FR2694338A1 - Cooling device for a heat engine fitted with a condenser. - Google Patents
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Abstract
Une vanne thermostatique à trois voies ( ) permet à une fraction du débit de fluide de refroidissement sortant du moteur (1) d'un véhicule, fonction décroissante de la température du fluide, de court-circuiter le condenseur (2). De plus, une second vanne thermostatique (36) à fermeture progressive, lorsque la vanne à trois voies est dans sa position obligeant le fluide en phase liquide à traverser le condenseur, permet encore le passage d'une certaine quantité de fluide hors de celui-ci de façon que le fluide renvoyé vers le moteur et passant dans un radiateur de chauffage (17) soit à une température suffisante pour assurer un chauffage efficace de l'habitacle du véhicule.A three-way thermostatic valve () allows a fraction of the flow of coolant leaving the engine (1) of a vehicle, a decreasing function of the temperature of the fluid, to bypass the condenser (2). In addition, a second thermostatic valve (36) with progressive closing, when the three-way valve is in its position forcing the fluid in liquid phase to pass through the condenser, still allows a certain quantity of fluid to pass out of it. ci so that the fluid returned to the engine and passing through a heating radiator (17) is at a temperature sufficient to ensure efficient heating of the vehicle interior.
Description
Dispositif de refroidissement d'un moteur thermique équipé d'un condenseurCooling device for a heat engine fitted with a condenser
L'invention concerne un dispositif de refroidissement d'un moteur thermique, comprenant un condenseur pour un fluide de refroidissement propre à circuler en phase liquide et en phase vapeur, une pompe de circulation du fluide et un vase The invention relates to a device for cooling a heat engine, comprising a condenser for a coolant capable of circulating in the liquid phase and in the vapor phase, a fluid circulation pump and a vessel.
d'expansion.expansion.
On connaît un dispositif de ce genre, dans lequel un sépara- A device of this kind is known, in which a separation
teur de phases sépare la phase liquide et la phase vapeur du fluide sortant du moteur, la phase vapeur étant envoyée dans le condenseur pour être condensée et refroidie et la phase liquide étant dirigée vers le vase d'expansion et de là phase separator separates the liquid phase and the vapor phase from the fluid leaving the engine, the vapor phase being sent to the condenser to be condensed and cooled and the liquid phase being directed to the expansion vessel and from there
retournant au moteur sans passer par le condenseur. returning to the engine without passing through the condenser.
Le fluide refroidi par ce dispositif connu, avant de rentrer dans le moteur, traverse un radiateur de chauffage, au moins quand il est nécessaire en hiver de chauffer l'habitacle du véhicule Lorsque la charge du moteur est forte et que le fluide qui en sort est pratiquement entièrement en phase vapeur, -ce fluide est condensé et refroidi dans le condenseur jusqu'à une température qui peut être trop basse pour The fluid cooled by this known device, before entering the engine, passes through a heating radiator, at least when it is necessary in winter to heat the passenger compartment of the vehicle When the engine load is high and the fluid leaving it is almost entirely in the vapor phase, this fluid is condensed and cooled in the condenser to a temperature which may be too low for
permettre un chauffage suffisant de l'habitacle. allow sufficient heating of the passenger compartment.
Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient, tout en maintenant la modulation du débit de chaleur cédée par le fluide de refroidissement dans le condenseur en The object of the invention is to remedy this drawback, while maintaining the modulation of the heat flow given off by the cooling fluid in the condenser in
fonction de la charge du moteur.depending on the engine load.
L'invention vise notamment un dispositif du genre défini en introduction, comprenant en outre une vanne thermostatique à The invention relates in particular to a device of the kind defined in the introduction, further comprising a thermostatic valve with
trois voies commandée par la température du fluide, fonction- three-way controlled by fluid temperature, function-
nant entre une première position et une seconde position dans lesquelles, respectivement, le fluide en phase liquide between a first position and a second position in which, respectively, the fluid in the liquid phase
provenant du moteur évite le condenseur, pour les températu- from the motor avoids the condenser, for temperatures
res les plus basses, et traverse celui-ci, pour les tempéra- lower crossings, and crosses it, for temperatures
tures les pls élevées, ladite vanne à trois voies étant associée à une seconde vanne thermostatique propre à dévier hors du condenseur une fraction, fonction décroissante de la température du fluide, du débit de fluide admis par celle des tures pls high, said three-way valve being associated with a second thermostatic valve capable of deviating from the condenser a fraction, decreasing function of the temperature of the fluid, of the flow of fluid admitted by that of
voies de la vanne à trois voies qui est reliée au condenseur. three-way valve which is connected to the condenser.
