FR2890109A1 - Dispositif de regulation de la phase liquide d'un circuit de refroidissement d'un moteur thermique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif de régulation de la phase liquide d'un circuit de refroidissement d'un moteur thermique, du type constitué d'une enveloppe branchée sur le circuit de refroidissement, cette enveloppe délimitant une enceinte (1) fermée alimentée en fluide de refroidissement issu généralement de la culasse et/ou du radiateur du moteur par au moins un conduit (2) d'amenée de fluide débouchant dans l'enceinte, le fluide étant, une fois dégazé, évacué de l'enceinte par l'intermédiaire d'un orifice (3) de sortie ménagé en partie basse de l'enceinte pour retourner à une pompe de circulation prévue dans le circuit de refroidissement du moteur et servir à la mise en charge du circuit de refroidissement.Ce dispositif est caractérisé en ce que l'orifice (3) de sortie est entouré par une paroi (4) continue délimitant, à l'intérieur de l'enceinte (1), une chambre (5) autour de laquelle le fluide peut circuler, cette chambre ouverte à son sommet, isolant ledit orifice (3) de sortie du débouché du conduit (2) d'entrée dans ladite enceinte (1) de manière à autoriser l'intégralité du fluide entrant à circuler au moins partiellement autour de ladite chambre (5) avant de pénétrer dans la chambre (5) par passage au dessus de la paroi (4) de la chambre (5).

Description

i

s Dispositif de régulation de la phase liquide d'un circuit de refroidissement d'un moteur thermique La présente invention concerne un dispositif de régulation de la phase liquide d'un circuit de refroidissement d'un moteur thermique, notamment pour io véhicule automobile.

Elle concerne plus particulièrement un dispositif de régulation du type constitué d'une enveloppe branchée sur le circuit de refroidissement, cette enveloppe délimitant une enceinte fermée alimentée en fluide de refroidissement issu is généralement de la culasse et/ou du radiateur du moteur par au moins un conduit d'amenée de fluide débouchant généralement en faisant saillie à l'intérieur de l'enceinte, le fluide étant dégazé à l'intérieur de l'enceinte, puis évacué par l'intermédiaire d'un orifice de sortie ménagé en partie basse de l'enceinte pour retourner à une pompe de circulation prévue dans le circuit de refroidissement du moteur et servir à la mise en charge du circuit de refroidissement.

Le dégazage du liquide de refroidissement d'un moteur thermique est une action indispensable au bon fonctionnement du circuit de refroidissement dans lequel il circule. En effet, un tel dispositif assure la séparation des gaz, en particulier de l'air, qui se trouve dans le liquide et dont la présence dans le circuit de refroidissement est néfaste pour son bon fonctionnement. Un tel dispositif joue également le rôle de réservoir permettant ainsi de compenser les éventuelles pertes par micro-fuites du circuit de refroidissement. II est également utilisé pour réaliser le remplissage et la mise à niveau du circuit en liquide de refroidissement. La fonction principale d'un tel dispositif est celle du dégazage du liquide de refroidissement.

La tendance actuelle pour de tels dispositifs encore appelés boîtes de 35 dégazage est de réduire le volume de tels dispositifs et par suite le volume de fluide contenu à l'intérieur de tels dispositifs. Cette réduction des volumes n'est pas applicable en l'état aux dispositifs actuels de dégazage de l'état de la technique en raison de leur conception.

En effet, plusieurs dispositifs assurant le dégazage du liquide contenu dans un circuit de refroidissement sont aujourd'hui connus. Un premier dispositif de l'état de la technique est constitué d'une enveloppe délimitant une enceinte alimentée en fluide par un conduit d'entrée. Le débouché de ce conduit d'entrée est prolongé par un tube plongeur, l'extrémité dudit tube étant io immergée dans le liquide de refroidissement présent dans l'enceinte. Le fluide s'écoule ainsi dans un volume important de liquide et voit sa vitesse diminuer. Ce ralentissement permet aux bulles de gaz présentes dans le liquide de remonter et de s'échapper pendant que le liquide circule vers l'orifice de sortie. Cependant, l'efficacité d'un tel dispositif est déterminée par le volume de liquide présent à l'intérieur de l'enceinte. En effet, si le volume de liquide est faible, le ralentissement n'est pas important et la qualité du dégazage s'en trouve altérée. Un tel dispositif doit donc présenter un volume important pour fonctionner correctement.

