FR2914694A1 - Systeme de gestion des echanges thermiques d'un moteur de vehicule automobile - Google Patents

Abstract

Système de gestion des échanges thermiques d'un moteur (1) de véhicule automobile dans lequel ledit moteur (1) échange des calories avec un fluide caloporteur apte à circuler dans une boucle de refroidissement (2) régulée par un thermostat (3) et comprenant un radiateur eau/air de refroidissement haute température (4) et une première pompe à eau (5) ;caractérisé en ce que ladite boucle de refroidissement (2) est couplée au moyen de deux vannes quatre voies (6, 7) à un circuit parallèle (8) comprenant un échangeur eau/huile de boite de vitesse (9), un échangeur gaz/eau (10) en série avec une seconde pompe à eau (11) et un radiateur eau/air de refroidissement basse température (12), et en ce que lesdites deux vannes quatre voies (6, 7) permettent de définir quatre modes de fonctionnement distincts correspondant à quatre cheminements du fluide caloporteur dans le circuit parallèle (8) dans lesquels lesdites deux vannes quatre voies (6, 7) sont respectivement agencées en amont et en aval de l'échangeur eau/huile de boite de vitesse (9), en amont et en aval du radiateur eau/air de refroidissement basse température (12), et en aval et en amont de l'échangeur gaz/eau (10) en série avec la seconde pompe à eau (11).

Description

- 1 - SYSTEME DE GESTION DES ECHANGES THERMIQUES D'UN MOTEUR DE VEHICULE

AUTOMOBILE.

DOMAINE TECHNIQUE L'invention se rapporte au domaine des échanges thermiques entre les différents composants et accessoires d'un groupe motopropulseur de véhicule automobile. En effet, de tels véhicules sont équipés généralement de plusieurs circuits de refroidissement de manière à refroidir les différents composants. Les fluides caloporteurs peuvent ainsi être portés à des températures différentes lors de leur circulation à l'intérieur du moteur et des différents équipements annexes agencés à l'extérieur du moteur, tels que des échangeurs permettant de refroidir des gaz d'échappement ou d'admission avant leur injection dans la chambre de combustion.

ART ANTERIEUR De façon générale, et tel que présenté dans le document EP-1 059 432, il est connu de refroidir le moteur et la boite de vitesses au moyen d'une boucle commune appelée boucle haute température à l'intérieur de laquelle un fluide caloporteur peut atteindre par exemple la température de 100 C. Ces éléments peuvent en effet être refroidis à une température qui peut être élevée. Par ailleurs, les équipements tels que l'échangeur permettant de refroidir les gaz d'échappement avant leur admission dans la chambre de combustion, peuvent être agencés sur une seconde boucle indépendante dite boucle basse température à l'intérieur de laquelle un fluide caloporteur peut atteindre la température de 50 C notamment. La température du fluide caloporteur dans cette boucle est par conséquent inférieure à celle du fluide caloporteur circulant dans la boucle haute température.

Ce type de gestion séparé des échanges thermiques ne permet cependant pas d'utiliser la puissance dissipée au niveau de l'échangeur des gaz d'échappement pour le réchauffage d'un organe tel que la boite de vitesses notamment. En effet, dans ce cas, l'échangeur de refroidissement du liquide de lubrification est monté sur le circuit de refroidissement principal du moteur, en parallèle de la branche retour du radiateur principal. Ainsi, lorsque le thermostat du moteur est ouvert, l'eau circule dans le radiateur principal et pour partie dans l'échangeur eau/huile de boite de vitesses, permettant ainsi -2- une réduction de la température du liquide de lubrification de la boite uniquement dans les phases de fonctionnement hors montée en température du moteur ou de la boite.

A contrario, lors des phases de montée en température du moteur et de la boite, le thermostat du moteur est fermé, l'eau ne circule pas dans la branche radiateur principal, ni dans l'échangeur d'huile de boite de vitesses. De cette manière, on évite le refroidissement de la boite et on permet à l'huile de s'échauffer lors du fonctionnement de la boite, cet échauffement étant du aux frottements internes de la boite de vitesses. Or, c'est dans cette phase de fonctionnement que les pertes par friction ou frottements à l'intérieur de la boite sont les plus élevées du fait notamment de la température basse du liquide de lubrification.

Un objectif de l'invention est donc d'accélérer la montée en température du moteur et/ou de la boite en diminuant la consommation et les émissions polluantes lors de cette phase. Cet objectif est atteint en ne refroidissant pas ou en apportant des calories à ces organes.

