, 16, 17 hereinafter abbreviated as "solenoid valve", is connected in a branch in parallel. Each solenoid valve 16, 17 is made so that in its basic position, it allows the passage of coolant through the heat exchanger 13, 14 which is associated with it and that in its switching position, it cuts this passage from coolant by simultaneously opening a bypass 23 around the corresponding heat exchanger 13, 14. This cuts off the heat exchanger 13, 14 from the coolant circuit without interrupting the circuit. In detail, the first nozzle of each solenoid valve 16, 17 is connected to the auxiliary pump 18, the second adjustment is connected to the heat exchanger 13, 14 which is associated with it and the third nozzle is connected to the bypass 23. When the solenoid valves 16, 17 occupy their unexcited base position, the first nozzle is connected to the second nozzle and in the working position controlled by the excitation of the electromagnet, the first nozzle is connected to the third nozzle. The auxiliary pump 18 is mounted so that the direction of flow corresponds to that of the circulation pump 12.

Le liquide de refroidissement mis en circulation par la pompe de circulation 12 et la pompe auxiliaire 18 électriques traversent le moteur 10 en prenant de la chaleur, puis le liquide se répartit entre les deux échangeurs de chaleur 13, 14. L'air chaud soufflé à travers les échangeurs de chaleur 13, 14 extrait une partie de la chaleur du liquide de refroidissement. Derrière les deux électrovannes 16, 17, les deux veines partielles du liquide de refroidissement se réunissent de nouveau et le flux ainsi formé traverse la pompe auxiliaire 18 et le radiateur 19 dans lequel le restant de la chaleur est pris au liquide de refroidissement ; le liquide revient alors vers la pompe 12. The coolant circulated by the electric circulation pump 12 and the auxiliary pump 18 pass through the engine 10 taking heat, then the liquid is distributed between the two heat exchangers 13, 14. The hot air blown at through the heat exchangers 13, 14 extracts part of the heat from the coolant. Behind the two solenoid valves 16, 17, the two partial streams of coolant meet again and the flow thus formed passes through the auxiliary pump 18 and the radiator 19 in which the remainder of the heat is taken up in the coolant; the liquid then returns to pump 12.

Lorsque l'habitacle des passagers ne demande pas de chauffage, les électrovannes 16, 17 sont commutées, ce qui bloque le passage de liquide de refroidissement à travers les échangeurs de chaleur 13, 14 et la dérivation 23 est ouverte. A la sortie du moteur à combustion interne, le liquide de refroidissement passe par la dérivation 23 et les deux électrovannes 16, 17 pour arriver à la pompe auxiliaire 18 et de là, il passe par le radiateur 11 pour revenir à la pompe de circulation 12. Dans ce cas, la chaleur du liquide de refroidissement est évacuée uniquement dans le radiateur 11 par l'air de refroidissement soufflé par le ventilateur 21. When the passenger compartment does not require heating, the solenoid valves 16, 17 are switched, which blocks the passage of coolant through the heat exchangers 13, 14 and the bypass 23 is open. At the outlet of the internal combustion engine, the coolant passes through the bypass 23 and the two solenoid valves 16, 17 to reach the auxiliary pump 18 and from there it passes through the radiator 11 to return to the circulation pump 12 In this case, the heat of the coolant is dissipated only in the radiator 11 by the cooling air blown by the fan 21.

Pour influencer la puissance de chauffage des échangeurs de chaleur 13, 14, on peut commander en cadence les électrovannes 16, 17 à partir d'un dispositif d'asservissement 24. Le rapport de cadence ou rapport de travail influence alors le débit moyen de liquide de refroidissement à travers les échangeurs de chaleur 13, 14 de manière à commander la puissance de chauffe des échangeurs de chaleur. Par une commande distincte des électrovannes 16, 17, on peut fixer à un niveau différent la puissance de chauffage des deux échangeurs de chaleur 13, 14. To influence the heating power of the heat exchangers 13, 14, the solenoid valves 16, 17 can be controlled in cadence from a servo device 24. The cadence ratio or working ratio then influences the average liquid flow rate. cooling through the heat exchangers 13, 14 so as to control the heating power of the heat exchangers. By separate control of the solenoid valves 16, 17, the heating power of the two heat exchangers 13, 14 can be set at a different level.