Un autre dispositif remplissant la fonction de dégazage est constitué d'une enceinte alimentée en fluide par un conduit d'entrée prolongé d'une paroi de guidage pour délimiter un premier compartiment. Ce premier compartiment communique avec le reste de l'enceinte munie d'un orifice de sortie et formant un second compartiment. Un déflecteur est placé dans ce second compartiment de l'enceinte de manière à forcer le liquide à effectuer un parcours plus long entre le conduit d'entrée et l'orifice de sortie de ladite enceinte, améliorant ainsi la qualité du dégazage. Cependant, un tel dispositif nécessite un volume de fluide important à l'intérieur de l'enceinte pour fonctionner en raison du fait que le dégazage repose sur la différence de volumes importante entre les deux compartiments. Cette conception du dégazage va à l'encontre de la tendance actuelle tendant à réduire le volume de fluide à l'intérieur de l'enceinte.

Dans les dispositifs actuels, on constate en outre qu'une réduction du volume 35 de fluide s'accompagnerait d'une accentuation de l'effet de cascade observé sur certaines boîtes de dégazage. Cet effet de cascade provoqué par le passage du fluide d'un premier compartiment vers un second compartiment de l'enceinte s'accentue dans certaines configurations du dispositif. En effet, lorsqu'un tel dispositif équipe le circuit de refroidissement d'un véhicule, le liquide à l'intérieur de l'enceinte est soumis à des perturbations extérieures et ne conserve pas une position constante à l'intérieur de l'enceinte. Dans les virages par exemple ou lorsque la route présente une pente, le liquide de refroidissement est agité et peut, au cours de ses déplacements,engendrer une augmentation de la hauteur de la chute d'eau entre premier et second Io compartiment amenant à la formation de bulles d'air.

Un but de l'invention est donc de proposer un dispositif pour la régulation de la phase liquide d'un circuit de refroidissement dont la conception permet de disposer d'une enceinte de dégazage de volume réduit sans pour autant nuire is à la qualité du dégazage dudit liquide.

Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif de régulation de la phase liquide d'un circuit de refroidissement dont la conception permet d'éviter tout phénomène de cascade lors de l'entrée du liquide et de conserver l'orifice de sortie immergé quelles que soient les conditions d'utilisation dudit dispositif.

A cet effet l'invention a pour objet un dispositif de régulation de la phase liquide d'un circuit de refroidissement d'un moteur thermique, notamment pour véhicule automobile, du type constitué d'une enveloppe branchée sur le circuit de refroidissement, généralement entre la sortie de la culasse et/ou du radiateur du moteur et l'entrée du moteur, cette enveloppe délimitant une enceinte fermée alimentée en fluide de refroidissement issu généralement de la culasse et/ou du radiateur du moteur par au moins un conduit d'amenée de fluide débouchant, généralement en faisant saillie, à l'intérieur de l'enceinte, le fluide étant, une fois dégazé, évacué de l'enceinte par l'intermédiaire d'un orifice de sortie ménagé en partie basse de l'enceinte pour retourner à une pompe de circulation prévue dans le circuit de refroidissement du moteur et servir à la mise en charge du circuit de refroidissement, caractérisé en ce que l'orifice de sortie est entouré par une paroi continue délimitant, à l'intérieur de l'enceinte, une chambre autour de laquelle le fluide peut circuler au moins partiellement, cette chambre ouverte à son sommet, isolant ledit orifice de sortie du débouché du conduit d'entrée dans ladite enceinte de manière à autoriser le fluide entrant, même en cas de perturbation du fluide provoquée en particulier lors d'accélération ou de changement de direction du véhicule, à circuler au moins partiellement autour de ladite chambre avant de pénétrer dans la chambre par passage au dessus de la paroi de la chambre.

