FR2934319A1 - Dispositif de refroidissement d'un moteur a combustion interne par circulation inversee - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif de refroidissement d'un moteur de véhicule muni d'une culasse (2), d'un bloc moteur (1 ) et d'un circuit de refroidissement par circulation inversée, ledit circuit comportant une branche bloc-moteur (26) reliant le bloc moteur (1) à un boitier de sortie (6) distribuant un fluide caloporteur vers un radiateur (4) par une branche radiateur (14), et vers une branche de by-pass (15), ledit boitier (6) étant doté d'un actionneur thermostatique (28) et d'un moyen d'obturation de la branche radiateur (14), le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte un moyen d'obturation de la branche (15) de by-pass, et une branche culasse (25) reliant la culasse (2) au boitier de sortie (6), et des moyens de vannage pour réguler la circulation du fluide caloporteur dans la branche culasse (25) et/ou dans la branche bloc-moteur (26). L'invention concerne aussi un moteur comportant un dispositif de refroidissement selon l'invention.

Description

Dispositif de refroidissement d'un moteur à combustion interne par circulation inversée Domaine technique de l'invention La présente invention concerne un dispositif de refroidissement d'un moteur à combustion interne d'un véhicule de façon à atteindre plus rapidement le domaine de température souhaitée pour le fonctionnement du moteur.

Arrière plan technologique La pression sur la réduction du CO2 est de plus en plus importante, elle a pour conséquence le besoin de réduire la consommation du moteur.

Dans la vie d'un véhicule, le temps d'utilisation à froid est relativement important, en particulier pour une utilisation urbaine quotidienne. Or un moteur froid est moins bien lubrifié que lorsqu'il est chaud, ce qui augmente les frottements et donc la consommation de carburant. De plus un moteur froid est inapte à fournir de la chaleur pour le chauffage de l'habitacle du véhicule.

Il est donc important que le moteur atteigne rapidement sa température de fonctionnement de façon à diminuer la pollution et la consommation de carburant et permettre d'apporter de la chaleur à l'habitacle du véhicule.

Des solutions ont déjà été proposées pour améliorer le fonctionnement des circuits de refroidissement des moteurs à combustion interne. Ainsi le document US5353751 décrit un circuit de refroidissement à circulation dite inversée. Dans ce mode de circulation, l'eau sortant du radiateur principal, c'est-à-dire l'endroit le plus froid du circuit de refroidissement, entre directement dans la culasse, c'est-à-dire la partie où la matière est la plus chaude. L'eau partiellement réchauffée passe ensuite dans le bloc moteur qui fonctionne de ce fait à une température plus élevée que dans un circuit traditionnel où l'eau sortant du radiateur principal entre d'abord dans le bloc moteur. Cependant, le circuit de refroidissement décrit dans le document US5353751 ne décrit pas de boucle dédiée au chauffage de l'habitacle comprenant un aérotherme.

Un moteur 8 cylindres développé par Yamaha et destiné notamment pour le véhicule XC90 de Volvo, présente un circuit de refroidissement à circulation inversée disposant d'une boucle principale de refroidissement du moteur et d'une boucle de dérivation comprenant un aérotherme dédié au chauffage de l'habitacle du véhicule. Cependant, dans ce mode de circulation, une partie de la chaleur apportée par la combustion au liquide de refroidissement lors de son passage dans la culasse est prélevée ensuite par le bloc moteur, ce qui a pour inconvénient de ralentir la montée en température du liquide de refroidissement qui passe dans l'aérotherme et donc d'avoir une prestation de chauffage de l'habitacle plus longue à mettre en place.

L'invention a pour but de pallier l'inconvénient du dispositif selon l'art antérieur en proposant un nouveau dispositif soit apte à réchauffer rapidement le bloc moteur, ce qui est favorable à la réduction plus rapide des frottements tout en garantissant un débit de fluide caloporteur dans le moteur suffisant pour une plage de température précédant l'ouverture de la circulation de fluide caloporteur vers le radiateur.

L'invention concerne donc un dispositif de refroidissement un dispositif de refroidissement d'un moteur à combustion interne de véhicule, le moteur étant muni d'une culasse, d'un bloc moteur et d'un circuit de refroidissement par circulation inversée, ledit circuit comportant une branche dite bloc-moteur reliant le bloc moteur à un boitier de sortie distribuant un fluide caloporteur vers un radiateur par une branche dite radiateur , et vers une branche de by-pass, ledit boitier étant doté d'un actionneur thermostatique et d'un moyen d'obturation de la branche radiateur, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte : -un moyen d'obturation de la branche de by-pass, et ; -une branche dite culasse reliant la culasse au boitier de sortie, et des moyens de vannage pour réguler la circulation du fluide caloporteur dans la branche culasse et/ou dans la branche bloc-moteur.

