FR2725666A1 - Dispositif de chauffage pour vehicules automobiles - Google Patents
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Abstract
Dans ce dispositif de chauffage pour un véhicule automobile comportant un moteur à combustion interne pourvu d'un échangeur de chaleur relié au circuit d'eau de refroidissement du moteur et un appareil de chauffage supplémentaire, avec commutation du passage de l'eau par l'appareil de chauffage supplémentaire ou par l'échangeur de chaleur par un organe de commutation pourvu d'une chambre d'arrivée (25) reliée au moteur et d'une chambre de départ (34) reliée à l'appareil de chauffage supplémentaire, les chambres (25,34) sont reliées par un perçage de fuite (29) et un thermostat de commande (35) est disposé dans la chambre d'arrivée (25) et comporte un organe d'actionnement (38) actionnant une soupape antiretour (31) entre les chambres. Application notamment aux dispositifs de chauffage de voitures de tourisme.
Description
L'invention concerne un dispositif de chauffage pour véhicules automobiles
possédant un moteur à combustion interne refroidi par eau, comportant un échangeur de chaleur eau-air, qui est relié d'une part au circuit d'eau de refroidissement du moteur à combustion interne et d'autre part à un appareil de chauffage supplémentaire (chauffage auxiliaire) indépendant du moteur à combustion interne, et un organe de commutation actionné de façon thermostatique, qui est agencé de telle sorte que, lorsque l'appareil de chauffage supplémentaire est branché, l'eau chaude, qui est chauffée par cet appareil, passe dans l'échangeur de chaleur au-dessous d'une température prédéterminée par le thermostat, et passe en outre dans le
moteur à combustion interne au-dessus de la température pré-
déterminée, et lorsque l'appareil de chauffage supplémentaire est débranché, l'eau de refroidissement du moteur, qui est chauffée par ce dernier, passe dans l'échangeur de chaleur, ce pourquoi l'organe de commutation comporte une chambre d'arrivée, qui est reliée au circuit de refroidissement du moteur à combustion interne, et une chambre de départ, qui est reliée aussi bien à l'échangeur de chaleur qu'à l'appareil de chauffage supplémentaire, ainsi qu'une soupape antiretour, qui est disposée entre la chambre d'arrivée et la chambre de départ et comporte un organe de soupape et un siège de soupape, et
dont le sens de blocage est dirigé vers la chambre d'arrivée.
Dans un dispositif de chauffage connu (demande de brevet allemand DE 19 61 286 A1), l'organe de commutation actionné de façon thermostatique comporte trois soupapes ainsi qu'un bipasse entre deux entrées de la soupape. Une première soupape est agencée en tant que soupape antiretour et est associée directement à la sortie de l'organe de
commutation, qui est reliée à l'appareil de chauffage supplémentaire.
Une deuxième soupape, commandée par le thermostat, commande la liaison d'une première entrée, qui est raccordée à l'échangeur de chaleur, à la sortie ainsi que la liaison d'une seconde entrée, qui est raccordée au circuit de refroidissement par eau du moteur, à la sortie de l'organe de commutation. Une troisième soupape, commandée par le thermostat, est associée directement à la seconde entrée de l'organe
de commutation.
Lorsque le moteur est à l'arrêt (fonctionnement en stationnement) et que l'appareil de chauffage supplémentaire est branché, la troisième soupape est fermée et la deuxième soupape est ouverte, et l'échangeur de chaleur est raccordé au dispositif de chauffage supplémentaire. Lorsqu'une température prédéterminée de l'eau est atteinte, le thermostat ouvre la troisième soupape, et de l'eau chaude circule depuis l'appareil de chauffage supplémentaire en passant d'une part par l'échangeur de chaleur et d'autre part par le moteur froid, et le moteur est préchauffé. Lors d'un accroissement supplémentaire de la température, le thermostat ferme la deuxième soupape et bloque l'échangeur de chaleur. L'eau chauffée par l'appareil de chauffage supplémentaire circule en passant exclusivement dans le moteur et amène ce dernier à la température de fonctionnement. Si on fait démarrer le moteur et que ce dernier délivre suffisamment d'eau chaude par l'intermédiaire du circuit d'eau de refroidissement, l'appareil de chauffage supplémentaire est arrêté, et de l'eau chaude est envoyée par la pompe à eau dans le circuit de refroidissement du moteur en passant par l'échangeur de chaleur, le bipasse et la troisième soupape ouverte, pour revenir au moteur. Un tel organe de commutation comportant trois soupapes, un thermostat et un bipasse est très complexe du point de vue construction et renchérit le dispositif
de chauffage sans accroître de façon conséquente son efficacité.