Le réglage de la vanne à trois voies permet de faire passer dans le condenseur une fraction du fluide d'autant plus The adjustment of the three-way valve allows a fraction of the fluid to flow through the condenser all the more
grande que la température de celui-ci est plus élevée Cepen- great that the temperature of it is higher Cepen-
dant, il reste toujours une fraction du fluide qui ne traverse pas le condenseur, évitant ainsi un refroidissement trop poussé, soit que la vanne à trois voies soit hors de sa seconde position, soit qu'elle soit dans cette position et In this case, there is always a fraction of the fluid which does not pass through the condenser, thus avoiding excessive cooling, either that the three-way valve is out of its second position, or whether it is in this position and
que la seconde vanne thermostatique dévie à son tour une par- that the second thermostatic valve in turn deflects a part
tie du fluide hors du condenseur.tie the fluid out of the condenser.
D'autres caractéristiques, complémentaires ou alternatives, du dispositif selon l'invention sont énoncées ci-après: Il comprend une conduite de départ pour amener le fluide sortant du moteur à une entrée unique de la vanne à trois voies, une conduite d'entrée allant d'une première sortie de la vanne à trois voies, fermée pour les températures les plus basses, à une entrée du condenseur, une conduite de sortie reliant une sortie du condenseur au moteur, et une première conduite de dérivation reliant une seconde sortie de la vanne à trois voies, fermée pour les températures les plus élevées, Other characteristics, complementary or alternative, of the device according to the invention are set out below: It comprises a starting pipe for bringing the fluid leaving the engine to a single inlet of the three-way valve, an inlet pipe going from a first outlet of the three-way valve, closed for the lowest temperatures, to an inlet of the condenser, an outlet pipe connecting an outlet of the condenser to the motor, and a first branch pipe connecting a second outlet of the three-way valve, closed for the highest temperatures,
à la conduite de sortie.to the outlet pipe.
La pompe est montée dans la conduite de sortie, en aval de The pump is mounted in the outlet line, downstream of
l'embranchement de la première conduite de dérivation. the branch of the first bypass line.
La conduite d'entrée et la conduite de sortie débouchent respectivement dans une chambre d'entrée et dans une chambre The inlet pipe and the outlet pipe lead respectively into an inlet chamber and into a chamber
de sortie du condenseur, et que la seconde vanne thermostati- condenser outlet, and the second thermostat valve
que est montée dans une seconde conduite de dérivation reliant ladite chambre d'entrée à la conduite de sortie, en that is mounted in a second bypass pipe connecting said inlet chamber to the outlet pipe, in
amont de l'embranchement de la première conduite de dériva- upstream of the junction of the first branch line
tion. Il comprend une conduite de dégazage débouchant dans le tion. It includes a degassing pipe leading into the
vase d'expansion et reliée à la première conduite de dériva- expansion tank and connected to the first bypass line
tion. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention tion. Other characteristics and advantages of the invention
apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, will appear on examining the detailed description below,
et des dessins annexés, sur lesquels les figures 1, 2 et 3 sont des schémas montrant la configuration d'un dispositif de and attached drawings, in which Figures 1, 2 and 3 are diagrams showing the configuration of a device
refroidissement selon l'invention pour différentes températu- cooling according to the invention for different temperatures
res du fluide de refroidissement.cooling fluid.
Les mêmes éléments sont représentés dans les trois figures, The same elements are represented in the three figures,
et ils sont désignés par les mêmes numéros de référence. and they are designated by the same reference numbers.
Le dispositif de refroidissement illustré est destiné à refroidir le moteur thermique 1 d'un véhicule automobile Il utilise un fluide de refroidissement qui circule entre le moteur 1 et un condenseur 2 rempli de ce fluide, ce dernier entrant dans le moteur en phase liquide par une entrée 3 et en ressortant, par une sortie 4, le cas échéant au moins partiellement en phase vapeur, en fonction des conditions de The cooling device illustrated is intended to cool the heat engine 1 of a motor vehicle. It uses a cooling fluid which circulates between the engine 1 and a condenser 2 filled with this fluid, the latter entering the engine in liquid phase by a inlet 3 and emerging through an outlet 4, if necessary at least partially in the vapor phase, depending on the conditions of
fonctionnement du moteur.engine operation.