Par ailleurs, l'invention peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :

- les moyens de vannage sont conçus de telle façon que dans un premier mode, la circulation de fluide caloporteur est établie seulement dans la branche culasse, dans un second mode, la circulation est établie seulement dans la branche bloc-moteur, et dans un troisième mode optionnel, la circulation est effective dans la branche bloc-moteur et la branche culasse. - les moyens de vannage comportent un premier clapet d'obturation placé à une première entrée du boitier de sortie, ladite première entrée communiquant avec la branche culasse et un second clapet d'obturation placé à une seconde entrée du boitier de sortie, ladite seconde entrée communiquant avec la branche bloc-moteur. - les moyens de vannage comportent un premier axe portant le premier clapet et le second clapet. - le premier axe peut être placé dans une position telle qu'aucun des premiers et seconds clapets n'obture la première ou la seconde entrée. - chacun des deux clapets est disposé entre un ressort et une butée. - le moyen d'obturation de la branche radiateur et le moyen d'obturation de la branche by-pass forme un ensemble d'obturation conçu de telle façon que dans un premier mode, la circulation de fluide caloporteur est interdite dans la branche radiateur et dans la branche by-pass, dans un second mode, seule la circulation est établie dans la branche radiateur, et dans un troisième mode, seule la circulation est établie dans la branche by-pass. - ledit ensemble d'obturation comporte un quatrième et cinquième clapet d'obturation placé à une seconde sortie du boitier de sortie communiquant avec la branche de by-pass. - l'ensemble d'obturation comporte un second axe portant les quatrièmes et cinquièmes clapets de manière espacé le long dudit axe. - le cinquième clapet est disposé à l'extérieur du boitier de sortie. - la seconde sortie du boitier de sortie est prolongée par un embout pour protéger le cinquième clapet. - chacun des quatrièmes et cinquièmes clapets est disposé entre un ressort et une butée. - le second axe porte également un troisième clapet d'obturation placé à une première sortie du boitier de sortie communiquant avec la branche radiateur, ledit troisième clapet étant associé à un ressort exerçant une pression sur le troisième clapet de telle manière que ledit troisième clapet reste en position d'obturation de la première sortie sur toute une gamme de déplacement en translation de l'axe. - l'actionneur thermostatique est solidaire des premiers et seconds axes afin de piloter le déplacement en translation desdits premiers et seconds axes en fonction de la température du liquide caloporteur.

L'invention a aussi pour objet un moteur comportant un dispositif de refroidissement selon l'invention.

Brève description des dessins D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'un mode particulier de réalisation, non limitatif de l'invention, faite en référence aux figures dans lesquelles : - La figure 1 montre le schéma de principe du dispositif de refroidissement de l'invention. - La figure 2 illustre un premier mode de circulation du fluide caloporteur dans le circuit de refroidissement lorsque le moteur est froid, soit quand la température du fluide de refroidissement du moteur est inférieure à un premier seuil de température minimum. - La figure 3 illustre un second mode de circulation du fluide caloporteur dans le circuit de refroidissement lorsque le moteur est chaud, soit quand la température du fluide de refroidissement du moteur est supérieure à un second seuil de température maximum. - Les figures 4 et 5 illustrent un troisième mode de circulation du fluide caloporteur dans le circuit de refroidissement lorsque la température du fluide de refroidissement du moteur est comprise entre le premier seuil de température minimum et le second seuil de température maximum. - La figure 6 détaille un mode de réalisation du boitier de sortie de liquide caloporteur pour un état de fonctionnement lorsque le moteur est froid. - La figure 7 détaille un mode de réalisation du boitier de sortie de liquide caloporteur pour un état de fonctionnement lorsque le moteur est chaud. - Les figures 8 et 9 détaillent un mode de réalisation du boitier de sortie de liquide caloporteur pour un état de fonctionnement lorsque la température du fluide de refroidissement du moteur est comprise entre le premier seuil de température minimum et le second seuil de température maximum. - La figure 10 présente un exemple d'enchainement des ouverture/fermeture des entrées et sorties du boitier de sortie, en fonction de la température du liquide caloporteur.

