FR3014138A1 - Vehicule comportant un circuit de refroidissement equipe d'un echangeur thermique avec une tubulure de recirculation de gaz d'echappement et des moyens commandes de chauffage du fluide caloporteur - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un véhicule automobile comportant : - un moteur (12) à combustion et une tubulure (46) de recirculation des gaz d'échappement ; - un premier circuit (54) de refroidissement comportant un premier échangeur (48) thermique dit "haute température" avec la conduite (46) de recirculation et une échangeur thermique (72) avec le moteur (12) ; - un deuxième circuit (56) de refroidissement comportant au moins un radiateur (80, 84) et un deuxième échangeur (50) thermique dit "basse température" avec la conduite (46) de recirculation ; caractérisé en ce que le premier circuit (54) de refroidissement comporte des moyens (92, 94) commandés de chauffage du fluide caloporteur.

Description

"Véhicule comportant un circuit de refroidissement équipé d'un échangeur thermique avec une tubulure de recirculation de gaz d'échappement et des moyens commandés de chauffage du fluide caloporteur" DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention concerne un véhicule automobile équipé d'une tubulure de recirculation des gaz d'échappement et d'au moins 10 deux échangeurs de chaleur pour refroidir les gaz d'échappement recirculés. ARRIERE PLAN TECHNIQUE DE L'INVENTION 15 L'invention concerne plus particulièrement un véhicule automobile comportant : - un groupe motopropulseur comportant un moteur à combustion, notamment un moteur de type Diesel, une tubulure d'admission de gaz dans au moins une chambre de combustion du 20 moteur, une tubulure d'échappement des gaz d'échappement de ladite chambre à combustion, une tubulure de recirculation des gaz d'échappement qui raccorde la tubulure d'échappement à la tubulure d'admission, une vanne de recirculation qui est montée dans la tubulure de recirculation pour commander le débit de gaz 25 d'échappement recirculés, - un premier circuit de refroidissement dans lequel circule un fluide caloporteur, ledit premier circuit comportant un échangeur thermique avec le moteur et un premier échangeur thermique dit "haute température" avec la conduite de 30 recirculation ; - un deuxième circuit de refroidissement dans lequel circule un fluide caloporteur, ledit deuxième circuit comportant au moins un radiateur, un deuxième échangeur thermique dit "basse température" avec la conduite de recirculation, le deuxième échangeur thermique basse température étant agencé en aval du premier échangeur thermique haute température, selon le sens de circulation des gaz d'échappement, - une vanne de communication entre le premier circuit de refroidissement et le deuxième circuit de refroidissement, ladite vanne étant commandée entre une position de communication lorsque la température du fluide caloporteur du premier circuit de refroidissement est supérieure ou égale à un seuil déterminé pour 10 mélanger le fluide caloporteur des deux circuits de refroidissement, et une position d'isolation lorsque ladite température est inférieure audit seuil, pour isoler le premier circuit de refroidissement du deuxième circuit de refroidissement. Pour réduire les émissions polluantes, les véhicules 15 automobiles à moteur Diesel sont aujourd'hui tous équipés de dispositifs de recirculation des gaz d'échappement, plus connus sous l'acronyme anglo-saxon "EGR" pour "Exhaust Gas Recirculation". Lors de la mise en oeuvre des dispositifs "EGR", une 20 certaine quantité des gaz d'échappement est déviée vers l'admission du moteur pour réduire les émissions polluantes, notamment les composés d'oxydes d'azote (NOx). En contrepartie, l'utilisation du dispositif "EGR" peut entrainer une légère augmentation de la consommation en carburant et une 25 augmentation des émissions de composés carbonés (HC et CO) et de suies. Ces dernières émissions sont toutefois traitées par un pot catalytique. Le dispositif "EGR" réduit les émissions de "NOx"de manière plus efficace lorsque les gaz d'échappement recirculés 30 sont refroidis. De plus, le refroidissement des gaz d'échappement recirculés permet de ne pas pénaliser la performance du moteur à cause d'un déficit en air d'admission causé par la diminution de la densité des gaz chauds et permet aussi de protéger la tubulure d'admission de trop hautes températures. A cet effet, il est connu d'agencer, dans le circuit de refroidissement du moteur, un échangeur thermique entre les gaz d'échappement recirculés et le fluide caloporteur. L'utilisation du dispositif "EGR" est commandé sur de faibles régimes moteur, pour de faibles charges et pour des températures ambiantes tempérées, par exemple entre 15°C et 30°C.