Une conduite 5 amène le fluide de la sortie 4 à une entrée unique 6 d'une vanne thermostatique à trois voies 7 Une conduite 8 relie une première sortie 9 de cette vanne à une entrée 10 du condenseur qui débouche dans une chambre A line 5 brings the fluid from the outlet 4 to a single inlet 6 of a three-way thermostatic valve 7 A line 8 connects a first outlet 9 of this valve to an inlet 10 of the condenser which opens into a chamber
d'entrée 11 Après condensation éventuelle dans le conden- inlet 11 After possible condensation in the conden-
seur, le fluide en ressort par une sortie 12 débouchant dans une chambre de sortie 13 Une conduite 14 relie la sortie 12 à une pompe de circulation 15 Une conduite 16 ramène le liquide de la pompe 15 à l'entrée 3 du moteur à travers un the fluid leaves it through an outlet 12 opening into an outlet chamber 13 A pipe 14 connects the outlet 12 to a circulation pump 15 A pipe 16 brings the liquid from the pump 15 to the inlet 3 of the engine through a
radiateur de chauffage de l'habitacle 17 Un échangeur eau- passenger compartment heating radiator 17 A water exchanger
huile 18, servant au refroidissement de l'huile de lubrifica- oil 18, used for cooling the lubricating oil
tion du moteur 1, est interposé sur une conduite 19 qui est tion of the motor 1, is interposed on a pipe 19 which is
branchée en dérivation entre la conduite 16 et la conduite 5. branched between line 16 and line 5.
Le débit de fluide produit par la pompe 15 est donc partagé entre une fraction traversant le moteur 1 et une fraction The flow of fluid produced by the pump 15 is therefore shared between a fraction passing through the motor 1 and a fraction
traversant l'échangeur 18.passing through the exchanger 18.
Une conduite 20 part d'une seconde sortie 21 de la vanne A line 20 starts from a second outlet 21 of the valve
thermostatique à trois voies et se raccorde à la conduite 14. three-way thermostatic and connects to line 14.
La vanne 7 comporte un organe d'obturation 22 qui se déplace, en fonction de la température du fluide, entre deux positions extrêmes, à savoir une première position illustrée à la figure 1, dans laquelle il obture la sortie 9, et une seconde position illustrée à la figure 3, dans laquelle il The valve 7 comprises a shutter member 22 which moves, as a function of the temperature of the fluid, between two extreme positions, namely a first position illustrated in FIG. 1, in which it closes the outlet 9, and a second position illustrated in Figure 3, in which it
obture la sortie 21.closes exit 21.
La chambre d'entrée 11 du condenseur présente également une sortie 34 d'o part une conduite 35 se raccordant à la conduite 14 Dans cette conduite 35 est interposée une vanne The inlet chamber 11 of the condenser also has an outlet 34 from which a pipe 35 is connected to the pipe 14 In this pipe 35 is interposed a valve
thermostatique 36, qui est entièrement ouverte à basse tempé- thermostatic 36, which is fully open at low temperatures
rature et qui se ferme progressivement lorsque la température erasing and which gradually closes when the temperature
du fluide augmente.fluid increases.
Lors du démarrage à froid du moteur 1, le fluide de refroi- During the cold start of engine 1, the coolant
dissement qui en sort est à basse température, et l'organe d'obturation 22 de la vanne à trois voies est dans sa première position obturant l'entrée 11 Le fluide ne peut circuler dans le condenseur et passe en totalité par la dissement which comes out is at low temperature, and the shutter member 22 of the three-way valve is in its first position closing the inlet 11 The fluid cannot circulate in the condenser and passes entirely through the
sortie 21 de la vanne à trois voies et dans la conduite 20. outlet 21 of the three-way valve and in line 20.
Cette position est maintenue, dans l'exemple décrit, jusqu'à une température de 950 C, permettant ainsi un échauffement This position is maintained, in the example described, up to a temperature of 950 C, thus allowing heating
rapide du moteur.engine speed.
