FR2845420A1 - Circuit de refroidissement comportant un organe de regulation du flux - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne principalement constitué d'un ensemble de culasses et d'un ensemble de cylindres pourvus de portions intégrées de circuit de refroidissement, à flux séparés, ledit circuit comprenant en outre, d'une part, au moins deux boucles de recirculation montées en parallèle sur les deux portions de circuit intégrées précitées dont l'une au moins intègre un aérotherme, d'autre part, une pompe de circulation dont l'entrée est reliée aux sorties des boucles de recirculation et dont la sortie est reliée fluidiquement aux entrées des portions de circuit intégrées précitées et, enfin, par une vanne multivoie, dont les entrées sont reliées fluidiquement aux sorties des portions de circuit intégrées précitées et dont au moins certaines des sorties sont reliées aux entrées des boucles de recirculation.Circuit caractérisé en ce qu'au moins un organe (10) de régulation du débit ou de la perte de charge dans l'une au moins des deux portions intégrées (5 et 5') de circuit de refroidissement est monté entre la pompe de circulation (8) et l'unité de vanne multivoie (9).
Description
- 1
DESCRIPTION
La présente invention concerne le domaine des véhicules à moteur thermique, plus particulièrement le refroidissement de ces derniers,
et a pour objet un circuit de refroidissement d'un tel moteur.
Compte tenu des nécessités requises et des optimisations 5 souhaitées en termes de refroidissement des moteurs à combustion interne, différentes structures de circuit de refroidissement pour de tels moteurs ont
déjà été proposées.
Une structure connue, à la fois simple et efficiente, correspond à un circuit constitué de portions de circuit de refroidissement à flux séparés 10 intégrées aux ensembles de culasses et de cylindres formant le moteur, ledit circuit comprenant en outre, d'une part, au moins deux boucles de recirculation ou de réinjection montées en parallèle sur les deux portions de circuit intégrées précitées dont l'une au moins intègre un aérotherme ou un échangeur thermique analogue, d'autre part, une pompe de circulation dont 15 l'entrée est reliée aux sorties des boucles de recirculation et dont la sortie est reliée fluidiquement aux entrées des portions de circuit intégrées précitées et, enfin, une unité ou un arrangement de vanne multivoie (ci-après également vanne multivoie), dont l'entrée ou les entrées sont reliées fluidiquement aux sorties des portions de circuit intégrées précitées et dont 20 au moins certaines des sorties sont reliées aux entrées des boucles de recirculation, la position fonctionnelle ou l'état de ladite vanne multivoie
étant fonction de la température du liquide de refroidissement.
Un tel circuit permet de refroidir indépendamment les culasses
et les cylindres.
Toutefois, il existe un besoin pour un refroidissement plus flexible encore et en particulier mieux adapté aux conditions et modes de fonctionnement du moteur concerné, et permettant éventuellement de forcer
des refroidissements différents au niveau des culasses et des cylindres.
A cet effet, l'invention a pour objet un circuit du type précité, 30 caractérisé en ce que ledit circuit de refroidissement comprend également au moins un organe de régulation du débit ou de la perte de charge dans
l'une au moins des deux portions intégrées de circuit de refroidissement.
L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ciaprès, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre
- 2 d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels: les figures 1 et 2 sont des schémas fluidiques d'un circuit de refroidissement selon deux variantes d'un premier mode de réalisation de l'invention; les figures 3 et 4 sont des schémas fluidiques d'un circuit de refroidissement selon deux variantes d'un deuxième mode de réalisation de l'invention; la figure 5 est un schéma fluidique symbolique d'un troisième 10 mode de réalisation de l'invention; la figure 6 est un schéma fluidique d'un circuit de refroidissement similaire à celui de la figure 2, dans lequel un arrangement formé de plusieurs éléments distincts remplit la fonction de vanne multivoie, et, la figure 7 est un schéma fluidique d'un circuit de refroidissement similaire à celui de la figure 2, dans lequel l'unité ou l'arrangement de vanne multivoie est monté à la sortie des boucles de recirculation ou de réinjection et à proximité immédiate de l'entrée de la
pompe de circulation.
Comme le montrent les figures des dessins annexés, le
moteur 2 comprend essentiellement un ensemble de culasses (ou bloc culasses) 3 et un ensemble de cylindres (ou bloc cylindres) 4, ces ensembles étant pourvus de portions intégrées respectives de circuit de refroidissement 5 et 5' à flux séparés, la portion de circuit 5' alimentant également en 25 dérivation un échangeur eau/huile (ou modine) 5".