La chambre positionnée autour de l'orifice de sortie permet d'isoler ledit orifice de manière à le garder immergé en permanence. De plus, cette chambre, en io autorisant le fluide à circuler au moins partiellement autour de ladite chambre et par suite autour de l'orifice de sortie, allonge considérablement le parcours du liquide de refroidissement au sein de l'enceinte, permettant ainsi un dégazage efficace dudit liquide dans une enceinte de volume réduit quelles que soient les conditions d'utilisation, y compris lors d'une inclinaison du dispositif voisine de 45 . Enfin, la paroi de cette chambre contraint le fluide à s'orienter vers le haut de l'enceinte. Le courant ascendant entraîne les bulles gazeuses à la surface du liquide ce qui permet d'avoir un flux de liquide dégazé en sortie.

Selon une première forme de réalisation de l'invention, au moins une partie de 20 la chambre est formée par une portion de paroi de l'enceinte Selon une autre forme de réalisation de l'invention, la paroi de la chambre se présente sous la forme d'une paroi continue délimitant un périmètre fermé, cette paroi se raccordant par sa base à la paroi de l'enceinte.

L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 représente une vue en coupe du dispositif de régulation de la phase 30 liquide d'un circuit de refroidissement de moteur thermique.

La figure 2 représente une vue en perspective de la moitié supérieure du dispositif représenté à la figure 1.

La figure 3 représente une vue en perspective de la moitié inférieure du dispositif représenté à la figure 1.

La figure 4 représente une vue d'ensemble en perspective du dispositif représenté à la figure 1.

La figure 5 représente une vue en perspective d'une variante de la moitié inférieure du dispositif représenté à la figure 1 dans laquelle la paroi de délimitation de la chambre est raccordée uniquement par sa base à l'enveloppe de l'enceinte. i0

Comme mentionné ci-dessus, l'invention a pour objet un dispositif de régulation de la phase liquide d'un circuit de refroidissement d'un moteur thermique, notamment pour véhicule automobile, du type constitué d'une enveloppe branchée sur le circuit de refroidissement, généralement entre la sortie de la culasse et/ou du radiateur du moteur et l'entrée du moteur, cette enveloppe délimitant une enceinte 1 fermée alimentée en fluide de refroidissement issu généralement de la culasse et/ou du radiateur du moteur par au moins un conduit 2 d'amenée de fluide débouchant à l'intérieur de l'enceinte, le fluide étant, une fois dégazé, évacué de l'enceinte par l'intermédiaire d'un orifice 3 de sortie ménagé en partie basse de l'enceinte pour retourner à une pompe de circulation prévue dans le circuit de refroidissement du moteur et servir à la mise en charge du circuit de refroidissement. Un tel dispositif est généralement appelé boîte de dégazage. L'efficacité d'un tel dispositif vient principalement du fait que l'orifice de sortie est entouré d'une paroi 4 continue délimitant, à l'intérieur de l'enceinte 1, une chambre 5 autour de laquelle le fluide peut circuler au moins partiellement, cette chambre ouverte à son sommet, isolant ledit orifice 3 de sortie du débouché du conduit 2 d'entrée dans ladite enceinte 1 de manière à permettre au fluide entrant, même en cas de perturbation du fluide provoquée en particulier lors d'accélération ou de changement de direction du véhicule, de circuler au moins partiellement autour de ladite chambre 5 avant de pénétrer dans la chambre 5 par passage au dessus de la paroi 4 de la chambre 5. La paroi 4, autour de laquelle le fluide peut au moins partiellement circuler, allonge nécessairement le parcours du liquide, à l'intérieur de l'enceinte 1, entre les orifices d'entrée et de sortie, améliorant ainsi la qualité du dégazage dudit liquide. Le débouché du conduit 2 d'entrée dans s s l'enceinte, quelle que soit sa configuration, est dans tous les cas positionné à l'extérieur de la chambre 5, de préférence au dessous du sommet de la paroi 4, pour remplir efficacement son rôle. Ainsi, dans le cas où le conduit 2 se prolonge par un tube 7 plongeur, c'est le débouché 9 du tube plongeur qui occupe une telle position.

