1 SYSTEME DE REGULATION DE LA TEMPERATURE D'UN MOTEUR SUR UN BANC DE TEST1 SYSTEM FOR CONTROLLING THE TEMPERATURE OF AN ENGINE ON A TEST BENCH
La présente invention concerne un système de 5 régulation de la température d'un moteur sur un banc de test. On connaît un tel système du type comprenant un circuit du liquide de refroidissement du moteur permettant la régulation de la température du moteur, un 10 circuit d'un fluide de refroidissement qui comprend un premier échangeur thermique permettant le refroidissement du liquide de refroidissement à une température et une première vanne de régulation commandée par un premier régulateur en fonction de la 15 température du liquide de refroidissement. De façon classique, le fluide de refroidissement du liquide de refroidissement moteur est de l'eau dont la température d'alimentation (c'est-à-dire avant qu'elle ait refroidi le liquide de refroidissement) est la température 20 ambiante, ce qui est le fluide de refroidissement économiquement le plus intéressant par son abondance. Le tel système permet de réguler aisément la température du moteur à une température de consigne située dans une plage allant d'environ 40 C à environ 25 90 C. Cependant, vu la température d'alimentation de l'eau, il n'est pas possible de réguler la température du moteur à des valeurs inférieures, notamment celles proches de 20 C. La présente invention vise à réaliser un tel 30 système qui, en lui-même soit économique, et dont son utilisation le soit également. The present invention relates to a system for regulating the temperature of a motor on a test bench. Such a system is known of the type comprising a motor coolant circuit for controlling the engine temperature, a coolant circuit which comprises a first heat exchanger for cooling the coolant to a temperature and a first control valve controlled by a first regulator as a function of the temperature of the coolant. Typically, the cooling fluid of the engine coolant is water whose supply temperature (i.e., before it has cooled the coolant) is the ambient temperature; which is the economically most interesting cooling fluid by its abundance. Such a system makes it possible to easily regulate the temperature of the engine at a set temperature in a range from about 40 ° C. to about 90 ° C. However, given the supply temperature of the water, it is not It is possible to regulate the engine temperature at lower values, in particular those close to 20 C. The present invention aims at producing such a system which, in itself, is economical, and of which its use is as well.
2909713 2 Selon l'invention, le système du type précité comprend un circuit annexe d'un second fluide de refroidissement qui comprend un second échangeur thermique permettant le refroidissement du liquide de refroidissement moteur à une température plus basse que celle permise par le circuit du premier fluide de refroidissement et une seconde vanne de régulation commandée par un second régulateur en fonction de la température du liquide de refroidissement, les premier et second échangeurs thermiques étant montés en série dans le circuit du liquide de refroidissement. L'utilisation de deux circuits d'échangeurs thermiques distincts l'un de l'autre pour le refroidissement du liquide de refroidissement permet d'employer deux fluides différents, l'un pouvant être un liquide particulièrement froid, par exemple de l'eau glacée à environ 3 C (qui peut être réalisé facilement). La mise en série des deux échangeurs thermiques permet de cumuler efficacement les effets des deux circuits de refroidissement, surtout dans le cas où l'échangeur thermique traversé par le second fluide de refroidissement (le fluide le plus froid) est en aval de celui traversé par le premier fluide qui peut de façon très économique abaisser considérablement la température du liquide de refroidissement. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif et illustré à la figure unique annexée qui représente schématiquement les différents circuits de ce mode de réalisation.According to the invention, the system of the aforementioned type comprises an auxiliary circuit of a second cooling fluid which comprises a second heat exchanger for cooling the engine coolant to a temperature lower than that permitted by the circuit of the first cooling fluid and a second control valve controlled by a second regulator as a function of the coolant temperature, the first and second heat exchangers being connected in series in the coolant circuit. The use of two heat exchanger circuits separate from each other for the cooling of the coolant makes it possible to use two different fluids, one of which can be a particularly cold liquid, for example ice-cold water. at about 3 C (which can be achieved easily). The series setting of the two heat exchangers makes it possible to effectively combine the effects of the two cooling circuits, especially in the case where the heat exchanger crossed by the second cooling fluid (the coldest fluid) is downstream from the heat exchanger through which the first fluid that can very economically lower the temperature of the coolant considerably. Other features and advantages of the present invention will appear in the description of an embodiment given by way of non-limiting example and illustrated in the single appended figure which shows schematically the various circuits of this embodiment.