Par ailleurs, et tel que présenté dans le document FR-2 832 187, il est également connu d'utiliser un système de gestion dans lequel le radiateur principal ou une partie du radiateur principal permet de refroidir une partie de la boucle basse température. Un tel dispositif comporte deux vannes à trois voies et une vanne à quatre voies de manière à aider le refroidissement de l'eau de la boucle basse température lors de démarrage à froid, ou à thermostat fermé. Ainsi, l'un des deux radiateurs peut être utilisé pour aider le refroidissement de l'eau de la boucle basse température à faible puissance du moteur thermique, et à forte puissance thermique ce radiateur est remis dans la boucle du moteur thermique dite boucle à haute température pour renforcer le refroidissement du moteur thermique. Le basculement de ce radiateur d'une boucle de refroidissement à l'autre boucle peut être réalisé au moyen d'une vanne à quatre voies montée sur chaque côté du radiateur ou au moyen d'une seule vanne à six voies où sont connectées les deux sorties et une entrée d'eau de ces deux radiateurs.

Un tel système de gestion des échanges thermiques est intéressant lorsque la puissance cédée dans la boucle à basse température est relativement faible, notamment -3- lorsque le taux des gaz d'échappement à refroidir est nul à forte puissance du moteur thermique. Cependant, un tel système nécessite soit plusieurs vannes, soit une seule vanne à six voies, mais avec un nombre important de conduites qui rend le circuit complexe et coûteux à réaliser. Il créée par ailleurs des pertes de charges supplémentaires augmentant ainsi la puissance et le coût de la pompe à eau.

De plus, un tel système peut également être insuffisant lorsque le taux de gaz d'échappement à refroidir augmente, et/ou lorsque ce taux n'est pas nul à forte puissance moteur. Dans ces conditions, le radiateur découpé du radiateur principal ne peut plus être utilisé dans la boucle basse de température, et les calories évacuées dans cette boucle sont très importantes. Il est donc très difficile de conserver la boucle à basse température.

Un autre objectif de l'invention est donc de coupler les circuits haute et basse température pour permettre le réchauffage, par exemple de l'huile de boite, et le refroidissement des gaz d'échappement recyclés. Il permet également d'utiliser des calories de l'huile de boite de vitesses pour augmenter la température de l'eau à l'entrée de l'échangeur de gaz d'échappement.

Un troisième but de l'invention est de permettre l'amélioration du refroidissement du moteur et de l'huile de boite de vitesses en utilisant les deux radiateurs haute et basse température couplés en série.

DESCRIPTION DE L'INVENTION L'invention concerne donc un système de gestion des échanges thermiques d'un moteur de véhicule automobile dans lequel le moteur échange des calories avec un fluide caloporteur apte à circuler dans une boucle de refroidissement régulée par un thermostat et comprenant un radiateur eau/air de refroidissement haute température et une première pompe à eau.

Selon l'invention, le système de gestion des échanges thermiques se caractérise en ce que la boucle de refroidissement est couplée au moyen de deux vannes quatre voies à un circuit parallèle comprenant un échangeur eau/huile de boite de vitesses, un échangeur -4- gaz/eau en série avec une seconde pompe à eau et un radiateur eau/air de refroidissement basse température, et en ce que les deux vannes quatre voies permettent de définir quatre modes de fonctionnement distincts correspondant à quatre cheminements du fluide caloporteur dans le circuit parallèle, dans lesquels les deux vannes quatre voies sont respectivement agencées en amont et en aval de l'échangeur eau et huile de boite de vitesses, en amont et en aval du radiateur eau/air de refroidissement basse température, et en aval et en amont de l'échangeur gaz/eau en série avec la seconde pompe à eau.

Autrement dit, un tel système de gestion des échanges thermiques permet d'adapter la circulation du fluide caloporteur en fonction des besoins de réchauffage ou de refroidissement des différents organes du véhicule. En effet, chaque vanne à quatre voies comporte deux positions et permet de mettre en communication la boucle haute température et la boucle basse température.

Au démarrage moteur, le moteur et la boite sont à des températures basses. Ainsi, le refroidissement du moteur et de la boite n'est pas requis et le thermostat reste fermé. Le refroidissement des gaz circulant dans l'échangeur gaz/eau n'est également pas requis pour assurer une bonne combustion. Ainsi, la seconde pompe à eau n'est pas activée et les deux vannes quatre voies peuvent être dans n'importe quelle position.