Dans un premier mode de réalisation conforme à la figure 3, au moins une partie 4' de la paroi 4 de la chambre 5 est formée par une portion de paroi de l'enceinte 1. Dans ce cas particulier, le fluide ne circule que partiellement io autour de la chambre délimitée par la paroi 4. De préférence, la paroi est conformée et agencée de manière telle que le fluide peut circuler sur au moins 30%, de préférence au moins 50%, du périmètre de la chambre délimité par la paroi 4. L'espace libre ménagé entre paroi 4 et paroi de l'enceinte 1 pour permettre une circulation au moins partielle de fluide autour de la chambre 5 is délimite un chemin de circulation de fluide présentant au moins une portion concave à concavité tournée vers l'orifice de sortie de l'enceinte de manière à créer un mouvement de fluide d'allure générale circulaire... De plus, dans cette configuration, de préférence, une partie 6 du bord supérieur de la paroi 4, éloignée du débouché 9 du conduit 2 d'entrée, est, dans sa zone de raccordement à la partie 4' de la paroi 4 formée par une portion de paroi de l'enceinte 1, abaissée jusqu'au niveau des parois de l'enceinte 1 pour favoriser le passage du liquide au dessus de ladite partie 6 du bord supérieur de la paroi 4 afin d'allonger le trajet du liquide. Cette pente permet d'éviter le passage du liquide directement par dessus la paroi 4 délimitant la chambre entourant l'orifice 3 de sortie, en cas d'un niveau de liquide important à l'intérieur de l'enceinte. Le passage du liquide de refroidissement étant facilité au niveau où la paroi 4 est abaissée, le liquide de refroidissement présent dans l'enceinte est donc contraint de circuler, depuis le conduit 2 d'entrée jusqu'à cette partie 6 abaissée de la paroi 4. II est donc avantageux de disposer cette partie 6 de la paroi 4 à une distance la plus grande possible du conduit 2 d'entrée, de manière à allonger au maximum le parcours du liquide à l'intérieur de l'enceinte.

Dans un autre mode de réalisation représenté à la figure 5, la paroi 4 de la 35 chambre 5 se présente sous la forme d'une paroi continue délimitant un périmètre fermé autour duquel le fluide peut circuler librement, cette paroi se raccordant par sa base à la paroi de l'enceinte 1. Dans ce mode de réalisation, à nouveau, une partie de la paroi 4, éloignée du débouché du conduit 2 d'entrée dans l'enceinte, peut être abaissée par rapport au reste de la paroi pour constituer un point d'entrée privilégié du fluide dans la chambre 5 de l'enceinte 1. Indépendamment du mode de réalisation de la paroi 4, la paroi 4 de délimitation de la chambre 5 et au moins une partie de l'enveloppe de délimitation de l'enceinte 1 sont réalisés de préférence d'une seule pièce sous forme d'un ensemble de préférence monolithique. i0

La paroi 4 délimitant la chambre 5 autour de l'orifice de sortie a aussi pour but de conserver immergé l'orifice de sortie. En effet, suivant la disposition du dispositif dans le véhicule qu'il équipe, un virage ou une accélération dudit véhicule entraîne un déplacement aléatoire du fluide à l'intérieur de l'enceinte 1. En cas de mouvements importants dudit fluide, la paroi 4 permet de retenir le liquide de refroidissement à l'intérieur de la chambre 5, de manière à conserver l'orifice 3 de sortie immergé et éviter l'introduction de gaz à l'intérieur du circuit de refroidissement.