2909713 3 Un système de régulation de la température d'un moteur 1 sur un banc de test est illustré à l'unique figure. Ce système comprend un circuit du liquide de refroidissement moteur (ici de l'eau) 2, un circuit de 5 refroidissement 3 du liquide de refroidissement moteur qui est alimenté par un premier fluide de refroidissement (ici de l'eau à température ambiante, c'est-à-dire proche de 20 C) et un circuit annexe de refroidissement 4 du liquide de refroidissement moteur 10 qui est alimenté par un second fluide de refroidissement dont la température est inférieure à celle du premier fluide (ici de l'eau dont la température d'alimentation est proche de 3 C). Le système de régulation permet de réguler la 15 température du moteur 1 à une température de consigne par la régulation de la température du liquide de refroidissement, celle-ci pouvant varier selon une importante plage de valeur. Ainsi, dans le présent mode de réalisation, non seulement le système permet de 20 réguler à une température élevée (par exemple, 90 C) ou moyenne (environ 40 C), mais également à une température bien plus basse (par exemple 20 C) par l'utilisation du circuit annexe de refroidissement 4 dont l'eau a une température particulièrement basse. Le système de 25 régulation permet également une régulation du moteur à toute température intermédiaire (entre 20 C et 90 C dans le présent mode de réalisation. Le circuit du liquide de refroidissement 2 comprend un premier échangeur thermique 5 permettant le 30 refroidissement du liquide de refroidissement moteur par le premier fluide de refroidissement à une température désirée, et un second échangeur thermique 6 permettant 2909713 4 le refroidissement du liquide de refroidissement moteur par le second fluide de refroidissement à une température plus basse que celle permise par le circuit de refroidissement 3 du premier fluide de 5 refroidissement. Le circuit de refroidissement 3 du premier fluide de refroidissement comprend, outre le premier échangeur thermique 5, une première vanne de régulation 7 qui permet de contrôler le débit de l'eau à température 10 ambiante circulant dans le premier échangeur thermique 5 et donc la quantité d'énergie qui y est échangée. Cette première vanne de régulation 7 est commandée par un premier régulateur 8 en fonction de la différence entre la température de consigne et la température du liquide 15 de refroidissement. Dans le présent mode de réalisation, le premier régulateur 8 est relié à un premier capteur de température 9 qui est, ici disposé dans le circuit du liquide de refroidissement 2, à la sortie du moteur 1. Le circuit annexe de refroidissement 4 du second 20 fluide de refroidissement comprend, outre le second échangeur thermique 6, une seconde vanne de régulation 10 qui permet de contrôler le débit de l'eau glacée circulant dans le second échangeur thermique 6 et donc la quantité d'énergie qui y est échangée. Cette 25 seconde vanne de régulation 10 est commandée par un second régulateur 11 en fonction de la différence entre la température de consigne et la température du liquide de refroidissement. Dans le présent mode de réalisation, le second régulateur 11 est relié au premier capteur de 30 température 9. Dans le circuit du liquide de refroidissement moteur 2, les premier et second échangeurs 2909713 5 thermiques 5,6 sont montés en série. Dans le présent mode de réalisation, le premier échangeur thermique 5 est monté en amont du second échangeur thermique E. Ceci permet notamment de réguler à moindre coût le liquide de 5 refroidissement à basse température : le liquide de refroidissement peut être refroidi au mieux par le circuit de refroidissement 3 dont la première vanne de régulation 7 est ouverte au maximum, l'eau glacée du circuit annexe de refroidissement 4 étant utilisée pour 10 atteindre la valeur désirée comprise entre environ 20 et environ 40 C. Pour une régulation entre environ 40 C et 90 C, seul le premier fluide de refroidissement peut être utilisé (ici, est utilisé). De plus, afin d'avoir un liquide de 15 refroidissement à une température de consigne assez élevée, notamment lors du démarrage du moteur 1, le circuit du liquide de refroidissement 2 comprend un réchauffeur 12 (en l'occurrence, un récipient muni d'une résistance immergée de chauffe dont la puissance 20 électrique est, dans le présent mode de réalisation commandée par le premier régulateur 8). Dans le présent mode de réalisation, le réchauffeur 12 est monté en série avec les premier et second échangeurs thermiques 5,6, et plus précisément, il est monté en 25 amont de ces derniers. De ce fait, dans le présent mode de réalisation, le circuit du liquide de refroidissement moteur 2 comprend, dans le sens de circulation du liquide de refroidissement, le moteur 1, un premier capteur de 30 température 9, une conduite reliant le moteur 1 au réchauffeur 12, le réchauffeur 12, une conduite reliant le réchauffeur 12 au premier échangeur thermique 5, le 2909713 6 premier échangeur thermique 5, une conduite reliant le premier échangeur thermique 5 au second échangeur thermique 6, le second échangeur thermique 6 et une conduite reliant le second échangeur thermique 6 au 5 moteur 1. De plus, le circuit du liquide de refroidissement moteur 2 comprend un vase d'expansion 13 qui est monté en parallèle avec les premier et second échangeurs thermiques 5,6 et avec le réchauffeur 12. Dans le circuit de refroidissement 3 du premier 10 fluide de refroidissement, le premier échangeur thermique 5, monté en série avec la première vanne de régulation 7, est en amont de cette dernière. De ce fait, dans le présent mode de réalisation, le circuit de refroidissement 3 du premier fluide de refroidissement 15 