Dans un dispositif de chauffage connu du type indiqué plus haut (demande de brevet allemand DE 43 14 089 C1), le thermostat disposé dans la chambre de départ et agencé sous la forme d'un élément en matériau dilatable actionne un plateau de soupape principal, qui est repoussé d'une manière étanche contre une bride annulaire disposée entre la chambre d'arrivée et la chambre de départ, sous l'action de la force d'un ressort de fermeture. Pour une température prédéterminée, pouvant être présélectionnée, de l'eau chaude qui circule depuis l'appareil de chauffage supplémentaire en direction de l'échangeur de chaleur en passant par la chambre de départ, le thermostat, qui est disposé dans la chambre de départ, écarte le plateau de soupape principal de la bride annulaire, et une partie de l'eau chaude sort de la chambre de départ en passant par la chambre d'arrivée pour pénétrer dans le circuit d'eau de refroidissement du moteur à combustion interne, de sorte que ce dernier est préchauffé et atteint plus rapidement sa température de fonctionnement. La soupape antiretour, qui est également disposée entre la chambre d'arrivée et la chambre de départ et dont le sens de blocage est dirigé vers la chambre d'arrivée, est formée par un plateau de soupape secondaire, qui s'applique sur le plateau de soupape principal sous l'action de la force d'un ressort de pression et ferme des trous de passage qui sont présents dans le plateau de soupape principal. Le plateau de soupape secondaire s'écarte du plateau de soupape principal et libère par conséquent la liaison entre la chambre d'arrivée et la chambre de départ, lorsqu'après le branchement de la pompe de circulation, la pression produite par la pompe de circulation est suffisamment élevée dans le circuit d'eau de refroidissement du moteur à combustion interne pour vaincre la force d'application du ressort de pression. Par conséquent, l'eau de refroidissement chauffée, qui pénètre depuis le moteur à combustion interne dans la chambre d'arrivée, revient par l'intermédiaire de la chambre de départ et de l'échangeur de chaleur ainsi qu'en passant par l'appareil de chauffage supplémentaire jusqu'au moteur à combustion interne. Si la température de l'eau de refroidissement dépasse la température prédéterminée du thermostat, ce dernier écarte en supplément le plateau de soupape principal de la bride annulaire de sorte qu'une ouverture d'écoulement plus importante est libérée entre la chambre d'arrivée et la chambre de départ. Un tel organe de commutation équipé de deux soupapes intégrées est d'un agencement très complexe, ce qui se traduit essentiellement par des coûts élevés de
fabrication de l'organe de commutation.
L'invention a pour but de simplifier fortement l'organe de commutation dans un dispositif de chauffage du type indiqué plus haut et de le rendre moins sensible aux perturbations et de maintenir le fonctionnement fondamental du chauffage du moteur et du
chauffage auxiliaire.
Ce problème est résolu conformément à l'invention dans un dispositif de chauffage pour véhicules automobiles du type indiqué en préambule, grâce au fait que les chambres d'arrivée et de départ sont reliées entre elles par l'intermédiaire d'au moins un perçage de fuite et que le thermostat est disposé dans la chambre d'arrivée et possède un élément d'actionnement qui, au-dessus d'une température prédéterminée dans la chambre d'arrivée, écarte de son siège l'organe
de soupape de la soupape antiretour.
Dans le dispositif de chauffage selon l'invention, l'organe de commutation comporte, en dehors du thermostat, uniquement une soupape et représente une unité complète facile à fabriquer et simple à monter, qui peut être reliée simplement au niveau des trois tubulures de raccordement au reste du système de chauffage. La soupape de commutation, agencée en tant que soupape antiretour qui peut être actionnée en supplément par le thermostat, est robuste et peu sensible
aux perturbations.
Selon un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, le thermostat est agencé sous la forme d'une cartouche à cire comportant une tige d'actionnement, qui est disposée axialement par rapport à l'organe de soupape et écarte axialement de plus en plus la tige
d'actionnement, lorsque la température augmente.
Selon un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, l'organe de commutation possède un boîtier formé de trois éléments et qui possède une partie inférieure cylindrique, qui entoure la chambre d'arrivée et sur laquelle est formée une tubulure de raccordement pour le raccordement du circuit d'eau de refroidissement du moteur à combustion interne, une partie médiane, qui est montée sur la partie inférieure et qui loge avec possibilité de déplacement axial l'organe de soupape et sur laquelle est formé le siège de soupape, et une partie supérieure, qui est montée sur la partie médiane et contient la chambre de départ et dans laquelle sont formées deux tubulures de raccordement servant à raccorder l'appareil de chauffage
supplémentaire et l'échangeur de chaleur.