Cependant, pour diminuer encore plus l'émission de substances polluantes, le dispositif "EGR" devrait être utilisé à de plus faibles températures ambiantes, notamment jusqu'à -7°C.L'utilisation du dispositif "EGR" sera avantageusement étendue pour des usages à forte charge moteur et sur toute la plage de régime pour les véhicules à moteur Diesel. Or, les vannes de commande utilisées pour piloter le débit des gaz d'échappement recirculés et l'échangeur thermique utilisé pour le refroidissement des gaz recirculés sont susceptibles d'être détériorés lors d'un usage à trop faible température.

Lorsque la température du liquide de refroidissement dans l'échangeur thermique est inférieure à une température de fonctionnement nominal, des composés des gaz d'échappements se condensent sur les parois froides en aluminium de l'échangeur thermique. Les produits de cette condensation sont très corrosifs pour l'aluminium. De plus, l'évacuation de ces produits de condensation est aussi problématique. Les suies et particules présentent dans les gaz recirculés ont aussi tendance à adhérer aux parois froides et humides, 30 entraînant un risque de colmatage de l'échangeur et un blocage de la vanne. Enfin, les organes de dépollution agencés dans la tubulure d'échappement, tels que des pots catalytiques traitant les émissions de composés carbonés, ne sont efficaces qu'au bout d'un certain temps, une fois qu'ils sont suffisamment chauds. Or, la production de ces composés carbonés est augmentée lorsque l'on utilise le dispositif "EGR". Ainsi, une utilisation à "froid" du dispositif EGR produirait des polluants qui seraient rejetés dans l'atmosphère jusqu'à ce que les organes de dépollution deviennent actifs. Par ailleurs, lorsque la température ambiante est froide, notamment en hiver, le conducteur du véhicule active dès le démarrage du véhicule un chauffage de l'habitacle. Ce chauffage entraîne une consommation supplémentaire de carburant, donc une pollution supplémentaire. Cette pollution est d'autant plus importante qu'au démarrage, la température des gaz d'échappement est insuffisante pour que les organes de traitement de la pollution, par exemple les pots catalytiques, soient actifs. La pollution supplémentaire est donc totalement émise dans l'atmosphère. BREF RESUME DE L'INVENTION Pour résoudre ces problèmes, l'invention propose un véhicule automobile du type décrit précédemment, caractérisé en ce que le premier circuit de refroidissement comporte des moyens de stockage de la chaleur transportée par le fluide caloporteur.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - les moyens de stockage de chaleur sont agencés en parallèle avec la conduite comportant le premier échangeur thermique"haute température" ; - le premier circuit de refroidissement comporte un aérotherme destiné à réchauffer de l'air insufflé dans un habitacle du véhicule, l'aérotherme étant agencé en série avec le premier échangeur thermique "haute température" ; - les moyens de stockage de chaleur sont raccordés en parallèle avec un tronçon de la conduite agencé entre le premier échangeur thermique "haute température" et l'aérotherme ; - les moyens de stockage de chaleur sont raccordés en 5 parallèle avec le tronçon de conduite incluant le premier échangeur thermique "haute température" et l'échangeur aérothermique ; - les moyens commandés de stockage comportent une vanne de stockage montée en série avec les moyens de stockage 10 de chaleur pour commander le débit de passage du fluide caloporteur dans les moyens de stockage ; - la tubulure de recirculation des gaz d'échappement comporte une vanne de commande du passage des gaz recirculés, dite "vanne de recirculation", le premier circuit de 15 refroidissement comportant un échangeur thermique avec la vanne de recirculation, dit "échangeur thermique de vanne", qui est agencé en parallèle avec le premier échangeur thermique "haute température" ; - l'échangeur thermique de vanne est agencé en série avec 20 les moyens de stockage de chaleur ; - l'échangeur thermique avec le moteur est agencé en parallèle avec le premier échangeur "haute température". L'invention concerne aussi un procédé de mise en oeuvre du véhicule réalisé selon les enseignements de l'invention, 25 caractérisé en ce qu'il comporte au moins une étape au cours de laquelle la vanne de communication occupe sa position d'isolation lorsque la température du moteur est inférieure à une température déterminée et au cours de laquelle la vanne de stockage est ouverte uniquement lorsque les moyens de stockage stockent 30 suffisamment d'énergie thermique pour augmenter la température du fluide caloporteur.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la lecture de la description détaillée qui 5 va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma qui représente un groupe motopropulseur de véhicule automobile à moteur à combustion réalisé selon les enseignements de l'invention ; 10 - la figure 2 est un schéma qui représente les circuits de refroidissement du véhicule de la figure 1 réalisés selon un premier mode de réalisation de l'invention, dans lequel le circuit de refroidissement comporte un moyen de stockage de chaleur, les vannes étant réglées pour un démarrage à froid du moteur, le 15 moyen de stockage de chaleur étant déchargé ; - la figure 3 est un schéma similaire à celui de la figure 2 dans lequel les vannes sont réglées pour un démarrage à froid du moteur, le moyen de stockage étant chargé ; - la figure 4 est un schéma similaire à celui de la figure 2 20 dans lequel les vannes sont réglées pour une température intermédiaire de moteur, le moyen de stockage étant isolé ; - la figure 5 est un schéma similaire à celui de la figure 4 dans lequel le moyen de stockage n'est pas isolé ; - la figure 6 est un schéma similaire à celui de la figure 5 25 dans lequel les vannes sont réglées pour une température chaude de moteur, le moyen de stockage n'étant pas isolé ; - la figure 7 est un schéma similaire à celui de la figure 2 qui représente un deuxième mode de réalisation du circuit de refroidissement dans lequel le moyen de stockage est agencé en 30 série avec l'échangeur thermique de vanne.