Par la suite, le moteur et la boite ne sont toujours pas à leur température de fonctionnement, en revanche, le refroidissement des gaz au sein de l'échangeur gaz/eau peut être requis pour limiter la production de gaz de type NOx à l'échappement. La seconde pompe à eau est alors activée, et un circuit fermé est réalisé entre l'échangeur eau/huile de boite de vitesses et l'échangeur gaz/eau en série avec la seconde pompe à eau. Par ailleurs, le radiateur eau/air de refroidissement basse température est connecté en série avec le radiateur eau/air de refroidissement haute température. Ce mode de fonctionnement sera par la suite désigné comme le mode 2. Dans ce mode, les calories évacuées par l'échangeur gaz/eau servent alors à réchauffer rapidement l'huile de lubrification de la boite et améliorer son rendement.

Lorsque le moteur et la boite ne sont pas à leur température de régulation, mais que la température du fluide obtenue en mode 2 sur la boucle fermée comprenant l'échangeur -5- de boite de vitesses et l'échangeur gaz/eau devient trop importante, on bascule alors dans un autre mode de fonctionnement correspondant au mode 1. Dans ce mode, les vannes à quatre voies permettent de réaliser deux circuits haute et basse température distincts l'un de l'autre. Une boucle froide indépendante est alors en place pour l'échangeur gaz/eau. Le moteur n'est pas à sa température nominale de fonctionnement, le thermostat n'est pas ouvert et il n'y a alors aucune circulation dans la branche thermostatée, et donc aucun refroidissement de la boite de vitesses. Elle continue ainsi à se réchauffer uniquement grâce à ses frottements internes.

Lorsque la température de l'huile de boite est inférieure à la température de l'eau en sortie de l'échangeur gaz/eau, il est également possible de positionner les vannes quatre voies selon un mode 3 permettant de continuer à apporter en priorité les calories de l'échangeur gaz/eau à la boite de vitesses tout en profitant du radiateur basse température. Pour ce faire, on active alors la seconde pompe à eau et on réalise la connexion en série, dans le sens de circulation du fluide caloporteur, du radiateur eau/air basse température, de la seconde pompe à eau, de l'échangeur gaz/eau et de la boite de vitesses.

Lorsque le moteur ou la boite atteignent leur température de régulation, deux cas peuvent se produire en fonction de l'organe qui atteint le premier sa température de régulation.

Ainsi, selon une première variante, le moteur thermique peut arriver en premier à sa température de régulation. Dans ce cas, le thermostat s'ouvre et l'eau se refroidit dans le radiateur eau/air de refroidissement haute température. Si le système de régulation est en mode 1, le refroidissement de la boite de vitesses reprend, mais avec du fluide caloporteur relativement chaud puisque pris sur la branche haute température en sortie du radiateur haute température.

Selon une seconde variante, la boite de vitesse peut arriver en premier à cette température de régulation. Dans ce cas, l'activation du thermostat piloté peut permettre de forcer la circulation d'eau dans la branche haute température et dans l'échangeur de boite de vitesses qui apporte alors ses calories au moteur. -6- A partir du moment où le thermostat moteur est ouvert, situation nominale du mode 1, plusieurs cas peuvent se présenter en fonction des besoins de refroidissement des différents organes du moteur.

Ainsi, dans un premier cas, lorsqu'un besoin de sur-refroidissement de l'échangeur gaz/eau apparaît, on bascule alors du mode 1 à un mode 3 dans lequel l'échangeur de boite de vitesses est positionné en aval de l'échangeur gaz/eau en série avec la seconde pompe à eau, selon le sens de circulation du fluide caloporteur. Dans ce cas, les radiateurs air/eau haute et basse températures sont agencés en série vis-à-vis de l'échangeur gaz/eau.

L'eau en entrée de l'échangeur gaz/eau est alors plus froide qu'en mode 1.

Dans un second cas, lorsqu'un besoin de sur-refroidissement du moteur est requis, s'il y a utilisation et besoin de refroidir l'échangeur gaz/eau à basse température, le passage en mode 3 peut être réalisé. Cependant, si le refroidissement de l'échangeur gaz/eau peut s'affranchir ponctuellement de basse température, on procède au passage en mode 2 ou 4, correspondant au positionnement de l'échangeur de boite de vitesse en amont de l'échangeur gaz/eau lui-même en amont du radiateur basse température, selon le sens de circulation du fluide caloporteur.