Description détaillée Sur la figure 1, un moteur à combustion interne est représenté composé d'un bloc- moteur 1 et d'une culasse 2. La culasse 2 comporte de façon classique des cavités de refroidissement 7 dans lesquelles peut circuler un liquide caloporteur. Le bloc moteur 1 comporte des chambres 8 dans lesquelles peut circuler le liquide caloporteur. Le circuit de refroidissement du moteur comprend une pompe 3 destinée à faire circuler le liquide caloporteur, un radiateur 4 généralement situé sur la face avant du véhicule, un aérotherme 5 pour chauffer l'habitacle du véhicule et un boitier de sortie 6. Des passages 9 dans la culasse 2, dans le joint de culasse, non représenté ici, et dans le bloc-moteur 1 permettent au liquide caloporteur de circuler des cavités 7 de la culasse 2 vers les chambres 8 du bloc moteur 1.

De manière connue, dans un circuit de refroidissement à circulation inversée traditionnel, une sortie 10 de la pompe 3 est reliée à une entrée 11 de la culasse 2. Le liquide caloporteur est mis en mouvement par la pompe 3 et circule de la pompe 3 vers les cavités 7 de la culasse 2 par une canalisation 12, puis il passe dans les chambres 8 du bloc moteur 1 et sort du moteur par le boiter de sortie 6 où il est conduit par une branche dite aérotherme 13 à l'aérotherme 5 et par une branche dite radiateur 14 au radiateur 4. Le boitier de sortie 6 est relié à la pompe 3 par une branche de by-pass 15 de l'aérotherme 5.

Le liquide caloporteur retourne de l'aérotherme 5 à la pompe 3 par une canalisation 16, et du radiateur 4 à la pompe 3 par une canalisation 17. La branche de by-pass 15 permet d'éviter une perte de charge trop importante dans l'aérotherme 5 afin d'assurer un débit de liquide caloporteur dans le moteur afin de garantir son refroidissement Le débit de liquide caloporteur dans l'aérotherme 5 peut être par exemple de l'ordre de 30 à 70 % du débit du liquide de refroidissement dans la branche de by-pass 15.

Conformément à l'invention, le circuit de refroidissement comporte une branche dite culasse 25 reliant la culasse 2 au boitier de sortie 6. Ainsi, le boitier de sortie 6 comporte deux entrées et trois sorties de fluide caloporteur, une première entrée 18 étant reliée à une sortie 23 de la culasse 2, une seconde entrée 19 étant reliée à une sortie 24 du bloc moteur 1.

La sortie 23 de la culasse 2 est en communication avec les cavités 7 de refroidissement et peut être réalisée par un passage, réalisé soit par un perçage soit aménagé dans la culasse 2 au moment de sa fabrication. La sortie 24 du bloc moteur 1 est en communication avec les chambres 8 de refroidissement du bloc moteur 1. La sortie 23 de la culasse 2 est reliée à la première entrée 18 du boitier de sortie 6 par la branche culasse 25. La sortie 24 du bloc moteur 1 est reliée à la seconde entrée 19 du boitier de sortie 6 par branche dite bloc-moteur 26.

Une première sortie 20 du boitier de sortie 6 est relié à la branche radiateur 14 conduisant au radiateur 4, une seconde sortie 21 est relié à la branche de by-pass 15 et une troisième sortie 22 est reliée à la branche aérotherme 13 conduisant à l'aérotherme 5.

Le boitier de sortie 6 comporte un thermostat et régule par des moyens de vannage, non détaillé sur la figure 1, d'une part, la circulation du fluide caloporteur dans la branche culasse 25 et/ou dans la branche bloc-moteur 26 et donc la distribution des débits de fluide caloporteur traversant le bloc moteur 1 et la culasse 2, en pilotant l'ouverture et/ou la fermeture des deux entrées 18, 19 dudit boitier 6, et d'autre part la circulation des débits de fluide caloporteur sortant du boitier 6 dans les branches aérotherme 13, radiateur 14 et by-pass 15 en fonction de la température demandée dans l'habitacle et en fonction de la température du liquide caloporteur.

La figure 2 illustre un premier mode de circulation du fluide caloporteur dans le circuit de refroidissement lorsque le moteur est froid soit lorsque la température du moteur (c'est-à-dire la température du liquide caloporteur) est inférieure à un premier seuil de température Ti, de préférence de l'ordre de 40 °C.

Dans ce cas, les moyens de vannage du boitier de sortie 6 établissent la circulation du fluide caloporteur dans la seule branche culasse 25. La circulation de liquide caloporteur à travers le bloc moteur 1 est interdite par la fermeture de sa seconde entrée 19 et la totalité du débit de liquide caloporteur chemine par la culasse 2. Le liquide caloporteur circule alors par la pompe 3 vers les cavités 7 de la culasse 2, quitte la culasse 2 par la sortie 23 pour se diriger vers le boitier de sortie 6.