Selon un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, une soupape antiretour présentant un sens de blocage dirigé vers l'appareil de chauffage supplémentaire est disposée dans la canalisation d'arrivée reliant l'appareil de chauffage supplémentaire à
la chambre de départ de l'organe de commutation.
Selon un mode de mise en euvre préféré de l'invention, dans la soupape antiretour est prévu un perçage de fuite, qui permet un faible écoulement d'eau de chauffage dans le sens de blocage de la
soupape antiretour.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente
invention ressortiront de la description donnée ci-après, prise en
référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 montre une représentation schématique d'un dispositif de chauffage pour des véhicules automobiles comportant un moteur à combustion interne refroidi par eau; la figure 2 représente une coupe longitudinale d'un organe de commutation présent dans le dispositif de chauffage de la figure 1; et - la figure 3 représente une coupe prise suivant la ligne Im-mI
sur la figure 2.
Dans le dispositif de chauffage représenté schématiquement sur la figure 1, pour un véhicule automobile comportant un moteur à i 5 combustion interne refroidi par eau, le moteur est symbolisé par le bloc , et la référence 11 désigne l'échangeur de chaleur eau-air du dispositif de chauffage, qui est raccordé, côté eau, au circuit d'eau de refroidissement 12 du moteur à combustion interne 10, dans lequel est en outre branchée une pompe électrique à eau 13 servant à faire circuler l'eau de refroidissement chauffée par le moteur à combustion interne 10. Lorsque le moteur à combustion interne 10 est à l'état chaud de fonctionnement et dans le cas o il existe un besoin de chauffage, de l'air est envoyé par l'intermédiaire de l'échangeur de
chaleur 11 et est introduit dans l'habitacle du véhicule automobile.
L'air, qui traverse l'échangeur de chaleur, reçoit ici de la chaleur à
partir de l'eau de refroidissement et, pour sa part, chauffe l'habitacle.
Pour le chauffage de l'habitacle alors que le moteur à combustion interne est arrêté, c'est-à-dire pour ce qu'on appelle le chauffage auxiliaire, il est prévu un appareil de chauffage supplémentaire 14, qui est raccordé à l'échangeur de chaleur 11, parallèlement au circuit d'eau de refroidissement 12, par l'intermédiaire de canalisations 15 et 16. L'appareil de chauffage supplémentaire 14 contient un brûleur à carburant, dans lequel l'eau traversant l'appareil de chauffage supplémentaire 14 est chauffée, et une pompe de circulation servant à produire un écoulement d'eau dans l'appareil de chauffage supplémentaire 14. Pour faire fonctionner au choix l'échangeur de chaleur 11 avec le circuit d'eau de refroidissement 12 du moteur à combustion interne et l'appareil de chauffage auxiliaire 14, un organe de commutation 17 comportant trois raccords 171, 172 et 173 est branché entre la sortie d'eau de refroidissement du moteur à combustion interne 10 et l'entrée de l'échangeur de chaleur 11. Le raccord 171 est relié au moteur à combustion interne et le raccord 172 est relié à l'échangeur de chaleur 11 et le raccord 173 est relié à la conduite de raccordement 15 de l'appareil de chauffage supplémentaire 14, qui agit en tant que conduite d'arrivée aboutissant à l'organe de commutation 17 et contient à cet effet une soupape antiretour 18, dont le sens passant est dirigé depuis l'appareil de chauffage supplémentaire 14 en direction de l'organe de commutation 17. La conduite de raccordement 16, qui agit en tant que conduite de retour, de l'appareil de chauffage supplémentaire 14 est raccordée au circuit d'eau de refroidissement 12 entre la sortie de
l'échangeur de chaleur 11 et l'entrée de la pompe à eau 13.