Dans un troisième cas, il peut se produire un besoin de sur-refroidissement de la boite de vitesse. Dans ce cas, s'il y a utilisation et besoin de refroidir l'échangeur gaz/eau à basse température, les vannes quatre voies réalisent le circuit du mode 3. Par ailleurs, si le refroidissement de l'échangeur gaz/eau peut s'affranchir ponctuellement de basse température ou si l'échangeur gaz/eau n'est pas utilisé, les vannes réalisent le circuit du mode 4.

Dans un quatrième cas, lorsqu'il se manifeste le besoin de limiter le refroidissement des gaz traversant l'échangeur gaz/eau, notamment pour réaliser son décrassage, on basculera de mode 1 à mode 2 tant que la température de l'huile de boite de vitesse ne dépasse un seuil prédéterminé. Un échauffement à l'intérieur de l'échangeur gaz/eau peut également être réalisé en passant dans le mode 4 puisque le fluide caloporteur est préalablement réchauffé par l'échangeur de boite de vitesses avant de circuler dans l'échangeur gaz/eau. -7 En pratique, l'échangeur gaz/eau du circuit parallèle peut permettre un échange de calories entre le fluide caloporteur et les gaz de combustion circulant dans une ligne d'échappement en sortie du moteur thermique. En d'autres termes, le fluide caloporteur peut être réchauffé ou refroidis par les gaz de combustion en fonction de la différence de température entre ceux-ci et le fluide caloporteur.

10 Selon un mode de réalisation particulier, l'échangeur gaz/eau du circuit parallèle peut être un élément appartenant à un système de recyclage des gaz d'échappement. Un tel système est généralement désigné par le terme de Exhaust Gaz Recycling (EGR) de manière à diminuer les émissions de NOx. Un tel échangeur gaz/eau est alors désigné par le terme de refroidisseur gaz/eau EGR. 15 Selon un autre mode de réalisation, l'échangeur gaz/eau du circuit parallèle peut permettre un échange de calories entre le fluide caloporteur et de l'air de suralimentation d'admission en entrée du moteur.

20 Ainsi, l'échangeur gaz/eau est un échangeur d'air de suralimentation permettant de refroidir l'air comprimé par le dispositif de suralimentation avant son injection dans la chambre de combustion du moteur.

Selon d'autres variantes, tout autre organe nécessitant du liquide de refroidissement 25 à basse température peut être utilisé dans la boucle du circuit parallèle et notamment des organes électrotechniques d'un véhicule hybride, tels que des composants électroniques de puissance et une machine électrique de traction ou de propulsion.

Avantageusement, le système de gestion peut comporter des moyens de commande 30 permettant de piloter des moyens d'actuation des deux vannes quatre voies.5 -8- Ainsi, les moyens de commande peuvent permettre de piloter électriquement, pneumatiquement ou hydrauliquement les moyens d'actuation. Ces moyens d'actuation transforment le signal en déplaçant les portions mobiles des vannes quatre voies.

En pratique, les moyens d'actuation peuvent être aptes à actionner les deux vannes quatre voies indépendamment l'une de l'autre. De cette manière, chaque vanne à quatre voies peut être actionnée indépendamment, ce qui permet d'éviter des renvois mécaniques permettant de coupler le déplacement d'une vanne par rapport à l'autre.

Selon un mode de réalisation particulier, les deux vannes quatre voies comportent chacune un boîtier comprenant quatre orifices et un volet solidarisé à un axe. L'axe est agencé en liaison pivot par rapport au boîtier et actionné en rotation par les moyens d'actuation de manière à mettre en communication les orifices deux à deux selon deux positons extrémales définies par la rotation du volet.

Ainsi, les moyens d'actuation permettent de conférer à l'axe un mouvement de rotation. Le volet peut, quant à lui, se déplacer à l'intérieur du boîtier et permet de réaliser une étanchéité au niveau de ses lisières au contact du boîtier. Par ailleurs, des butées peuvent être agencées à l'intérieur du boîtier de manière à limiter la rotation du volet et à supporter la pression générée par le fluide caloporteur à l'intérieur du boîtier.

Par ailleurs, les moyens de commande peuvent recevoir des informations issues de capteurs de température aptes à effectuer une mesure de la température du fluide caloporteur, de l'huile de boite de vitesse et du gaz de l'échangeur gaz/eau.

De cette manière, il est possible de piloter les échanges thermiques du moteur en fonction de la température des différents fluides circulant à l'intérieur de ce moteur pour accélérer la mise en température ou a contrario refroidir plus rapidement si le besoin s'en ressent.