Dans ce premier mode de circulation du liquide caloporteur, le passage du fluide caloporteur par la première sortie 20 du boitier de sortie 6 qui mène au radiateur 4 est interdit et le passage du fluide caloporteur par la seconde sortie 21 du boitier de sortie 6 est interdit, le passage du fluide caloporteur vers l'aérotherme 5 étant autorisé.

Dans ce mode de circulation, le liquide caloporteur ne perd pas de chaleur au niveau du radiateur 4 ou par la branche de by-pass 15 et le liquide caloporteur présent dans le bloc moteur 1 ne peut pas circuler. En conséquence, le bloc moteur 1 se réchauffe plus vite que dans un circuit de refroidissement à circulation inversée traditionnel. Ceci permet de réduire plus rapidement les frottements entre le piston et la chemise du bloc moteur 1 et de réduire la consommation de carburant. De plus, l'aérotherme 5 dispose de la totalité du débit de fluide caloporteur issu de la culasse 2, c'est-à-dire de l'endroit où la matière est la plus chaude, pour assurer le chauffage de l'habitacle du véhicule. Ce mode de circulation évite par ailleurs d'augmenter inutilement le débit de la pompe 3 et permet donc de réduire sa puissance absorbée.

La figure 3 illustre un second mode de circulation du liquide caloporteur dans le circuit de refroidissement lorsque le moteur est chaud soit lorsque la température du moteur (c'est- à-dire la température du liquide caloporteur) est supérieure à un second seuil de température T2, de préférence de l'ordre de 90°C.

Dans ce cas, les moyens de vannage du boitier de sortie 6 établissent la circulation du fluide caloporteur dans la branche de sortie du bloc moteur 26. La circulation de liquide caloporteur de la culasse 2 vers le boitier de sortie 6 est interdite par la fermeture de la première entrée 18 et la totalité du débit de liquide caloporteur chemine dans la culasse puis par le bloc moteur 1. Le liquide caloporteur circule alors par la pompe 3 vers les cavités 7 de la culasse 2 puis dans les chambres 8 du bloc moteur 1. Ensuite, le liquide caloporteur quitte le bloc moteur 1 par la sortie 24 pour se diriger vers le boitier de sortie 6.

Dans ce second mode de circulation du liquide caloporteur, le passage du fluide caloporteur par la première sortie 20 du boitier de sortie 6 qui mène au radiateur 4 est autorisé et le passage du fluide caloporteur par la seconde sortie 21 du boitier de sortie 6 vers la branche de by-pass 15 de l'aérotherme 5 est interdit, le passage du fluide caloporteur vers l'aérotherme 5 étant autorisé.

Dans ce mode de circulation, la branche de by-pass 15 de l'aérotherme 5 est coupée afin de diriger l'essentiel du débit de liquide caloporteur vers le radiateur 4 de manière à garantir un refroidissement optimal.

Les figures 4 et 5 illustrent un mode de circulation du liquide caloporteur dans le circuit de refroidissement de la mise en température du moteur, c'est-à-dire lorsque la température du liquide caloporteur est comprise entre le premier seuil de température Ti et le second seuil de température T2. Plus précisément, la figure 4 illustre la circulation du liquide caloporteur lorsque la température du liquide caloporteur est proche du premier seuil de température Ti tandis que la figure 5 illustre la circulation du liquide caloporteur lorsque la température du liquide caloporteur est proche du second seuil de température T2.

Pour les températures intermédiaires comprise entre le premier seuil de température Ti et le second seuil de température T2, au fur et à mesure que la température du liquide caloporteur augmente, les moyens de vannage du boitier de sortie 6 établissent la circulation du fluide caloporteur dans la branches culasse (25) et la branche bloc-moteur (26) et le mode de circulation du liquide caloporteur bascule progressivement vers un refroidissement complet du moteur en faisant circuler le liquide caloporteur dans la culasse et le bloc moteur 1. Au début de la transition l'essentiel du débit de liquide caloporteur circule par la sortie 23 de la culasse 2, la seconde entrée 19 du boitier de sortie 6 amorçant son ouverture pour autoriser le passage d'un débit de liquide caloporteur provenant du bloc moteur 1, comme illustré en figure 4. A la fin de cette transition, tout le débit de liquide caloporteur circule par la sortie 24 du bloc moteur 1, la première entrée 18 du boitier de sortie 6 achevant sa fermeture pour interdire le passage d'un débit de liquide caloporteur provenant de la culasse 2, comme présenté en figure 5.