DESCRIPTION DETAILLEE DES FIGURES Dans la suite de la description, des éléments présentant une structure identique ou des fonctions analogues seront 5 désignés par une même référence. Dans la suite de la description, les termes "amont" et "aval" seront utilisés en référence à la direction d'écoulement des gaz d'échappement ou du fluide caloporteur dans leurs tubulures et conduites respectives. 10 Dans les figures 2 à 7, les conduites dans lesquelles aucun fluide caloporteur ne circule sont représentées en traits fins, tandis que les conduites dans lesquelles un fluide caloporteur circule sont représentées en traits gras accompagnés d'une flèche pour indiquer le sens d'écoulement. 15 Toutes les vannes décrites par la suite sont des vannes commandées par une unité électronique de commande, telles que des électrovannes. On a représenté schématiquement à la figure 1 un groupe 10 motopropulseur d'un véhicule automobile. Le groupe 10 20 motopropulseur comporte un moteur 12 à combustion qui est ici un moteur de type Diesel. Des chambres 14 de combustion du moteur 12 à combustion sont alimentées en air par l'intermédiaire d'une tubulure 16 d'admission. A cet effet, l'extrémité aval de la 25 tubulure 16 d'admission forme un collecteur 18 d'admission qui répartit l'air dans chaque chambre 14 de combustion. Un filtre 20 à air est monté, c'est-à-dire interposé, dans la tubulure 16 d'admission à proximité d'une entrée amont d'air extérieur. 30 L'air d'admission est ici comprimé successivement par un premier compresseur 22, dit basse pression, puis par un deuxième compresseur 24, dit haute pression.

Une tubulure 26 de contournement est raccordée à la tubulure d'admission 16 en parallèle avec le compresseur 24 haute pression de manière à permettre à l'air d'admission de contourner uniquement ledit compresseur 24. Le débit d'air d'admission dans la tubulure 26 de contournement est commandé par une vanne 28, dite "vanne 28 de compresseur", qui est montée, c'est-à-dire interposée, dans la conduite 26 de contournement. La quantité d'air admis dans les chambres 14 de combustion est commandé par une vanne 30 d'admission qui est montée, c'est-à-dire interposée, dans la tubulure 16 d'admission entre le compresseur 24 haute pression et le collecteur 18 d'admission. Le groupe 10 motopropulseur comporte aussi une tubulure 32 d'échappement qui permet d'évacuer les gaz d'échappement des chambres 14 de combustion vers l'atmosphère. A cet effet, l'extrémité amont de la tubulure 32 d'échappement forme un collecteur 34 d'échappement qui est raccordé à chaque chambre 14 de combustion.

Une première turbine 36 dite haute pression est agencée dans la tubulure 32 d'échappement. La turbine 36 haute pression est destinée à entraîner en rotation le compresseur 24 haute pression. La turbine 36 haute pression et le compresseur 24 haute pression forment ainsi un premier turbocompresseur.

Une deuxième turbine 38 dite basse pression est agencée dans la tubulure 32 d'échappement en aval de la turbine 36 haute pression. La turbine 38 basse pression est destinée à entraîner en rotation le compresseur 22 basse pression. La turbine 38 basse pression et le compresseur 22 basse pression forment ainsi un deuxième turbocompresseur. Un refroidisseur 39 d'air d'admission est interposé dans la tubulure 16 d'admission en aval de la turbine 36 haute pression.