Avantageusement, le radiateur eau/air de refroidissement haute température et le radiateur eau/air de refroidissement basse température peuvent former un ensemble monolithique à deux entrées et deux sorties définissant deux circuits de refroidissement. 30 -9 Par conséquent, des échanges thermiques peuvent également s'effectuer entre les deux radiateurs et il est possible de réduire l'encombrement et de limiter le nombre d'éléments de fixation du radiateur monolithique par rapport au châssis du véhicule. En pratique, les deux circuits de refroidissement à l'intérieur de l'ensemble monolithique peuvent communiquer entre eux. De cette manière, au sein de l'ensemble monolithique, on prélève le fluide caloporteur à des hauteurs différentes de manière à avoir des températures différentes de refroidissement. 10 DESCRIPTION SOMMAIRE DES FIGURES La manière de réaliser l'invention ainsi que les avantages qui en découlent, ressortiront bien du mode de réalisation qui suit, donné à titre indicatif et non limitatif, à l'appui des figures suivantes dans lesquelles : 15 les figures 1 à 4 représentent les quatre modes de fonctionnement du système de gestion conforme à l'invention ; les figures 5 à 7 représentent une vanne quatre voies dans différentes positions ; la figure 8 est une vue schématique d'un ensemble monolithique formant un radiateur du système de gestion. 20 MANIERE DE REALISER L'INVENTION Comme déjà évoqué, l'invention concerne un système de gestion de l'énergie thermique d'un moteur d'un véhicule automobile. Un tel système de gestion permet de réaliser quatre modes de fonctionnement distincts au moyen de deux vannes quatre voies. 25 Ces quatre modes de fonctionnement, désignés par la suite modes 1 à 4, correspondent à quatre cheminements distincts du fluide caloporteur dans le circuit parallèle.

Ainsi, tel que représenté à la figure 1 correspondant au mode 1 de gestion de l'énergie thermique d'un moteur (1), le circuit de refroidissement (2) et le circuit parallèle 30 (8) basse température sont indépendants l'un de l'autre. Une vanne quatre voies (6) permet de mettre en communication d'une part, l'amont d'un échangeur eau/huile de boite de vitesse (9) avec la boucle de refroidissement (2) en aval du radiateur eau/air de5 -refroidissement haute température (4). D'autre part, l'aval de l'échangeur gaz/eau (10) est connecté avec le radiateur eau/air de refroidissement basse température (12).

Une seconde vanne quatre voies (7) met, quant à elle, en communication, d'une part l'aval de l'échangeur eau/huile de boite de vitesses (9) avec le retour de la boucle de refroidissement (2) d'une branche parallèle à l'échangeur eau/huile de boite de vitesses (9). D'autre part, elle met également en communication la sortie du radiateur eau/air de refroidissement basse température (12) avec l'entrée de la seconde pompe à eau (11).

Ce mode de fonctionnement est particulièrement utile, notamment lorsque le refroidissement de l'échangeur gaz/eau (10) est requis à basse température ou lorsque le refroidissement haute température de la boite de vitesses est requis lorsque celle-ci est à une température nominale de fonctionnement.

Les calories évacuées dans l'échangeur gaz/eau (10) sont alors dissipées dans le radiateur de refroidissement basse température (12) avec un fluide caloporteur à basse température. Le refroidissement de la boite de vitesses (9) est assuré par le radiateur haute température (4) avec un fluide caloporteur à haute température.

Par ailleurs, le retour de la boucle de refroidissement (2) comporte un aérotherme (22) permettant d'échauffer de l'air pour le chauffage de l'habitacle. Cet aérotherme (22) utilise donc l'énergie calorifique du fluide caloporteur et permet d'abaisser sa température. La sortie de la branche comportant l'aérotherme (22) est connectée avec la sortie du circuit de refroidissement du moteur (1).

Tel que représenté à la figure 2, le mode 2 de gestion de l'énergie thermique permet de réaliser un circuit fermé entre l'échangeur de boite de vitesses (9) et l'échangeur gaz/eau (10).

Dans ce cas, la première vanne quatre voies (6) met en communication d'une part l'amont de l'échangeur de boite de vitesses (9) avec la vanne de l'échangeur gaz/eau (10), et d'autre part, elle met en communication la boucle de refroidissement (2) en aval du - 11 - radiateur de refroidissement haute température (4) avec une entrée du radiateur eau/air de refroidissement (12).