L'agencement du circuit de commutation 17 du point de vue construction est visible sur la figure 2, sur laquelle l'organe de commutation 17 est représenté en coupe longitudinale. L'organe de commutation 17 possède un boîtier 20 formé de trois éléments comprenant une partie inférieure 21, une partie médiane 22 et une partie supérieure 23. Sur la partie inférieure 21 du boîtier est formée une tubulure de raccordement 24, qui forme le raccord 171 de l'organe de commutation 17. Une chambre d'arrivée 25 est formée à l'intérieur de la partie inférieure 29 du boîtier. La partie médiane 22 du boîtier est montée coaxialement sur la partie inférieure 21 du boîtier. Au niveau de sa face inférieure, qui prend appui sur la partie inférieure 21 du boîtier, un siège de soupape 27, qui entoure une ouverture de soupape 26, est formé sur la partie médiane 22 du boîtier. Des perçages axiaux de fuite 29 sont prévus dans une barrette annulaire 28, qui subsiste entre le siège de soupape 27 et la paroi intérieure de la partie moyenne 22 du boîtier. Le siège de soupape 27 coopère avec un organe 30 d'une soupape antiretour 31, qui est guidée de manière à être déplaçable axialement dans la partie médiane 22 du boîtier et est agencée de telle sorte que, lorsque la chambre d'arrivée 25 est chargée par de l'eau, l'organe de soupape 30 s'écarte du siège de soupape 27 et que par conséquent la soupape antiretour 31 est ouverte. La partie supérieure 23 du boîtier est montée coaxialement sur la partie médiane 22 du boîtier. Sur cette partie sont formées deux tubulures de raccordement 32 et 33, qui forment les raccords 172 et 173 de l'organe de commutation 17. Les deux tubulures de raccordement 32, 33 sont reliées à une chambre de départ 34, qui est formée à l'intérieur de la partie supérieure 23 du boîtier et est reliée pour sa part à l'intérieur de la
partie médiane 22 du boîtier.
Un thermostat 35 est disposé dans la partie intérieure 21 du 1 0 boîtier et est maintenu, au moyen d'un anneau de fixation 36, sur le fond de la partie inférieure 21 du boîtier, à partir duquel se prolonge la tubulure de raccordement 24. Le thermostat 35 est constitué par une cartouche à cire 37, d'o ressort axialement une tige d'actionnement 38. Lors d'un échauffement, la cire se dilate dans la cartouche à cire 37, et la tige d'actionnement 38 ressort de la cartouche à cire 37 en direction de l'organe de soupape 30. Le thermostat 35, est réglé de telle sorte que, lorsqu'une température de consigne est atteinte, la tige d'actionnement 38 s'applique contre l'organe 30 de la soupape antiretour 31 et écarte cette dernière du siège de soupape 37, ce qui établit également le passage depuis la chambre de départ 34 en direction de la chambre d'arrivée 35 dans le sens du blocage de la soupape de
blocage 31.
Le fonctionnement du dispositif de chauffage décrit est le suivant: Lorsque le moteur à combustion interne 10 est arrêté et que l'appareil de chauffage supplémentaire 14 est branché, de l'eau chaude parvient depuis l'appareil de chauffage supplémentaire 14 en passant par la conduite de raccordement 15 à la tubulure de raccordement 33, pénètre dans la chambre de départ 34, repousse en cet endroit l'organe de soupape 30 contre le siège de soupape 27 et s'évacue ensuite par l'intermédiaire de la tubulure de raccordement 32 en direction de l'échangeur de chaleur 11, délivre sa chaleur, dans cet échangeur de chaleur 11, l'air qui traverse cet échangeur, et revient par l'intermédiaire de la conduite de raccordement 16 à l'appareil de chauffage supplémentaire 14, o il est à nouveau chauffé. L'air chauffé dans l'échangeur de chaleur 11 est envoyé à l'habitacle et chauffe ce dernier. Au cours de ce processus, des quantités d'eau chaude assez faibles parviennent, par l'intermédiaire des perçages de fuite 29, dans la chambre d'arrivée 25 et y chauffent le thermostat 35. Sous l'effet de cet échauffement, la cire située dans la cartouche à cire 37 se dilate et la tige d'actionnement 38 se déplace progressivement en direction de l'organe de soupape 30. Si la température de consigne prédéterminée est atteinte, la tige d'actionnement 38 écarte l'organe de soupape 30 du siège de soupape 27. Alors, de l'eau chaude circule également depuis la chambre d'arrivée 25 en passant par la soupape antiretour 31 ouverte 1 0 pour pénétrer dans la chambre de départ 34 et parvient, à partir de là, par l'intermédiaire de la tubulure de raccordement 24, au moteur à combustion interne 10. Lorsque l'organe de commutation 17 est dans cette position, l'eau chaude chauffée par l'appareil de chauffage supplémentaire 14 traverse également le moteur à combustion interne 10, en passant par le circuit d'eau de refroidissement 12, et chauffe progressivement le moteur. Si les soupapes de chauffage sont fermées, l'eau chaude de l'appareil de chauffage supplémentaire 14 circule exclusivement en passant dans le moteur à combustion interne 10 de sorte que ce dernier est chauffé rapidement à la température de
fonctionnement.