Une tubulure 40 de contournement est raccordée à la tubulure d'échappement 32 en parallèle avec la turbine 36 haute pression de manière à permettre aux gaz d'échappement de contourner uniquement ladite turbine 32. Le débit de gaz d'échappement dans la tubulure 40 de contournement est commandé par une vanne 42, dite "vanne 42 de turbine", qui est interposée dans la conduite 40 de contournement. Un organe 44 de traitement des gaz d'échappement est interposé dans la tubulure 32 d'échappement en aval de la turbine 38 basse pression. L'organe 44 de traitement comporte par exemple un pot catalytique et/ou un filtre à particules, ou tout autre dispositif connu de traitement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion. Le groupe 10 motopropulseur comporte aussi une tubulure 46 de recirculation des gaz d'échappement qui raccorde la tubulure 32 d'échappement avec la tubulure 16 d'admission. Les gaz d'échappement sont destinés à circuler depuis la tubulure 32 d'échappement vers la tubulure 16 d'admission afin d'être mélangés à l'air d'admission pour permettre la diminution des émissions de composés d'oxyde d'azote, généralement appelés "NOx", lors de la combustion du carburant dans les chambres 14 de combustion. Plus particulièrement, la tubulure 46 de recirculation est raccordée à la tubulure 32 d'échappement en amont de la turbine 36 haute pression, et elle est raccordée à la tubulure 16 d'admission en aval du compresseur 24 haute pression. Cet agencement permet d'éviter l'encrassement du compresseur 24 haute pression par les gaz d'échappement. En outre, les gaz d'échappement sont détournés avant la turbine 36 haute pression de manière à présenter une pression supérieure à celle de l'air d'admission pour éviter que le sens d'écoulement dans la tubulure 46 de recirculation ne s'inverse.

Néanmoins, à leur entrée dans la tubulure 46 de recirculation, les gaz d'échappement présentent une température très élevée. Or, pour que les émissions de NOx soient sensiblement diminuées, il est préférable que les gaz d'échappement recirculés présentent une température relativement basse. A cet effet, deux échangeurs 48, 50 thermiques sont agencés en série dans la tubulure 32 de recirculation. Le premier échangeur 48 thermique agencé en amont de la tubulure 46 de recirculation refroidit une première fois les gaz d'échappement depuis une température élevée jusqu'à une température intermédiaire, pour cette raison cet échangeur 48 thermique sera appelé par la suite "échangeur 48 thermique haute tem pérature". Le deuxième échangeur 50 thermique agencé en aval de l'échangeur 48 thermique haute température refroidit une deuxième fois les gaz d'échappement depuis la température intermédiaire jusqu'à une basse température, pour cette raison cet échangeur 50 thermique sera appelé par la suite "échangeur 50 thermique basse température".

Une vanne 52 commandée de recirculation est montée dans la tubulure 46 de recirculation entre l'échangeur 48 thermique haute température et l'échangeur 50 thermique basse température. Cette vanne 52 de recirculation permet de commander le débit des gaz d'échappement recirculés circulant dans la tubulure 46 de recirculation. On a représenté à la figure 2 un premier circuit 54 de refroidissement et un deuxième circuit 56 de refroidissement qui sont agencés dans le véhicule automobile, dans le même compartiment que le moteur 12 à combustion.

Comme cela sera expliqué par la suite, ces deux circuits 54, 56 de refroidissement sont susceptibles d'être raccordés l'un à l'autre.

Selon cet exemple, le premier circuit 54 de refroidissement ne comporte aucun radiateur, par exemple pour refroidir le fluide caloporteur par échange de chaleur avec l'air atmosphérique. Un fluide caloporteur, tel qu'un liquide de refroidissement, circule dans le premier circuit 54 de refroidissement. Le premier circuit 54 de refroidissement comporte une première conduite 58 dans laquelle est agencé l'échangeur 48 thermique "haute température" qui est destiné à refroidir les gaz d'échappement recirculés dans la tubulure 46 de recirculation par échange de chaleur entre les gaz d'échappement recirculés et le fluide caloporteur. Un aérotherme 60 est agencé dans la première conduite 58 en série avec l'échangeur 48 thermique "haute température" et en aval de ce dernier. L'échangeur 60 aérothermique est destiné à réchauffer de l'air insufflé dans un habitacle (non représenté) du véhicule par échange de chaleur entre le fluide caloporteur et l'air insufflé. Le premier circuit 54 de refroidissement comporte aussi une deuxième conduite 62 de bouclage qui raccorde les deux extrémités de la première conduite 58. Le premier circuit 54 de refroidissement comporte aussi une troisième conduite 64 qui est raccordée à la première conduite 58 en parallèle avec l'échangeur 48 thermique et avec l'aérotherme 60. Ainsi, une première extrémité de la troisième conduite 64 est raccordée à la première conduite 58 en amont de l'échangeur 48 thermique "haute température", tandis qu'une deuxième extrémité de la troisième conduite 64 est raccordée à la première conduite 58 en aval de l'aérotherme 60. Un autre échangeur 66 thermique est agencé dans la troisième conduite 64. Ledit échangeur 66 thermique est destiné à permettre l'échange de chaleur entre le fluide caloporteur et la vanne 52 de recirculation. Cet échangeur 66 thermique sera appelé par la suite "échangeur 66 thermique de vanne".