De plus, pendant cette transition, une partie du débit de liquide caloporteur sortant du boitier de sortie 6 est dirigée vers l'aérotherme 5 d'où il retourne à la pompe 3. L'autre partie du débit de liquide caloporteur retourne à la pompe 3 en passant par la branche de by-pass 15 de l'aérotherme 5, car la température du fluide caloporteur est trop faible pour demander un refroidissement par le radiateur 4, la répartition de cette partie du débit étant fonction des conditions de température du liquide caloporteur. Le fait que la branche de by-pass 15 soit ouverte permet d'assurer un débit de liquide caloporteur suffisant dans le moteur pour parer à une potentielle demande de puissance importante et éviter des points chauds dans le bloc moteur 1 et la culasse 2 qui pourraient induire des ébullitions locales du liquide caloporteur.

La figure 6 représente schématiquement un mode de réalisation du boitier de sortie 6. Ce boitier de sortie 6 comprend un corps 27 de boitier comportant une première entrée 18 destinée à être reliée à la sortie 23 de la culasse 2, une seconde entrée 19 destinée à être reliée à la sortie 24 du bloc moteur 1, une première sortie 20 destinée à être reliée à au radiateur 4, une seconde sortie 21 destinée à être reliée à branche de by-pass 15 de l'aérotherme 5 et une troisième sortie 22 destinée à être reliée à l'aérotherme 5. La première sortie 20 et la seconde sortie 21 du boitier de sortie 6 sont sensiblement coaxiales. La première entrée 18 et la seconde entrée 19 du boitier de sortie 6 sont sensiblement coaxiales.

Le boitier de sortie 6 comporte un actionneur thermostatique 28 pour piloter l'ouverture et la fermeture des premières et secondes entrées 18, 19 et des premières et secondes sorties 20, 21 dudit boitier 6 en fonction de la température du liquide caloporteur. L'actionneur thermostatique 28 comprend un élément thermostatique 29, placé dans le flux de liquide caloporteur, dans lequel se déplace une tige 30 de commande. L'élément thermostatique 29 peut par exemple comprendre une matière se dilatant sous l'effet de la chaleur, comme de la cire. Ainsi quand la température du liquide caloporteur augmente, la dilatation de la cire repousse la tige 30 de commande dont la longueur augmente.

Les moyens de vannage régulant la circulation de fluide caloporteur dans la branche culasse 25 et la branche bloc-moteur 26 comportent un premier axe 31 portant à ses deux extrémités un premier clapet 32 d'obturation placé à le première entrée 18 du boitier de sortie 6, et un second clapet 33 d'obturation placé à la seconde entrée 19 du boitier de sortie (6).Les premiers et deuxième clapets 32, 33 sont montés en opposition tels que dans une première position de l'axe 31, le premier clapet 32 obture la première entrée 18 du boitier de sortie 6, le second clapet 33 laissant la seconde entrée 19 ouverte alors que dans une seconde position de l'axe 31, le second clapet 33 obture la seconde entrée 19 du boitier de sortie 6, le premier clapet 32 laissant la première entrée 18 ouverte.

L'axe 31 est conçu de telle manière qu'il peut être placé dans une position telle qu'aucun des clapets 32, 33 n'obture la première ou la seconde entrée 18, 19. Cette phase de transition où les deux clapets 32, 33 sont simultanément ouverts permet de garantir une continuité de débit à travers le moteur.

Le premier clapet 32 est disposé entre un premier ressort 34 et une première butée 35 disposée à l'extrémité de l'axe 31. Une première extrémité du ressort 34 est en appui sur une seconde butée 36 disposé sur l'axe 31, tandis que l'autre extrémité du ressort 34 est en appui sur le premier clapet 32, ledit clapet 32 étant pressé par le ressort 34 vers la première butée 35.

De la même manière, le second clapet 33 est disposé entre un second ressort 37 et une troisième butée 38 disposée à l'extrémité de l'axe 31. Une première extrémité du ressort 37 est en appui sur une quatrième butée 39 disposée sur l'axe 31, tandis que l'autre extrémité du ressort 37 est en appui sur le second clapet 33, ledit clapet 33 étant pressé par le ressort 37 vers la troisième butée 38.