Le circuit de refroidissement 1 comprend en plus des deux portions intégrées 5, 5' précitées, également, d'une part, au moins deux boucles de recirculation ou de réinjection 6 et 7 montées en parallèle sur les deux portions de circuit intégrées 5 et 5' précitées dont l'une au moins 30 intègre un aérotherme 6' ou un échangeur thermique analogue, d'autre part, une pompe de circulation 8 dont l'entrée est reliée aux sorties des boucles de recirculation et dont la sortie est reliée fluidiquement aux entrées des portions de circuit intégrées précitées et, enfin, une unité ou un arrangement de vanne multivoie 9 (ou vanne multivoie), dont l'entrée ou les entrées est 35 (sont) reliée(s) fluidiquement aux sorties des portions de circuit intégrées précitées et dont au moins certaines des sorties sont reliées aux entrées des boucles de recirculation 6 et 7, la position fonctionnelle ou l'état de ladite - 3 vanne multivoie 9 étant fonction de la température du liquide de refroidissement. Conformément à l'invention, il est en outre prévu au moins un organe 10 de régulation du débit ou de la perte de charge dans l'une au 5 moins des deux portions intégrées 5 et 5' de circuit de refroidissement, préférentiellement monté entre la pompe de circulation 8 et l'unité ou
l'arrangement de vanne multivoie 9.
L'organe ou les organes de régulation 10 additionnel(s) permet(tent) ainsi de contrôler le flux de liquide de refroidissement 10 traversant les deux ou l'un des deux ensembles 3 et 4, ce en fonction d'un ou de plusieurs paramètre(s), de manière automatique ou semi-automatique, en prévoyant une sécurité intégrée évitant la surchauffe desdits ensembles 3
et 4 (circulation maximale en cas de défaut de commande).
En particulier, le régime moteur, la température du fluide de 15 refroidissement, la température de l'un ou des deux ensembles 3 et 4 et le fonctionnement en phase de démarrage pourront, par exemple, constituer de tels paramètres de régulation. Il en est de même du maintien d'une
différence de température fixe ou évolutive entre les ensembles 3 et 4.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, représenté 20 aux figures 1, 2, 6 et 7 des dessins annexés, ledit au moins un organe de régulation 10 est monté dans un segment de ligne de circulation 1 1 ou 12 s'étendant entre les sorties des portions intégrées de circuit de refroidissement 5 et 5' et l'unité ou l'arrangement de vanne multivoie 9,
préférentiellement à proximité desdites sorties.
Comme le montre la figure 1 des dessins annexés, et conformément à une première variante du premier mode de réalisation, un organe de régulation 10 est monté au niveau d'un segment de ligne d'évacuation 1 1 reliant, directement ou indirectement, la sortie de la portion intégrée de circuit de refroidissement 5' de l'ensemble des cylindres ou bloc 30 cylindres 4 à la vanne multivoie 9, les flux de sortie des deux portions intégrées de circuit de refroidissement 5 et 5' étant préférentiellement mélangés en un flux unique, dans un segment de ligne intermédiaire commun 12, avant leur arrivée au niveau de l'entrée de ladite vanne
multivoie 9.
Comme le montrent les figures 2, 6 et 7 des dessins annexés, et conformément à une deuxième variante du premier mode de réalisation, un organe de régulation 10 est monté au niveau d'un segment de ligne - 4 intermédiaire commun 12 recevant les flux de sortie des deux portions intégrées de circuit de refroidissement 5 et 5' et débouchant au niveau de
l'entrée de la vanne multivoie 9.
Enfin, selon une troisième variante de ce premier mode de 5 réalisation, non représentée sur les figures annexées, mais pouvant être déduite des figures 1 et 2, le circuit de refroidissement peut comporter deux organes de régulation 10 dont l'un est monté dans le segment de ligne d'évacuation 1 1 et dont l'autre est monté dans le segment de ligne
intermédiaire commun 12.
Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, représenté aux figures 3 et 4 des dessins annexés, ledit au moins un organe de régulation 10 est monté dans un segment de ligne de circulation s'étendant entre la pompe 8 et les entrées des portions intégrées de circuit de
refroidissement 5 et 5'.