Si on fait démarrer le moteur à combustion interne 10, si l'eau de refroidissement s'est échauffée à la température de fonctionnement et si on débranche alors l'appareil de chauffage supplémentaire 14, l'eau de refroidissement chauffée par le moteur à combustion interne 10 pénètre, par l'intermédiaire de la tubulure de raccordement 14, dans la chambre d'arrivée 25 et, par l'intermédiaire de la soupape antiretour 31, atteint l'échangeur de chaleur 11 et, en passant par la pompe à eau 13, revient au moteur à combustion interne 10. L'écoulement d'eau de chauffage en direction de l'appareil de chauffage supplémentaire 14 est bloqué par la soupape antiretour 18 située dans la conduite de raccordement 15. Dans la soupape antiretour 18, bien que cela ne soit pas représenté ici de façon détaillée, on peut en outre prévoir un perçage de fuite, qui permet une faible d'arrivée d'eau chaude à l'appareil de chauffage supplémentaire 14 (en sens opposé au sens de la flèche sur la figure 1). De ce fait, lorsque la soupape de chauffage est bloquée au niveau de l'échangeur de chaleur 11, la température de l'eau dans l'appareil de chauffage supplémentaire 14 ne diminue pas dans la mesure o cet appareil de chauffage
supplémentaire 14 est branché sans nécessité.
Claims (5)
1. Dispositif de chauffage pour véhicules automobiles possédant un moteur à combustion interne refroidi par eau, comportant un échangeur de chaleur eau-air, qui est relié d'une part au circuit d'eau de refroidissement du moteur à combustion interne et d'autre part à un appareil de chauffage supplémentaire (chauffage auxiliaire) indépendant du moteur à combustion interne, et un organe de commutation actionné de façon thermostatique, qui est agencé de telle sorte que, lorsque l'appareil de chauffage supplémentaire est branché, l'eau chaude, qui est chauffée par cet appareil, passe dans l'échangeur de chaleur au- dessous d'une température prédéterminée par le thermostat, et passe en outre dans le moteur à combustion interne au-dessus de la température prédéterminée, et lorsque l'appareil de chauffage supplémentaire est débranché, l'eau de refroidissement du moteur, qui est chauffée par ce dernier, passe dans l'échangeur de chaleur, et ce pourquoi l'organe de commutation comporte une chambre d'arrivée, qui est reliée au circuit de refroidissement du moteur à combustion interne, et une chambre de départ, qui est reliée aussi bien à l'échangeur de chaleur qu'à l'appareil de chauffage supplémentaire, ainsi qu'une soupape antiretour, qui est disposée entre la chambre d'arrivée et la chambre de départ et comporte un organe de soupape et un siège de soupape, et dont le sens de blocage est dirigé vers la chambre d'arrivée, caractérisé en ce que les chambres d'arrivée et de départ (25,34) sont reliées entre elles par l'intermédiaire d'au moins un perçage de fuite (29) et que le thermostat (35) est disposé dans la chambre d'arrivée (25) et possède un élément d'actionnement (38) qui, au-dessus d'une température prédéterminée dans la chambre d'arrivée (25), écarte de son siège (27) l'organe de soupape (3) de la soupape
antiretour (31).
2. Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le thermostat (35) est agencé sous la forme d'une cartouche à cire (37) comportant une tige d'actionnement (38), qui est disposée axialement par rapport à l'organe de soupape (3) et écarte axialement de plus en plus la tige d'actionnement (38), lorsque la température augmente.
3. Dispositif de chauffage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'organe de commutation (17) possède un boîtier (20) formé de trois éléments et qui possède une partie inférieure cylindrique (21), qui entoure la chambre d'arrivée (25) et sur laquelle est formée une tubulure de raccordement (24) pour le raccordement du circuit d'eau de refroidissement (12) du moteur à combustion interne (10), une partie médiane (22), qui est montée sur la partie inférieure (21) et loge avec possibilité de déplacement axial l'organe de soupape (3) et sur laquelle est formé le siège de soupape (27), et une partie supérieure (23), qui est montée sur la partie médiane (22) et contient la chambre de départ (34) et dans laquelle sont formées deux tubulures de raccordement (32,33) servant à raccorder l'appareil de chauffage
i 5 supplémentaire (14) et l'échangeur de chaleur (11).
4. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des
revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une soupape antiretour (18)
présentant un sens de blocage dirigé vers l'appareil de chauffage supplémentaire (14) est disposée dans la canalisation d'arrivée (15) reliant l'appareil de chauffage supplémentaire (14) à la chambre de
départ (34) de l'organe de commutation (17).
5. Dispositif de chauffage selon la revendication 4, caractérisé en ce que dans la soupape antiretour (18) est prévu un perçage de fuite, qui permet un faible écoulement d'eau de chauffage dans le sens de
blocage de la soupape antiretour (18).
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