Le boitier de sortie 6 est doté d'un moyen d'obturation de la branche de by-pass 15 et un moyen d'obturation de la branche radiateur 14 formant un ensemble d'obturation. Ledit ensemble d'obturation comporte un second axe 40 portant un troisième clapet 41 d'obturation placé à la première sortie 20 du boitier de sortie 6 communiquant avec la branche radiateur 14, un quatrième clapet 42 et d'un cinquième clapet 43 placé à la seconde sortie 21 du boitier de sortie 6 communiquant avec la branche de by-pass 15 de l'aérotherme 5, les quatrièmes et cinquièmes clapets 42, 43 étant espacé le long de l'axe 40

Les troisièmes, quatrième et cinquièmes clapets 41, 42, 43 sont disposés sur ce second axe 40 de telle façon que, dans un premier mode, la circulation de fluide caloporteur est interdite dans la branche radiateur 14, car le troisième clapet 41 obture la première sortie 20 du boitier de sortie 6, et la circulation est aussi interdite dans la branche de by-pass 15, car le troisième clapet 43 obture la seconde sortie 21; dans un seconde mode, la circulation du fluide caloporteur est seulement établie dans la branche radiateur 14 le quatrième clapet 42 obturant la seconde sortie 21 du boitier de sortie 6, le troisième clapet 41 laissant la première sortie 20 ouverte; dans un troisième mode, la circulation du fluide caloporteur est seulement établie dans la branche de by-pass 15, le quatrième clapet 42 et le cinquième clapet 43 laissant la seconde sortie 21 ouverte, et le troisième clapet 41 obturant la seconde sortie 21.

Le troisième clapet 41 est disposé entre un troisième ressort 44 et une cinquième butée 45 disposée en extrémité de l'axe 40. Une extrémité du troisième ressort 44 est en contact avec le troisième clapet 41 et l'autre extrémité du troisième ressort 44 est en contact sur une sixième butée 46 disposée sur l'axe 40. Le troisième clapet 41 est pressé par le ressort 44 vers la cinquième butée 45.

Le quatrième clapet 42 est disposé entre un quatrième ressort 47 et une septième butée 48 disposée sur l'axe 40. Une extrémité du quatrième ressort 47 est en contact avec le quatrième clapet 42 et l'autre extrémité du quatrième ressort 47 est en contact sur une huitième butée 49 disposée sur l'axe 40. Le clapet 42 est pressé par le quatrième ressort 47 sur la septième butée 48.

Le cinquième clapet 43 est disposé entre un ressort 50 et une neuvième butée 51 disposée sur l'axe 40. Une extrémité du cinquième ressort 50 est en contact avec le clapet 43 et l'autre extrémité du cinquième ressort 50 est en contact sur une dixième butée 52 disposée en extrémité de l'axe 40. Le clapet 43 est pressé par le cinquième ressort 50 vers la neuvième butée 51.

Le troisième clapet 41 ainsi que le quatrième clapet 42 sont disposés à l'intérieur du corps 27 du boitier de sortie 6 tandis que le cinquième clapet 43 est disposé à l'extérieur du corps 27 du boitier de sortie 6. Ainsi le quatrième clapet 42 et le cinquième clapet 43 sont disposés de part et d'autre de la seconde sortie 21 de façon à pouvoir l'un ou l'autre obturer la seconde sortie 21 selon le sens du déplacement en translation de l'axe 40.

La seconde sortie 21 du boitier de sortie 6 peut être prolongée par un embout 53 pour protéger les parties constitutives de l'ensemble d'obturation extérieures au corps 27 du boitier de sortie 6, à savoir comme le montre la figure 6, le cinquième clapet 43, son ressort d'appui 50 et la partie de l'axe 40 dépassant de la seconde sortie 21.

L'actionneur thermostatique 28 est solidaire des premiers et second axes 31, 40 afin de piloter le déplacement en translation desdits axes 31, 40 en fonction de la température du liquide caloporteur.

De tels systèmes ressort / butée associés aux différents clapets des moyens de vannage permettent d'une part, d'éviter une mise en contrainte de l'élément thermostatique 29 quand l'un quelconque des clapets vient fermer par contact son entrée respective et d'autre part, de s'autoriser en particulier pour le troisième clapet 41 une position d'obturation de la première sortie 20 pour toute une gamme déterminée de positions de l'axe 40. Par ailleurs, les températures de seuil d'ouverture et de fermeture des différents clapets sont déterminées par leur positionnement relatif sur les deux axes 31, 40.

Plus précisément, la figure 6 illustre la position des premiers et seconds axes 31, 40 lorsque la température du liquide caloporteur est inférieure au premier seuil de température Ti. Dans ce premier mode de circulation, le second clapet 33 du premier axe 31 obture la seconde entrée 19 tandis que le premier clapet 32 laisse la première entrée 18 ouverte; la totalité du débit de liquide caloporteur entrant dans le boitier 6 provient de la culasse 2. De plus, le premier clapet 41 du second axe 40 obture la première sortie 20 du boitier de sortie 6, le troisième ressort 44 étant en compression, pour interdire le passage du fluide caloporteur vers le radiateur 4; le cinquième clapet 51 du second axe 40 obture la seconde sortie 21, le cinquième ressort 50 étant en compression, pour interdire le passage du fluide caloporteur dans la branche de by-pass 15 , et le passage du fluide caloporteur vers l'aérotherme 5 est autorisé. Dans ce cas, la totalité du débit de liquide caloporteur provenant de la culasse 2 circule dans le boitier de sortie 6 le sens des flèches 54 pour être dirigé vers l'aérotherme 5.