Comme le montre la figure 3, et conformément à une première variante du deuxième mode de réalisation, un organe de régulation 10 est monté dans un segment de ligne d'alimentation 13 reliant la pompe 8 à l'entrée de la portion intégrée de circuit de refroidissement 5' de l'ensemble
de cylindres 4.
Comme le montre la figure 4, et conformément à une seconde variante du deuxième mode de réalisation, un organe de régulation 10 est monté dans un segment de ligne commun d'alimentation 14 reliant fluidiquement la sortie de la pompe 8 aux deux portions intégrées de circuit de refroidissement 5 et 5', ledit organe de régulation 10 étant du type vanne 25 à deux voies à régulations opposées et un circuit 15 de recirculation en dérivation, comprenant préférentiellement une restriction 15', reliant la
sortie de l'une desdites voies de l'organe 10 à l'entrée de la pompe 8.
Selon un troisième mode de réalisation de l'invention, représenté schématiquement à la figure 5 des dessins annexés, le circuit de 30 refroidissement 1 peut comporter deux organes de régulation 10 dont l'un est monté dans un segment de ligne de circulation 1 1 ou 12 en amont des deux portions intégrées de circuit de refroidissement 5 et 5' et dont l'autre est monté dans un segment de ligne de circulation 13 ou 14 en aval des
deux portions intégrées de circuit de refroidissement 5 et 5'.
Le choix de l'une des variantes de réalisation mentionnées cidessus pour la régulation du ou des flux de liquide traversant le moteur 2 - 5 dépendra de la nature, de la précision et de la complexité du contrôle de
température souhaité.
Préférentiellement, ledit au moins un organe de régulation 10 est choisi dans le groupe formé par les vannes tout ou rien, les vannes à 5 commande proportionnelle et les vannes thermostatées, ledit ou lesdits organes 10 de régulation présentant éventuellement une fuite en position fermée. De plus, la pompe de circulation 8 est avantageusement choisie dans le groupe formé par les pompes à entraînement par moteur électrique 10 et les pompes à entraînement mécanique, à partir du moteur du véhicule concerné, l'entraînement s'effectuant éventuellement par l'intermédiaire d'un
mécanisme de transmission débrayable.
De manière au moins en partie connue, l'unité ou l'arrangement de vanne multivoie 9 situé(e) en aval des portions intégrées de circuit de 15 refroidissement 5 et 5' et, le cas échéant, en aval d'un éventuel organe de régulation 10 monté en aval desdites portions intégrées 5 et 5' précitées, comporte au moins une voie régulée en débit, préférentiellement au moins deux voies régulées en opposition, cette régulation s'effectuant en fonction du signal de mesure fourni par un capteur 9' relevant en continu la 20 température des flux mélangés de liquide de refroidissement issus des deux portions intégrées de circuit de refroidissement 5 et 5', ou en fonction de l'action mécanique d'un élément irrigué par lesdits flux mélangés. De plus, la sortie ou l'entrée de la voie régulée ou de chacune des deux voies de cet arrangement ou de cette unité 9 est reliée à l'entrée ou à la sortie de l'une ou 25 de chacune desdites au moins deux boucles de recirculation 6 et 7, l'une de ces dernières traversant le radiateur 6' du véhicule concerné et l'autre
consistant en une simple portion de ligne de réinjection.
Comme le montrent également les figures des dessins annexés, l'unité de vanne 9 d'un seul tenant, ou l'arrangement de vanne multivoie en 30 plusieurs éléments associés, comprendra en outre le cas échéant une voie supplémentaire non régulée dont la sortie ou l'entrée est reliée à l'entrée ou à la sortie d'un circuit de dérivation 16 traversant un second aérotherme 16', correspondant à un échangeur faisant partie d'un circuit de chauffage
intérieur du véhicule concerné.
En variante supplémentaire, la troisième voie pourra éventuellement également être régulée au moyen d'un organe correspondant
de la vanne multivoie 9.
- 6 Ainsi, la vanne multivoie 9 thermostatée pourra être du type simple effet (régulation d'une seule voie), double effet (régulation de deux voies, par exemple de manière liée) ou triple effet (régulation des trois voies
de sortie ou d'entrée de ladite vanne).