Entre cette température et celle de 1020 C, qui correspond à peu près à la température d'ébullition du fluide, l'organe d'obturation 22 est dans une position intermédiaire, comme montré à la figure 2 Une fraction du débit de fluide sortant du moteur, fonction croissante de la température de ce fluide, sort de la vanne à trois voies par la sortie 9 dans la conduite 8, traverse le condenseur et en ressort par la conduite 14, la fraction restante passant par la sortie 21 et Between this temperature and that of 1020 C, which roughly corresponds to the boiling temperature of the fluid, the shutter member 22 is in an intermediate position, as shown in FIG. 2 A fraction of the flow of fluid leaving the motor, increasing function of the temperature of this fluid, leaves the three-way valve through outlet 9 in line 8, crosses the condenser and out through line 14, the remaining fraction passing through outlet 21 and
la conduite 20, ce qui assure une régulation de la tempéra- line 20, which regulates the temperature
ture du fluide traversant le radiateur 17 et entrant dans le moteur. Enfin, lorsque la température est supérieure à 102 'C, ce qui correspond à une charge élevée du moteur et à l'arrivée de ture of the fluid passing through the radiator 17 and entering the engine. Finally, when the temperature is above 102 ° C, which corresponds to a high engine load and the arrival of
fluide en phase vapeur à la vanne à trois voies et au conden- fluid in vapor phase at the three-way valve and at the condensate
seur, l'organe d'obturation 22 ferme la sortie 21 de la vanne 7, de sorte que la totalité du fluide pénètre dans la chambre d'entrée 11 du condenseur Cependant, tant que la vanne thermostatique 36 n'est pas entièrement fermée, une partie de ce fluide ressort de la chambre 11 par la sortie 34, sans avoir cédé une quantité de chaleur notable, et s'écoule dans la conduite 35 Ce fluide se mélange dans la conduite 14 au fluide en phase liquide sortant de la chambre 13 du condenseur et le réchauff e quelque peu, ce qui permet de conserver pour le radiateur de chauffage 17 une efficacité suffisante. En pratique, la conduite 35 et la vanne thermostatique 36 sor, the shutter member 22 closes the outlet 21 of the valve 7, so that all of the fluid enters the inlet chamber 11 of the condenser However, as long as the thermostatic valve 36 is not fully closed, part of this fluid leaves the chamber 11 through the outlet 34, without having yielded a significant amount of heat, and flows in the pipe 35 This fluid mixes in the pipe 14 with the fluid in liquid phase leaving the chamber 13 of the condenser and reheating it somewhat, which makes it possible to maintain sufficient efficiency for the heating radiator 17. In practice, the pipe 35 and the thermostatic valve 36
peuvent être intégrées à la cloison du condenseur 2. can be integrated into the bulkhead of condenser 2.
Le dispositif illustré comprend encore un vase d'expansion 23 présentant un volume intérieur variable grâce à une membrane déformable 24, ce volume intérieur contenant du fluide de refroidissement en phase liquide 25 Le vase d'expansion est relié par une conduite de dégazage 26 à la conduite 20, et par une conduite de retour 28 à la conduite 14, ces conduites 2-6 et 28 étant plus bas que le vase d'expansion Lorsque la sortie 21 de la vanne à trois voies est ouverte, l'air qui peut être mélangé au fluide sortant du moteur peut monter par The illustrated device also comprises an expansion tank 23 having a variable internal volume thanks to a deformable membrane 24, this internal volume containing coolant in the liquid phase 25 The expansion tank is connected by a degassing pipe 26 to the line 20, and via a return line 28 to line 14, these lines 2-6 and 28 being lower than the expansion tank When the outlet 21 of the three-way valve is open, the air which can be mixed with the fluid leaving the engine can rise by
la conduite 26 et se rassembler en 29 dans le volume inté- line 26 and assemble at 29 in the interior volume
rieur du vase d'expansion, au-dessus du liquide 25 La fermeture de la sortie 21 à température élevée interdit le laughing of the expansion tank, above the liquid 25 Closing the outlet 21 at high temperature prevents the
passage de fluide en phase vapeur vers le vase d'expansion. passage of fluid in vapor phase to the expansion tank.
Le dispositif comprend également, de façon connue en soi, un thermocontact 30 placé sur la conduite 14 pour commander en fonction de la température un groupe motoventilateur 31 destiné à accélérer la circulation d'air de refroidissement à travers le condenseur 2, un thermocontact 32 placé sur la conduite 5, près de la sortie 4 du moteur, pour signaler une température anormalement élevée, et un détecteur de niveau de liquide 33 monté sur le fond du vase d'expansion 23 et propre à fournir un signal lorsque celui-ci ne contient pas de liquide, indiquant ainsi que la quantité de fluide dans le The device also comprises, in a manner known per se, a thermoswitch 30 placed on the pipe 14 to control, as a function of the temperature, a fan unit 31 intended to accelerate the circulation of cooling air through the condenser 2, a thermoswitch 32 placed on line 5, near outlet 4 of the engine, to signal an abnormally high temperature, and a liquid level detector 33 mounted on the bottom of the expansion tank 23 and suitable for providing a signal when it does not contain no liquid, indicating that the amount of fluid in the
circuit de refroidissement est insuffisante. cooling system is insufficient.
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