La figure 7 illustre la position des premiers et second axes 31, 40 lorsque la température du liquide caloporteur est supérieure au second seuil de température T2. Dans ce second mode de circulation, le premier clapet 32 du premier axe 31 obture la première entrée 18 et le second clapet 33 laisse la seconde entrée 19 ouverte; la totalité du débit de liquide caloporteur entrant dans le boitier 6 provient du bloc moteur 1. De plus, le quatrième clapet 42 du second axe 40 obture la seconde sortie 21, le quatrième ressort 47 étant en compression, pour interdire le passage du fluide caloporteur dans la banche de by-pass 15, le troisième clapet 41 du second axe 40 laisse la première sortie 20 ouverte pour autoriser le passage du fluide caloporteur vers la branche radiateur 14, et le passage du fluide caloporteur vers l'aérotherme 5 est autorisé. Dans ce cas, la totalité du débit de liquide caloporteur provenant du bloc moteur 1 circule dans le boitier de sortie 6 suivant le sens des flèches 55.

Les figures 8 et 9 illustre la position des premiers et second axes 31, 40 lorsque la température du liquide caloporteur est comprise entre le premier seuil de température Ti et le second seuil de température T2. Dans ce troisième mode de circulation, sur toute la gamme de position des deux axes 31, 40 correspondant au déplacement en translation desdits axes 31, 40 entre le premier seuil de température Ti et le second seuil de température T2 par l'actionneur thermostatique 28, la position de l'axe 31 est tel qu'aucun de ses clapets 32, 33 n'obture la première ou la seconde entrée 18, 19 du boitier de sortie 6. Cette phase de transition où les premiers et deuxièmes clapets 32, 33 du premier axe 31 sont simultanément ouverts permet de garantir une continuité de débit à travers le moteur. De plus, le troisième clapet 41 obture la première sortie 20, le troisième ressort 44 étant en compression, pour interdire le passage du fluide caloporteur vers le radiateur 4 ; l'axe 40 est dans une position où les quatrièmes et cinquièmes clapets 42, 43 sont en appui respectivement sur la septième butée 48 et la neuvième butée 51 et laissent la seconde sortie 21 du boitier de sortie 6 ouverte pour autoriser le passage du fluide caloporteur dans la branche de by-pass 15, le passage du fluide caloporteur vers l'aérotherme 5 est par ailleurs autorisé. Dans ce cas, la circulation du fluide caloporteur circule progressivement dans le boitier de sortie 6 selon le sens des flèches 56 comme illustré en figure 8, au sens des flèches 57 de la figure 9.

La figure 10 présente un exemple d'enchainement des ouverture/fermeture, en fonction de la température du liquide caloporteur, des entrées et sorties du boitier de sortie 6.

Plus précisément, la courbe 18' décrit l'état d'obturation (1 = ouvert , 0 = fermé) de la première entrée 18 par le premier clapet 32. La courbe 19' décrit l'état d'obturation de la seconde entrée 19 par le second clapet 33. La courbe 20' décrit l'état d'obturation de la première sortie 20 par le troisième clapet 41. La courbe 21' décrit l'état d'obturation de la seconde sortie 21 par les quatrièmes et cinquièmes clapets. Les températures de seuil d'ouverture (état 1) et de fermeture (état 0) représentées sur la figure 10 sont purement indicatives et peuvent être ajustées directement par le positionnement relatif des clapets.

La présente invention a pour avantages de combiner les avantages suivants : - elle permet d'accélérer la montée en température du moteur, en réduisant le débit de liquide caloporteur et en évitant les pertes thermiques dans le circuit de by-pass, ce qui est favorable à une réduction plus rapide des frottements grâce à accélération de la chauffe de l'huile. - elle permet de garantir le réchauffage habitacle, en disposant à tout moment d'une circulation du fluide caloporteur, -elle permet d'augmenter les pertes de charge dans le circuit de refroidissement à froid et donc de réduire la puissance absorbée par la pompe par la réduction de débit associé - elle permet supprimer le refroidissement du bloc moteur afin d'en augmenter plus rapidement les températures matière de manière a réduire les frottements - elle constitue une solution technique économique et simple à mettre en place.

D'autres modes de réalisation que ceux décrits et représentés peuvent être conçus par l'homme du métier sans sortir du cadre de la présente invention.