La seconde vanne quatre voies (7) met, quant à elle, en communication d'une part l'aval de l'échangeur de boite de vitesses (9) avec l'entrée de la pompe de la seconde pompe à eau (11), et d'autre part, la sortie du radiateur basse température (12) avec le retour sur la boucle de refroidissement (2) de la branche parallèle à l'échangeur de boite de vitesses (9).

Ce mode de fonctionnement est particulièrement utile lorsque le refroidissement de l'échangeur gaz/eau (10) est requis à basse ou haute température, ou lorsque la température de l'huile de la boite de vitesses est inférieure à la température d'eau sortant de l'échangeur gaz/eau (10), et est inférieure à sa température nominale de fonctionnement. Ceci peut notamment se produire durant les phases de montée en température du groupe motopropulseur.

Dans cette configuration, les calories évacuées par l'échangeur gaz/eau (10) sont dissipées au niveau de l'échangeur de boite de vitesses (9) et par conséquent, on accélère la montée en température de l'huile de boite de vitesses afin de réduire les pertes par frottement au sein de celle-ci et donc la consommation globale du moteur. La seconde pompe à eau (11) assure la circulation du fluide caloporteur. Elle peut également être désactivée si le refroidissement de l'échangeur gaz/eau (10) n'est pas requis en tout début de la phase de fonctionnement, afin de ne pas sur-refroidir l'échangeur gaz/eau (10) Dans cette phase, généralement, le thermostat moteur (3) est fermé, et il n'y a pas de circulation de fluide caloporteur dans le radiateur haute température (4) ni dans le radiateur basse température (12).

Cette seconde configuration du circuit peut aussi être requise dans des phases particulières de fonctionnement, notamment lorsqu'un refroidissement à haute température est requis au sein de l'échangeur gaz/eau (10), par exemple pour limiter le refroidissement du mélange gazeux lors de la mise en action, ou pour assurer des températures plus élevées de gaz en sortie de l'échangeur gaz/eau (10). Cette - 12 -configuration peut être utilisée notamment pour assurer un décrassage côté gaz de ce dernier. Ainsi, l'échangeur de boite de vitesses (9), avec une température d'huile de fonctionnement nominale à 135C , permet de réchauffer le fluide caloporteur entrant dans l'échangeur gaz/eau, bien plus que dans le mode 1 qui génère des basses températures de fluide caloporteur en entrée. L'écart de température entre les gaz en sortie de l'échangeur gaz/eau (10) et la température de fluide caloporteur est moindre, et les échanges réduits, permettant de limiter le refroidissement des gaz au sein de l'échangeur gaz/eau (10) et limiter l'encrassement ou favoriser le décrassage de ce dernier.

De même, lorsque ponctuellement un refroidissement supérieur du moteur est requis pour éviter une surchauffe notamment, seulement si la boite elle aussi n'est pas en situation de surchauffe ou le risque de surchauffe, le radiateur haute température (4) et basse température (12) peuvent être en partie en série, permettant de faire bénéficier au moteur d'une capacité de refroidissement supérieur.

En utilisant une commande découplée des deux vannes quatre voies (6,7), il est possible de réaliser deux autres modes de fonctionnement.

Ainsi, tel que représenté à la figure 3 correspondant au mode 3 de fonctionnement, la vanne quatre voies (6) permet de mettre en communication d'une part l'amont de l'échangeur de boite de vitesses (9) avec l'aval de l'échangeur gaz/eau (10), la boucle de refroidissement (2) en aval du radiateur haute température (4) avec l'entrée du radiateur basse température (12). La seconde vanne quatre voies (7) permet de mettre en communication d'une part l'aval de l'échangeur de boite de vitesses (9) avec le retour sur la boucle de refroidissement (2) au niveau de la branche parallèle à l'échangeur de boite de vitesses (9), et d'autre part, la sortie du radiateur basse température (12) avec l'entrée de la seconde pompe à eau (11).

Ce mode de fonctionnement peut être utilisé lorsque le refroidissement de l'échangeur gaz/eau (10) n'est pas obligatoirement requis, et le refroidissement standard du groupe motopropulseur par la boucle de refroidissement (2) (mode 1) est insuffisant, notamment pour la boite. -13 - En effet, dans ce cas, la boite récupère un fluide caloporteur sur-refroidi successivement par les radiateurs haute et basse température (4,12). L'ensemble du groupe motopropulseur profite de la capacité de refroidissement des deux radiateurs contrairement au mode 1. Ce mode de fonctionnement est utilisé dans les cas d'utilisation sévère du groupe motopropulseur où le refroidissement de l'échangeur gaz/eau (10) n'est pas requis et lorsqu'un besoin d'un refroidissement au maximum pour le groupe motopropulseur est nécessaire. Dans ce mode, la seconde pompe à eau (11) peut être activée ou non en fonction du débit naturel avec uniquement la première pompe à eau (5) de la boucle de refroidissement (2). Par ailleurs, lorsque le débit de la première pompe à eau (5) est insuffisant ou lorsque l'on souhaite forcer le refroidissement dans le circuit parallèle (8), la seconde pompe à eau (11) peut être activée.