Le dispositif d'asservissement 24 commande également la pompe auxiliaire 18, c'est-à-dire fixe l'instant de mise en route et celui de l'arrêt du moteur électrique 19. La pompe auxiliaire 18 peut être branchée pendant tout le fonctionnement du moteur à combustion interne. Toutefois, il est également possible de mettre en route la pompe auxiliaire 18 lorsque le moteur à combustion interne tourne à une vitesse de rotation inférieure à une vitesse prédéterminée et de couper de nouveau cette pompe auxiliaire, lorsque le moteur à combustion interne tourne à une vitesse supérieure à cette vitesse de rotation fixée, si bien que cette pompe ne fonctionne que dans la plage des vitesses de rotation réduites du moteur à combustion interne et garantit un débit de liquide de refroidissement à travers les échangeurs de chaleur 13, 14 qui soit suffisant pour assurer une puissance de chauffage satisfaisante. En outre, le dispositif d'asservissement 24 assure un fonctionnement à posteriori qui maintient branchée la pompe auxiliaire 18 après l'arrêt du moteur à combustion interne et cela pendant une période prédéterminée, puis coupe de nouveau la pompe. Ainsi lors de l'arrêt du moteur et de l'arrêt consécutif de la pompe de circulation 12, le circuit de liquide de refroidissement se poursuit à travers la pompe auxiliaire 18 et garantit le refroidissement après arrêt du moteur à combustion interne. On évite ainsi toute montée gênante de la température dans la culasse du moteur à combustion interne après l'arrêt du moteur.Un capteur de température monté sur le moteur permet d'agir sur le dispositif d'asservissement 24 pour que le point de coupure de la pompe auxiliaire 18 se situe en-dessous d'un seuil de température prédéterminé. The servo device 24 also controls the auxiliary pump 18, that is to say fixes the instant of starting and that of the stopping of the electric motor 19. The auxiliary pump 18 can be connected during all the operation of the internal combustion engine. However, it is also possible to start the auxiliary pump 18 when the internal combustion engine rotates at a rotational speed lower than a predetermined speed and to cut this auxiliary pump again, when the internal combustion engine rotates at a speed higher than this fixed rotation speed, so that this pump operates only in the range of reduced rotation speeds of the internal combustion engine and guarantees a flow of coolant through the heat exchangers 13, 14 which is sufficient to ensure satisfactory heating power. In addition, the servo device 24 ensures a posteriori operation which keeps the auxiliary pump 18 connected after the internal combustion engine has stopped and this for a predetermined period, then cuts the pump again. Thus when the engine stops and the subsequent stop of the circulation pump 12, the coolant circuit continues through the auxiliary pump 18 and guarantees cooling after stopping the internal combustion engine. This avoids any annoying rise in temperature in the cylinder head of the internal combustion engine after the engine has stopped. A temperature sensor mounted on the engine makes it possible to act on the servo-control device 24 so that the cut-off point of the auxiliary pump 18 is located below a predetermined temperature threshold.

Comme cela est schématisé par l'entourage en traits interrompus, les deux électrovannes 16, 17 et la pompe auxiliaire électrique 18 avec le moteur électrique 19 sont réunies sous la forme d'un ensemble 15. La structure de cet ensemble constructif 15 est représentée à la figure 2 en vue de côté et à la figure 3 en vue de dessus. Les ajutages des conduites ou durites du circuit de liquide de refroidissement sont désignés de manière correspondante sous les références 31-35 aux figures 1, 2 et 3. Les branchements électriques sont indiqués de manière correspondante sous les références 36, 37, 38, 39. As shown schematically by the circle in broken lines, the two solenoid valves 16, 17 and the electric auxiliary pump 18 with the electric motor 19 are joined in the form of an assembly 15. The structure of this constructive assembly 15 is shown in Figure 2 in side view and Figure 3 in top view. The nozzles of the pipes or hoses of the coolant circuit are designated correspondingly under the references 31-35 in FIGS. 1, 2 and 3. The electrical connections are indicated correspondingly under the references 36, 37, 38, 39.

L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit. Pour une réalisation simplifiée du chauffage de l'habitacle, si la température ne doit pas être réglée séparément pour le côté du conducteur et celui du passager, on peut supprimer l'une des deux branches en parallèle du circuit de liquide de refroidissement. A cela correspond également la suppression d'un échangeur de chaleur et d'une électrovanne. L'ensemble constructif 15 se compose alors seulement d'une électrovanne et de la pompe auxiliaire 18 avec son moteur électrique 19. The invention is not limited to the embodiment described. For a simplified embodiment of the heating of the passenger compartment, if the temperature does not have to be adjusted separately for the driver and passenger sides, one of the two branches can be omitted in parallel from the coolant circuit. This also corresponds to the removal of a heat exchanger and a solenoid valve. The construction assembly 15 then only consists of a solenoid valve and the auxiliary pump 18 with its electric motor 19.

Claims

1 ") Cooling system for internal combustion engine comprising a coolant circuit passing through the engine cylinders, and comprising a circulation pump, a radiator and at least one heat exchanger belonging to a heating device, and to minus a 3/2 way distributor provided in the coolant circuit to alternately close and open the coolant passage through the heat exchanger and bypassing the heat exchanger, system characterized in that that the coolant circuit includes an auxiliary coolant pump (18), driven by an electric motor.

2 ") Cooling system according to claim 1, characterized in that the auxiliary pump (18) and at least one 3/2-way distributor (16, 17) are combined in an assembly (15).

3 ") Cooling system according to claim 1 or 2, characterized in that at least one of the 3/2 way distributors (16, 17) is a solenoid valve controlled in time to control the heating power of the heat exchanger (13, 14).

4 ") Cooling system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the auxiliary pump (18) is cut off in a timed manner relative to the instant of the stopping of the internal combustion engine, at using a servo circuit (24).