Claims (15)

1. Revendications1. Dispositif de refroidissement d'un moteur à combustion interne de véhicule, le moteur étant muni d'une culasse (2), d'un bloc moteur (1) et d'un circuit de refroidissement par circulation inversée, ledit circuit comportant une branche dite bloc- moteur (26) reliant le bloc moteur (1) à un boitier de sortie (6) distribuant un fluide caloporteur vers un radiateur (4) par une branche dite radiateur (14), et vers une branche de by-pass (15), ledit boitier (6) étant doté d'un actionneur thermostatique (28) et d'un moyen d'obturation de la branche radiateur (14), le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte : un moyen d'obturation de la branche (15) de by-pass, et ; une branche dite culasse (25) reliant la culasse (2) au boitier de sortie (6), et des moyens de vannage pour réguler la circulation du fluide caloporteur dans la branche culasse (25) et/ou dans la branche bloc-moteur (26).
2. 2. Dispositif de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de vannage sont conçus de telle façon que dans un premier mode, la circulation de fluide caloporteur est établie seulement dans la branche culasse (25), dans un second mode, la circulation est établie seulement dans la branche bloc-moteur (26), et dans un troisième mode optionnel, la circulation est effective dans la branche bloc-moteur (26) et la branche culasse (25).
3. 3. Dispositif de refroidissement selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de vannage comportent un premier clapet (32) d'obturation placé à une première entrée (18) du boitier de sortie (6), ladite première entrée (18 ) communiquant avec la branche culasse (25) et un second clapet (33) d'obturation placé à une seconde entrée (19) du boitier de sortie (6), ladite seconde entrée (19) communiquant avec la branche bloc-moteur (26).
4. 4. Dispositif de refroidissement selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de vannage comportent un premier axe (31) portant le premier clapet (32) et le second clapet (33).
5. 5. Dispositif de refroidissement selon la revendication 4, caractérisé en ce que le premier axe (31) peut être placé dans une position telle qu'aucun des premiers et seconds clapets (32, 33) n'obture la première (18) ou la seconde (19) entrée. 14
6. 6. Dispositif de refroidissement selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce que chacun des deux clapets (32, 33) est disposé entre un ressort (34, 37) et une butée (35, 38).
7. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen d'obturation de la branche radiateur (14) et le moyen d'obturation de la branche by-pass (15) forme un ensemble d'obturation conçu de telle façon que dans un premier mode, la circulation de fluide caloporteur est interdite dans la branche radiateur (14) et dans la branche by-pass (15), dans un second mode, seule la circulation est établie dans la branche radiateur (14), et dans un troisième mode, seule la circulation est établie dans la branche by-pass (15).
8. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit ensemble d'obturation comporte un quatrième et cinquième clapet (42, 43) d'obturation placé à une seconde sortie (21) du boitier de sortie (6) communiquant avec la branche de by-pass (15).
9. 9. Dispositif de refroidissement selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'ensemble d'obturation comporte un second axe (40) portant les quatrièmes et cinquièmes clapets (42, 43) de manière espacé le long dudit axe (40).
10. 10. Dispositif de refroidissement selon la revendication 9, caractérisé en ce le cinquième clapet (43) est disposé à l'extérieur du boitier de sortie (6).
11. 11. Dispositif de refroidissement selon la revendication 10 caractérisé en ce que la seconde sortie (21) du boitier de sortie (6) est prolongée par un embout (53) pour protéger le cinquième clapet (43).
12. 12. Dispositif de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que chacun des quatrièmes et cinquièmes clapets (42, 43) est disposé entre un ressort (47, 50) et une butée (48, 51).
13. 13. Dispositif de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que le second axe (40) porte également un troisième clapet (41) d'obturation placé à une première sortie (20) du boitier de sortie (6) communiquant avec la branche radiateur (14), ledit troisième clapet (41) étant associé à un ressort (44) exerçant une pression sur le troisième clapet (41) de telle manière que ledit troisième clapet (41) reste en position d'obturation de la première sortie (20) sur toute une gamme de déplacement en translation de l'axe (40).
14. 14. Dispositif de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 4 à 13, comportant un premier axe (31) portant le premier clapet (32) et le second clapet (33) et un second axe (40) portant les quatrièmes et cinquièmes clapets (42, 43), caractérisé en ce que l'actionneur thermostatique (28) est solidaire des premiers et seconds axes (31, 40) afin de piloter le déplacement en translation desdits premiers et seconds axes (31, 40) en fonction de la température du liquide caloporteur.
15. 15. Moteur comportant un dispositif de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 14.