Ce mode peut par ailleurs être utilisé lorsque le refroidissement basse température de l'échangeur gaz/eau (10) est requis, de sorte à obtenir de très faibles températures de fluide caloporteur, puisque dans ce cas, les radiateurs haute et basse température (4,12) sont en série, du point de vue de l'échangeur gaz/eau (10). La température d'eau en entrée de l'échangeur gaz/eau (10) peut alors être plus froide que dans le mode 1.

Tel que représenté à la figure 4, et selon le mode 4 de fonctionnement, la première vanne quatre voies (6) permet de mettre en communication d'une part, l'amont de l'échangeur de boite de vitesses (9) avec la boucle de refroidissement (2), puis l'aval du radiateur haute température (4), etd'autre part l'aval de l'échangeur gaz/eau (10) avec le radiateur basse température (12). La seconde vanne quatre voies (7) permet de mettre en communication d'une part l'aval de l'échangeur de boite de vitesses (9) et l'entrée de la seconde pompe à eau (11), et d'autre part, la sortie du radiateur basse température (12) avec le retour sur la boucle principale (2) de la branche parallèle à l'échangeur de boite de vitesses (9).

Ce mode de fonctionnement peut être utilisé lorsque le refroidissement de l'échangeur gaz/eau (10) n'est pas requis, ou alors seulement à haute température, et le refroidissement standard du groupe motopropulseur par le circuit principal (mode 1) est insuffisant, notamment pour le moteur (1). - 14 - En effet, dans ce cas, contrairement au mode 1, l'eau traversant la boîte est refroidie par les radiateurs haute et basse température (4,12) avant d'être introduite à l'entrée du moteur (2). Le moteur (2) récupère donc globalement un liquide caloporteur sur-refroidi successivement par les radiateurs haute et basse température (4,12). L'ensemble du groupe motopropulseur profite de la capacité de refroidissement des deux radiateurs haute et basse température (4,12), contrairement au mode 1. Ce mode de fonctionnement est donc utilisé dans les cas d'utilisation sévère du groupe motopropulseur où le refroidissement de l'échangeur gaz/eau (10) n'est pas requis et/ou un besoin de refroidissement maximum pour le groupe motopropulseur est nécessaire. Il peut être utilisé dans le cas où le refroidissement de l'échangeur gaz/eau est requis à haute température avec le besoin de refroidissement pour la boite de vitesses déjà à sa température de régulation.

Tel que représenté à la figure 5, chaque vanne quatre voies peut être constituée d'un boîtier (13) disposant de quatre connexions (14,15,16,17) de manière à être connectée à des conduits d'eau extérieurs au boîtier (13). Un volet (18) sensiblement étanche peut être articulé sur un axe commandé de l'extérieur du boîtier (13) par un actionneur et permettant de déplacer le volet (18) entre deux positions extrémales, tel que représenté aux figures 5 et 6. Dans un cas, le fluide pénétrant au niveau de la connexion (14) est évacué au niveau de la connexion (17), et tel que représenté à la figure 6, il est évacué par la connexion (15). De même, le fluide sortant au niveau de la connexion (16) provient dans un cas de la connexion (15), tel que représenté à la figure 5, et dans l'autre cas de la connexion (17) tel que représenté à la figure 6.

Les quatre connexions (14,15,16,17) peuvent être disposées plus ou moins en croix par rapport au boîtier (13) et le volet (18) constitué d'une paroi plane et d'un système de joints sur sa périphérie qui assure l'étanchéité avec le boîtier (13).