L'élément irrigué par les flux des portions de circuit intégrées 5 et 5' ou des circuits ou boucles 6, 7 et/ou 16 pourra par exemple consister en une cartouche de cire qui se rétracte ou se dilate en fonction des variations
de température desdits flux mélangés.
Cette vanne multivoie 9 pourra être montée soit à l'entrée des 10 deux boucles de recirculation 6 et 7, c'est-à-dire à proximité de la sortie des portions de circuit intégrées 5 et 5' (figures 1 à 6), soit à la sortie desdites boucles de recirculation, c'est-à-dire à proximité de l'entrée de la pompe de
recirculation 8.
Dans ce dernier cas également, une, deux ou trois voies peuvent 15 être régulées en débit, en fonction du contrôle souhaité.
En outre, ladite vanne multivoie 9 pourra consister soit en une unité d'un seul tenant (figures 1 à 5 et 7), soit en un arrangement fonctionnel de plusieurs éléments distincts, tel qu'une vanne thennostatée
simple effet et une dérivation multibranche (figure 6).
Les figures font également apparaître un circuit de dégazage et de mise en charge de la pompe 8 comprenant notamment un réservoir 17 et
des lignes de connection fluidique correspondantes.
Conformément à une réalisation pratique avantageuse, au moins certains des composants dudit circuit 1, non intégrés aux ensembles 25 de culasses et de cylindres 3 et 4, à savoir au moins la pompe 8, ledit au
moins un organe de régulation 10 et certain(e)s des portions de ligne, boucles ou circuits 6, 7 et 1 1 à 16, ainsi qu'éventuellement la vanne multivoie 9, font partie d'un module en matériau thermoplastique obtenu par assemblage, par exemple par soudage par vibration, de plusieurs parties 30 venues de moulage par injection.
Un tel module est notamment connu de la demande de brevet
français n0 0208861 du 12 juillet 2002 au nom de la demanderesse.
Par ailleurs, la régulation des flux et la commande du ou des
organes 10, de la vanne 9 et de la pompe 8 pourront être réalisées, le cas 35 échéant, par une unité centrale de pilotage connue.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications -7
restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.
- 8
Claims (14)
1. Circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne principalement constitué d'un ensemble de culasses et d'un ensemble de cylindres, lesdits ensembles étant pourvus de portions intégrées de circuit de refroidissement, à flux séparés, ledit circuit comprenant en outre, d'une 5 part, au moins deux boucles de recirculation ou de réinjection montées en parallèle sur les deux portions de circuit intégrées précitées dont l'une au moins intègre un aérotherme ou un échangeur thermique analogue, d'autre part, une pompe de circulation dont l'entrée est reliée aux sorties des boucles de recirculation et dont la sortie est reliée fluidiquement aux entrées 10 des portions de circuit intégrées précitées et, enfm, par un arrangement de vanne multivoie ou une unité de vanne multivoie, dont l'entrée ou les entrées est (sont) reliée(s) fluidiquement aux sorties des portions de circuit intégrées précitées et dont au moins certaines des sorties sont reliées aux entrées des boucles de recirculation, la position fonctionnelle ou l'état de 15 ladite vanne multivoie étant fonction de la température du liquide de refroidissement, circuit caractérisé en ce qu'il comprend également au moins un organe (10) de régulation du débit ou de la perte de charge dans l'une au moins des deux portions intégrées (5 et 5') de circuit de refroidissement.
2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit au moins un organe de régulation (10) est monté dans un segment de ligne de circulation s'étendant entre les sorties des portions intégrées de circuit de
refroidissement (5 et 5') et l'unité ou l'arrangement de vanne multivoie (9).
3. Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un 25 organe de régulation (10) est monté au niveau d'un segment de ligne d'évacuation (11) reliant, directement ou indirectement, la sortie de la portion intégrée de circuit de refroidissement (5') de l'ensemble des cylindres ou bloc cylindres (4) à la vanne multivoie (9), les flux de sortie des deux portions intégrées de circuit de refroidissement (5 et 5') étant 30 préférentiellement mélangés en un flux unique, dans un segment de ligne intermédiaire commun (12), avant leur arrivée au niveau de l'entrée de
ladite vanne multivoie (9).
4. Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un organe de régulation (10) est monté au niveau d'un segment de ligne -9 intermédiaire commun (12) recevant les flux de sortie des deux portions intégrées de circuit de refroidissement (5 et 5') et débouchant au niveau de
l'entrée de la vanne multivoie (9).