L'éventuelle inclinaison du liquide à l'intérieur de l'enceinte 1 a également une influence sur la conception du tube plongeur. En effet, si l'extrémité libre dudit tube n'est pas immergée, un phénomène de cascade se produit lors de l'impact du liquide issu du tube plongeur sur la surface du liquide présent dans l'enceinte. Cet effet de cascade génère une émulsion en surface du liquide, chargeant ledit liquide en gaz, notamment en air, et réduisant nettement l'efficacité de la fonction dégazage du dispositif. Ainsi, dans le mode de réalisation représenté, chaque conduit 2 d'entrée débouche, à l'intérieur de l'enceinte 1, dans un tube 7 plongeur dont l'extrémité 9 libre est disposée, à l'extérieur de la chambre 5, au dessous du niveau du bord supérieur de la paroi 3o 4, de manière à être immergée dans le fluide présent dans l'enceinte. La position basse ainsi que le biseau que présente l'extrémité 9 libre du tube plongeur représenté aux figures permettent de réduire les risques de trouver ladite extrémité du tube plongeur émergée, minimisant ainsi le risque d'effet de cascade, même en cas d'inclinaison du niveau du liquide à l'intérieur de l'enceinte.

Le tube 7 plongeur équipant l'extrémité libre du conduit 2 d'entrée permet également de réduire la vitesse du fluide lorsque celui-ci pénètre à l'intérieur de l'enceinte 1. Ainsi, chaque tube 7 plongeur présente un diamètre supérieur au s diamètre du conduit 2 d'entrée qui l'alimente de manière à ralentir le fluide lors de son passage du conduit 2 d'entrée dans le tube 7 plongeur. En effet, le passage du liquide de refroidissement du petit volume du conduit 2 d'entrée dans le volume plus grand du tube 7 plongeur provoque un ralentissement dudit liquide. Ce ralentissement a encore pour effet d'accroître le temps de i0 parcours du liquide dans l'enceinte 1, améliorant ainsi l'efficacité du dégazage.

Dans un mode de réalisation non représenté, il peut être prévu d'équiper l'enceinte de deux orifices d'entrée de fluide, l'un dit supérieur se prolongeant par un tube plongeur, l'autre dit inférieur, situé au voisinage de la base de l'enceinte et débouchant directement dans ladite enceinte.

Une autre solution consiste à équiper l'enceinte uniquement d'un orifice d'entrée de fluide inférieur.

Dans le mode de réalisation représenté aux figures, l'enceinte 1 présente une forme sensiblement sphérique. Elle est avantageusement constituée de deux demi-coquilles, réalisées chacune sous la forme d'une pièce monolithique et sans insert rapporté, puis solidarisées entre elles au niveau de leur plan de front.

Cette conception permet de réaliser chaque demi-coquille indépendamment, sous la forme d'une seule pièce sans insert rapporté. Ces pièces sont réalisées en un seul moulage ce qui permet un gain de coût sensible sur chacune des demi-coquilles. Lesdites demi-coquilles sont ensuite assemblées entre elles de manière étanche afin de former l'enceinte de dégazage objet de l'invention.

Cette enceinte comporte en outre un dispositif 10 de purge du gaz issu du liquide, ledit dispositif 10 de purge se présentant sous la forme d'une valve positionnée dans la moitié supérieure de l'enceinte 1, l'ouverture et la fermeture de ladite valve étant commandées par la valeur de la pression du gaz à l'intérieur de ladite enceinte 1. En effet, lors du fonctionnement du dispositif, le gaz extrait du liquide de refroidissement, s'accumule à l'intérieur de l'enceinte étanche. Pour éviter une surpression qui peut endommager ladite enceinte, une valve est prévue en partie haute du dispositif. Lorsque la pression en gaz s est importante au sein de l'enceinte, cette pression provoque l'ouverture de ladite valve pour laisser échapper du gaz et faire diminuer la pression. Le positionnement en partie haute de l'enceinte 1 du dispositif 9 de purge permet d'évacuer le gaz sans occasionner de perte de liquide au cours de l'opération de purge. lo