Tel que représenté à la figure 7, et afin de limiter les efforts provenant de la 30 circulation du fluide caloporteur dans les connexions, des butées (20) peuvent permettre d'assurer un arrêt de la rotation du volet (18). -15 - Tel que représenté à la figure 8, l'implantation de deux radiateurs basse et haute température peut être réalisée de manière indépendante ou de manière combinée. Dans ce cas, les deux radiateurs haute et basse température forment un ensemble monolithique (21) qui est solidarisé au châssis du véhicule, et dans lequel des échanges thermiques peuvent être réalisés entre le fluide caloporteur circulant dans la boucle de refroidissement (2) et dans le circuit parallèle (8). Par ailleurs, il est également possible de permettre la circulation du fluide caloporteur entre ces deux radiateurs haute et basse température (4,12) en réalisant un cloisonnement perméable à leur jonction.

Il ressort de ce qui précède qu'un système de gestion de l'énergie thermique conforme à l'invention présente de nombreux avantages, et notamment : il permet de répondre efficacement aux différents besoins de refroidissement du moteur ou des organes annexes ; il permet de réduire le nombre de connexion entre les différents éléments pour 15 assurer le refroidissement ; il permet de réaliser un décrassage de l'échangeur gaz/eau lorsque celui-ci est encrassé ; il permet d'améliorer la montée en température de l'huile de boite de vitesse et limite ainsi les frottements internes.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Système de gestion des échanges thermiques d'un moteur (1) de véhicule automobile dans lequel ledit moteur (1) échange des calories avec un fluide caloporteur apte à circuler dans une boucle de refroidissement (2) régulée par un thermostat (3) et comprenant un radiateur eau/air de refroidissement haute température (4) et une première pompe à eau (5) ; caractérisé en ce que ladite boucle de refroidissement (2) est couplée au moyen de deux vannes quatre voies (6, 7) à un circuit parallèle (8) comprenant un échangeur eau/huile de boite de vitesse (9), un échangeur gaz/eau (10) en série avec une seconde pompe à eau (11) et un radiateur eau/air de refroidissement basse température (12), et en ce que lesdites deux vannes quatre voies (6, 7) permettent de définir quatre modes de fonctionnement distincts correspondant à quatre cheminements du fluide caloporteur dans le circuit parallèle (8) dans lesquels lesdites deux vannes quatre voies (6, 7) sont respectivement agencées en amont et en aval de l'échangeur eau/huile de boite de vitesse (9), en amont et en aval du radiateur eau/air de refroidissement basse température (12), et en aval et en amont de l'échangeur gaz/eau (10) en série avec la seconde pompe à eau (11).

2. Système de gestion des échanges thermiques selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'échangeur gaz/eau (10) du circuit parallèle (8) permet un échange de calories entre le fluide caloporteur et des gaz de combustion circulant dans une ligne d'échappement en sortie du moteur (1).

3. Système de gestion des échanges thermiques selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'échangeur gaz/eau (10) du circuit parallèle (8) est un élément appartenant à un système de recyclage des gaz d'échappement.

4. Système de gestion des échanges thermiques selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'échangeur gaz/eau (10) du circuit parallèle (8) permet un échange de calories entre le fluide caloporteur et de l'air de suralimentation d'admission en entrée du moteur (1). - 17 -

5. Système de gestion des échanges thermiques selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de commande permettant de piloter des moyens d'actuation des deux vannes quatre voies (6, 7).

6. Système de gestion des échanges thermiques selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens d'actuation sont aptes à actionner les deux vannes quatre voies (6,

7) indépendamment l'une de l'autre. 7. Système de gestion des échanges thermiques selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux vannes quatre voies (6, 7) comportent chacune un boîtier (13) comprenant quatre orifices (14, 15, 16, 17) et un volet (18) solidarisé à un axe (19), ledit axe (19) étant agencé en liaison pivot par rapport au boîtier (13) et actionné en rotation par les moyens d'actuation de manière à mettre en communication les orifices (14, 15, 16, 17) deux à deux selon deux positons extrémales définies par la rotation du volet (18).

8. Système de gestion des échanges thermiques selon la revendication 5, caractérisé en ce les moyens de commande reçoivent des informations issues de capteurs de température aptes à effectuer une mesure de la température du fluide caloporteur, de l'huile de boite de vitesse et du gaz de l'échangeur gaz/eau (10).

9. Système de gestion des échanges thermiques selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit radiateur eau/air de refroidissement haute température (4) et ledit radiateur eau/air de refroidissement basse température (12) forment un ensemble monolithique (21) à deux entrées et deux sorties définissant deux circuits de refroidissement.

10. Système de gestion des échanges thermiques selon la revendication 9, caractérisé en ce que les deux circuits de refroidissement à l'intérieur de l'ensemble monolithique (21) communiquent entre eux. 25