5. Circuit selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'il 5 comporte deux organes de régulation (10) dont l'un est monté dans le segment de ligne d'évacuation (11) et dont l'autre est monté dans le segment
de ligne intermédiaire commun (12).
6. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit au moins un organe de régulation (10) est monté dans un segment de ligne de 10 circulation s'étendant entre la pompe (8) et les entrées des portions intégrées
de circuit de refroidissement (5 et 5').
7. Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un
organe de régulation (10) est monté dans un segment de ligne d'alimentation (13) reliant la pompe (8) à l'entrée de la portion intégrée de 15 circuit de refroidissement (5') de l'ensemble de cylindres (4).
8. Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un organe de régulation (10) est monté dans un segment de ligne commun d'alimentation (14) reliant fluidiquement la sortie de la pompe (8) aux deux portions intégrées de circuit de refroidissement (5 et 5'), ledit organe de 20 régulation (10) étant du type vanne à deux voies à régulations opposées et un circuit (15) de recirculation en dérivation, comprenant préférentiellement une restriction (15'), reliant la sortie de l'une desdites voies de l'organe (10)
à l'entrée de la pompe (8).
9. Circuit selon l'une quelconque des revendications 2 à 4 et 25 selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il
comporte deux organes de régulation (10) dont l'un est monté dans un segment de ligne de circulation (11 ou 12) en amont des deux portions intégrées de circuit de refroidissement (5 et 5') et dont l'autre est monté dans un segment de ligne de circulation (13 ou 14) en aval des deux portions 30 intégrées de circuit de refroidissement (5 et 5').
10. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 9,
caractérisé en ce que ledit au moins un organe de régulation (10) est choisi dans le groupe formé par les vannes tout ou rien, les vannes à commande proportionnelle et les vannes thermostatées, ledit ou lesdits organes (10) de 35 régulation présentant éventuellement une fuite en position fermée.
11. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 10,
caractérisé en ce que la pompe de circulation (8) est choisie dans le groupe - 10 formé par les pompes à entraînement par moteur électrique et les pompes à entraînement mécanique, à partir du moteur du véhicule concerné, l'entraînement s'effectuant éventuellement par l'intermédiaire d'un
mécanisme de transmission débrayable.
12. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 11,
caractérisé en ce que l'unité ou l'arrangement de vanne multivoie (9) situé(e) en aval des portions intégrées de circuit de refroidissement (5 et 5') et, le cas échéant, en aval d'un éventuel organe de régulation (10) monté en aval desdites portions intégrées (5 et 5') précitées, comporte au moins une 10 voie régulée en débit, préférentiellement au moins deux voies régulées en opposition, cette régulation s'effectuant en fonction du signal de mesure fourni par un capteur (9') relevant en continu la température des flux mélangés de liquide de refroidissement issus des deux portions intégrées de circuit de refroidissement (5 et 5'), ou en fonction de l'action mécanique 15 d'un élément irrigué par lesdits flux mélangés, et en ce que la sortie ou
l'entrée de la voie régulée ou de chacune des deux voies de cet arrangement ou de cette unité (9) est reliée à l'entrée ou à la sortie de l'une ou de chacune desdites au moins deux boucles de recirculation (6 et 7), l'une de ces dernières traversant le radiateur (6') du véhicule concerné et l'autre 20 consistant en une simple portion de ligne de réinjection.
13. Circuit selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'unité de vanne multivoie (9) d'un seul tenant, ou l'arrangement de vanne multivoie (9) en plusieurs éléments associés, comprend une voie supplémentaire non régulée dont la sortie ou l'entrée est reliée à l'entrée ou 25 à la sortie d'un circuit de dérivation (16) traversant un second aérotherme (16'), correspondant à un échangeur faisant partie d'un circuit de chauffage
intérieur du véhicule concerné.
14. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 13,
caractérisé en ce qu'au moins certains des composants dudit circuit (1), non 30 intégrés aux ensembles de culasses et de cylindres (3 et 4), à savoir au
moins la pompe (8), ledit au moins un organe de régulation (10) et certain(e)s des portions de ligne, boucles ou circuits (6, 7 et 1 1 à 16), font partie d'un module en matériau thermoplastique obtenu par assemblage, par exemple par soudage par vibration, de plusieurs parties venues de moulage 35 par injection.
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