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de régulation de la phase liquide d'un circuit de refroidissement d'un moteur thermique, notamment pour véhicule automobile, du type constitué s d'une enveloppe branchée sur le circuit de refroidissement, généralement entre la sortie de la culasse et/ou du radiateur du moteur et l'entrée du moteur, cette enveloppe délimitant une enceinte (1) fermée alimentée en fluide de refroidissement issu généralement de la culasse et/ou du radiateur du moteur par au moins un conduit (2) d'amenée de fluide débouchant, généralement en io faisant saillie à l'intérieur de l'enceinte, le fluide étant, une fois dégazé, évacué de l'enceinte par l'intermédiaire d'un orifice (3) de sortie ménagé en partie basse de l'enceinte pour retourner à une pompe de circulation prévue dans le circuit de refroidissement du moteur et servir à la mise en charge du circuit de refroidissement, caractérisé en ce que l'orifice (3) de sortie est entouré par une paroi (4) continue délimitant, à l'intérieur de l'enceinte (1), une chambre (5) autour de laquelle le fluide peut circuler au moins partiellement, cette chambre ouverte à son sommet, isolant ledit orifice (3) de sortie du débouché du conduit (2) d'entrée dans ladite enceinte (1) de manière à autoriser le fluide entrant, même en cas de perturbation du fluide provoquée en particulier lors d'accélération ou de changement de direction du véhicule, à circuler au moins partiellement autour de ladite chambre (5) avant de pénétrer dans la chambre (5) par passage au dessus de la paroi (4) de la chambre (5).

2. Dispositif de régulation de la phase liquide d'un circuit de refroidissement d'un moteur thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une partie (4') de la paroi (4) de la chambre (5) est formée par une portion de paroi de l'enceinte (1) .

3. Dispositif de régulation de la phase liquide d'un circuit de refroidissement d'un moteur thermique selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une partie (6) du bord supérieur de la paroi (4), éloignée du débouché (8) du conduit (2) d'entrée, est, dans sa zone de raccordement à la partie (4') de la paroi (4) formée par une portion de paroi de l'enceinte (1), abaissée jusqu'au niveau des parois de l'enceinte (1) pour favoriser le passage du liquide au dessus de ladite partie (6) du bord supérieur de la paroi (4) afin d'allonger le trajet du liquide.

4. Dispositif de régulation de la phase liquide d'un circuit de refroidissement s d'un moteur thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi (4) de la chambre (5) se présente sous la forme d'une paroi continue délimitant un périmètre fermé, cette paroi, autour de laquelle le fluide peut circuler librement, se raccordant par sa base à la paroi de l'enceinte (1). io

5. Dispositif de régulation de la phase liquide d'un circuit de refroidissement d'un moteur thermique selon l'une des revendications 2 et 4, caractérisé en ce que la paroi (4) de délimitation de la chambre (5) et au moins une partie de l'enveloppe de délimitation de l'enceinte (1) sont réalisés d'une 15 seule pièce sous forme d'un ensemble de préférence monolithique.

6. Dispositif de régulation de la phase liquide d'un circuit de refroidissement d'un moteur thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque conduit (2) d'entrée débouche, à l'intérieur de l'enceinte (1), dans un tube (7) plongeur dont l'extrémité (9) libre est disposée, à l'extérieur de la chambre (5), de préférence au dessous du niveau du bord supérieur de la paroi (4), de manière à être immergée dans le fluide présent dans l'enceinte.

7. Dispositif de régulation de la phase liquide d'un circuit de refroidissement d'un moteur thermique selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque tube (7) plongeur présente un diamètre supérieur au diamètre du conduit (2) d'entrée qui l'alimente de manière à ralentir le fluide lors de son passage du conduit (2) d'entrée dans le tube (7) plongeur.

8. Dispositif de régulation de la phase liquide d'un circuit de refroidissement d'un moteur thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enceinte (1) présente une forme sensiblement sphérique.

9. Dispositif de régulation de la phase liquide d'un circuit de refroidissement d'un moteur thermique selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'enceinte (1) sphérique est constituée de deux demi-coquilles, réalisées chacune sous la forme d'une pièce monolithique et sans insert rapporté, puis solidarisées entre elles.

10. Dispositif de régulation de la phase liquide d'un circuit de refroidissement d'un moteur thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de purge du gaz issu du liquide, io ledit dispositif de purge se présentant sous la forme d'une valve positionnée dans la moitié supérieure de l'enceinte (1), l'ouverture et la fermeture de ladite valve étant commandées par la valeur de la pression du gaz à l'intérieur de ladite enceinte (1).