comprend, dans le sens de circulation de ce fluide, une conduite d'alimentation (en eau à température ambiante), le premier échangeur thermique 5, une conduite reliant le premier échangeur thermique 5 à la première vanne de régulation 7 et une conduite d'évacuation du premier 20 fluide de refroidissement réchauffé. Dans le circuit annexe de refroidissement 4 du second fluide de refroidissement, le second échangeur thermique 6, monté en série avec la seconde vanne de régulation 10, est en amont de cette dernière.2909713 3 A system for regulating the temperature of a motor 1 on a test bench is illustrated in the single figure. This system comprises a circuit of the engine coolant (here water) 2, a cooling circuit 3 of the engine coolant which is fed by a first cooling fluid (here water at room temperature, c that is to say close to 20 ° C) and a coolant cooling circuit 4 of the engine coolant 10 which is fed by a second cooling fluid whose temperature is lower than that of the first fluid (here water of which the supply temperature is close to 3 C). The control system makes it possible to regulate the temperature of the engine 1 at a set temperature by regulating the temperature of the coolant, which can vary over a large range of values. Thus, in the present embodiment, not only can the system be controlled at a high (e.g., 90 C) or average (about 40 C) temperature, but also at a much lower temperature (e.g., 20 C) by the use of the cooling auxiliary circuit 4 whose water has a particularly low temperature. The control system also allows engine control at any intermediate temperature (between 20 ° C and 90 ° C in the present embodiment) The coolant circuit 2 comprises a first heat exchanger 5 for cooling the coolant motor by the first cooling fluid to a desired temperature, and a second heat exchanger 6 for cooling the engine coolant by the second cooling fluid to a temperature lower than that permitted by the cooling circuit 3 of the first The cooling circuit 3 of the first cooling fluid comprises, in addition to the first heat exchanger 5, a first control valve 7 which makes it possible to control the flow rate of the water at ambient temperature circulating in the first heat exchanger. 5 and therefore the amount of energy that is there This first regulating valve 7 is controlled by a first regulator 8 as a function of the difference between the set temperature and the temperature of the cooling liquid. In the present embodiment, the first regulator 8 is connected to a first temperature sensor 9 which is here disposed in the circuit of the coolant 2 at the output of the engine 1. The auxiliary cooling circuit 4 of the second 20 cooling fluid comprises, in addition to the second heat exchanger 6, a second control valve 10 which makes it possible to control the flow rate of the chilled water flowing in the second heat exchanger 6 and therefore the quantity of energy that is exchanged therein. This second control valve 10 is controlled by a second regulator 11 as a function of the difference between the setpoint temperature and the coolant temperature. In the present embodiment, the second regulator 11 is connected to the first temperature sensor 9. In the engine coolant circuit 2, the first and second heat exchangers 5.6 are connected in series. In the present embodiment, the first heat exchanger 5 is mounted upstream of the second heat exchanger E. This makes it possible in particular to regulate the cooling liquid at low cost at low cost: the cooling liquid can be cooled at best by the cooling circuit 3 whose first regulating valve 7 is open to the maximum, the chilled water of the cooling auxiliary circuit 4 being used to reach the desired value of between approximately 20 and approximately 40 ° C. For a regulation between approximately 40 ° C. and 90 C, only the first coolant can be used (here, is used). In addition, in order to have a cooling liquid at a sufficiently high setpoint temperature, especially when starting the engine 1, the coolant circuit 2 comprises a heater 12 (in this case a container provided with a submerged heating resistor whose electrical power is, in the present embodiment controlled by the first regulator 8). In the present embodiment, the heater 12 is connected in series with the first and second heat exchangers 5,6, and more specifically, it is mounted upstream thereof. As a result, in the present embodiment, the engine coolant circuit 2 comprises, in the coolant flow direction, the engine 1, a first temperature sensor 9, a line connecting the engine 1 to the engine 1. heater 12, heater 12, a pipe connecting heater 12 to first heat exchanger 5, the first heat exchanger 5, a pipe connecting the first heat exchanger 5 to the second heat exchanger 6, the second heat exchanger 6 and a connecting pipe the second heat exchanger 6 to the engine 1. In addition, the engine coolant circuit 2 comprises an expansion vessel 13 which is connected in parallel with the first and second heat exchangers 5, 6 and with the heater 12. the cooling circuit 3 of the first cooling fluid, the first heat exchanger 5, connected in series with the first regulating valve 7, is upstream of the latter. Therefore, in the present embodiment, the cooling circuit 3 of the first cooling fluid 15 comprises, in the direction of circulation of this fluid, a supply line (in water at ambient temperature), the first heat exchanger 5, a line connecting the first heat exchanger 5 to the first control valve 7 and a discharge line of the first heated cooling fluid. In the cooling auxiliary circuit 4 of the second cooling fluid, the second heat exchanger 6, connected in series with the second regulating valve 10, is upstream of the latter.
25 Par ailleurs, dans le présent mode de réalisation, le système de régulation comprend également un circuit d'huile du moteur 14 qui est en relation thermique, par un troisième échangeur thermique 15, avec un circuit supplémentaire de refroidissement 16 qui permet la 30 régulation de la température de l'huile à une température de consigne. Ce système permet ainsi de réguler la température du moteur, ses deux fluides 7 2909713 (huile et liquide de refroidissement) ayant leur température contrôlée. Le circuit supplémentaire de refroidissement 16 comprend, outre le troisième échangeur thermique 15, une 5 troisième vanne de régulation 17 qui permet de contrôler le débit du fluide refroidissant l'huile circulant dans le troisième échangeur thermique 15 et donc la quantité d'énergie qui y est échangée. Cette troisième vanne de régulation 17 est commandée par un troisième 10 régulateur 18 en fonction de la différence entre la température de consigne et la température de l'huile. Dans le présent mode de réalisation, le troisième régulateur 18 est relié à un second capteur de température 19 qui est, ici disposé dans le circuit 1.5 d'huile du moteur 14, à l'entrée du moteur 1, en entrée du filtre à huile. Ici, dans le circuit supplémentaire de refroidissement 16, le troisième échangeur thermique 15, monté en série avec la troisième vanne de régulation 17, est en amont de cette dernière.Furthermore, in the present embodiment, the control system also comprises an oil circuit of the engine 14 which is in thermal relation, by a third heat exchanger 15, with an additional cooling circuit 16 which allows the regulation the temperature of the oil at a set temperature. This system thus makes it possible to regulate the temperature of the engine, its two fluids 2909713 (oil and coolant) having their temperature controlled. The additional cooling circuit 16 comprises, in addition to the third heat exchanger 15, a third control valve 17 which makes it possible to control the flow rate of the fluid cooling the oil circulating in the third heat exchanger 15 and therefore the quantity of energy which therein is exchanged. This third control valve 17 is controlled by a third regulator 18 as a function of the difference between the set temperature and the oil temperature. In the present embodiment, the third regulator 18 is connected to a second temperature sensor 19 which is here arranged in the engine oil circuit 1.5 at the inlet of the engine 1, at the inlet of the oil filter. . Here, in the additional cooling circuit 16, the third heat exchanger 15, connected in series with the third regulating valve 17, is upstream of the latter.
20 Dans le présent mode de réalisation, le circuit d'huile 14 comprend dans le sens de circulation de l'huile, le moteur 1, une conduite reliant la sortie du moteur au troisième échangeur thermique 15, le troisième échangeur thermique 15 et une conduite reliant le 25 troisième échangeur thermique 15 à l'entrée du moteur (y compris le second capteur de température 19). Par ailleurs, du fait de la relativement faible quantité d'énergie thermique à évacuer de l'huile (entre trois et quatre fois moins par rapport à l'eau de 30 refroidissement du moteur), l'huile n'est refroidie que par un seul circuit supplémentaire de refroidissement 16 dont le fluide de refroidissement permet un 2909713 8 refroidissement aussi important que celui du liquide de refroidissement permis par le circuit de refroidissement 3 et le circuit annexe de refroidissement 4. Ici, le fluide circulant dans le 5 circuit supplémentaire de refroidissement 16 est le même que celui circulant dans le circuit annexe de refroidissement 4, en l'occurrence de l'eau glacée à environ 3 C. Ainsi, dans le présent mode de réalisation, le circuit du second fluide de refroidissement comprend 10 une branche 4 pour le refroidissement du liquide de refroidissement moteur (le circuit annexe de refroidissement 4) et une branche 16 pour le refroidissement de l'huile (le circuit complémentaire de refroidissement 16), ces deux branches 4,16 étant, ici, 15 en parallèle. Le circuit du second fluide de refroidissement comprend, dans la branche de refroidissement du liquide de refroidissement 4 et dans le sens de circulation du second fluide, une conduite d'alimentation, le second 20 échangeur thermique 6, une conduite reliant le second échangeur thermique 6 à la seconde vanne de régulation 10, la seconde vanne de régulation 10 et une conduite d'évacuation du second fluide de refroidissement réchauffé. Il comprend, dans la branche 25 de refroidissement de l'huile 16 et dans le sens de circulation du second fluide, une conduite d'alimentation, le troisième échangeur thermique 15, une conduite reliant le troisième échangeur thermique 15 à la troisième vanne de régulation 17, la troisième vanne 30 de régulation 17 et une conduite d'évacuation du second fluide de refroidissement réchauffé. Il comprend en outre une conduite générale d'alimentation permettant 2909713 9 l'alimentation des deux branches 4,16, et une conduite générale d'évacuation permettant l'évacuation du second fluide de refroidissement réchauffé provenant des deux branches 4,16.In the present embodiment, the oil circuit 14 comprises in the direction of circulation of the oil, the engine 1, a pipe connecting the output of the engine to the third heat exchanger 15, the third heat exchanger 15 and a pipe connecting the third heat exchanger 15 to the engine inlet (including the second temperature sensor 19). Moreover, because of the relatively small amount of heat energy to be discharged from the oil (between three and four times less than the engine cooling water), the oil is only cooled by only additional cooling circuit 16 whose cooling fluid allows a cooling as large as that of the cooling liquid allowed by the cooling circuit 3 and the cooling auxiliary circuit 4. Here, the fluid flowing in the additional circuit of 16 is the same as that flowing in the cooling auxiliary circuit 4, in this case chilled water at about 3 C. Thus, in the present embodiment, the circuit of the second cooling fluid comprises a branch 4 for the cooling of the engine coolant (the cooling auxiliary circuit 4) and a branch 16 for the cooling of the oil (the complementary circuit of 16), these two branches 4,16 being here in parallel. The circuit of the second cooling fluid comprises, in the cooling branch of the coolant 4 and in the direction of flow of the second fluid, a supply line, the second 20 heat exchanger 6, a pipe connecting the second heat exchanger 6 at the second control valve 10, the second control valve 10 and a discharge line of the second heated cooling fluid. It comprises, in the branch 25 for cooling the oil 16 and in the direction of circulation of the second fluid, a supply line, the third heat exchanger 15, a line connecting the third heat exchanger 15 to the third control valve 17, the third control valve 17 and a discharge line of the second heated cooling fluid. It further comprises a general feed pipe for the supply of the two branches 4,16, and a general exhaust pipe for the evacuation of the second heated cooling fluid from the two branches 4,16.
5 Le système du présent mode de réalisation peut ainsi, par exemple, réguler la température du liquide de refroidissement moteur et celle de l'huile à 20 C (plus ou moins 1 C) pour un moteur fonctionnant jusqu'à 2500 tours par minute, la puissance à évacuer étant de 30 kW 10 pour le liquide de refroidissement et 8 kW pour l'huile. Il est à noter que le présent système ne comporte pas de pompe, les circulations du liquide de refroidissement moteur et de l'huile étant réalisées par les pompes du moteur. I1 est également à noter que les 15 échangeurs utilisés sont des échangeurs Pickers, les régulateurs sont des régulateurs Eurotherm.The system of the present embodiment can thus, for example, regulate the temperature of the engine coolant and that of the oil at 20 C (plus or minus 1 C) for an engine operating at up to 2500 rpm, the power to be discharged is 30 kW 10 for the coolant and 8 kW for the oil. It should be noted that the present system does not include a pump, the circulations of the engine coolant and the oil being carried out by the engine pumps. It should also be noted that the exchangers used are Picker exchangers, the regulators are Eurotherm regulators.