Des premiers moyens de mise en circulation du fluide caloporteur, ici une première pompe 68 électrique, sont agencés dans la première conduite 58 en amont de l'échangeur 48 thermique "haute température".

Le premier circuit 54 de refroidissement comporte aussi une quatrième conduite 70, dite "conduite 70 moteur", qui est raccordée à la première conduite 58 en parallèle avec l'échangeur 48 thermique et avec l'aérotherme 60, et en parallèle avec la troisième conduite 64.

Un échangeur 72 thermique, dit "échangeur 72 thermique moteur", avec le moteur 12 par échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le bloc-moteur est agencé dans cette quatrième conduite 70 moteur. La quatrième conduite 70 moteur comporte aussi un 15 échangeur 73 thermique pour permettre de refroidir l'huile nécessaire au fonctionnement de différents composant du groupe motopropulseur. Des deuxièmes moyens de mise en circulation du fluide caloporteur, ici une deuxième pompe 74 électrique, sont agencés 20 dans la quatrième conduite 70 moteur en amont de l'échangeur 72 thermique moteur. Une première vanne 76 de commande, dite "vanne 76 moteur", est agencée dans la quatrième conduite 70 moteur en amont de la deuxième pompe 74 pour commander le débit de 25 fluide caloporteur dans l'échangeur 72 thermique moteur. Il s'agit par exemple d'une électrovanne. Le deuxième circuit 56 de refroidissement comporte au moins un radiateur pour échanger de la chaleur avec une source froide, par exemple avec l'air atmosphérique. 30 Un fluide caloporteur identique à celui circulant dans le premier circuit 54 de refroidissement, tel qu'un liquide de refroidissement, circule dans le deuxième circuit 56 de refroidissement.

Le deuxième circuit 56 de refroidissement comporte une première conduite 78 dans laquelle est agencé un premier radiateur 80 De manière connue, le premier radiateur 80 permet un échange de chaleur entre l'air atmosphérique et le fluide caloporteur. Le deuxième circuit 56 de refroidissement comporte aussi une deuxième conduite 82 qui raccorde les deux extrémités de la première conduite 78 pour former un circuit fermé de circulation du fluide caloporteur. Dans cette deuxième conduite 82 est agencé l'échangeur 50 thermique "basse température" afin de refroidir les gaz d'échappement recirculés dans la tubulure 46 de recirculation par échange de chaleur entre les gaz d'échappement recirculés et le fluide caloporteur. Un deuxième radiateur 84 est agencé dans la deuxième conduite 82 en amont de l'échangeur 50 thermique "basse température". Ce deuxième radiateur 84 permet un échange de chaleur entre l'air atmosphérique et le fluide caloporteur de la même manière que le premier radiateur 80. En variante, au moins l'un des deux radiateurs permet un 20 échange de chaleur entre le fluide caloporteur et une source froide formée par exemple par un fluide réfrigéré. Des troisièmes moyens de mise en circulation du fluide caloporteur, ici une troisième pompe 86 électrique, sont agencés dans la deuxième conduite 82 en amont de l'échangeur 50 25 thermique "basse température" et en aval du deuxième radiateur 84. En outre, un réservoir 87 de fluide caloporteur est agencé dans le deuxième circuit 56 de refroidissement en parallèle avec le premier radiateur 80. 30 Les deux circuits 54, 56 sont raccordées entre eux par l'intermédiaire d'une première conduite 88 de communication dont une première extrémité amont est raccordée en dérivation à l'extrémité aval de la première conduite 58 du premier circuit 54 de refroidissement, et dont une deuxième extrémité aval est raccordée en dérivation à l'extrémité amont de la première conduite 78 du deuxième circuit 56 de refroidissement. Les deux circuits 54, 56 sont aussi raccordées entre eux par l'intermédiaire d'une deuxième conduite 89 de communication dont une première extrémité aval est raccordée en dérivation à l'extrémité amont de la première conduite 58 du premier circuit 54 de refroidissement, et dont une deuxième extrémité amont est raccordée en dérivation à l'extrémité aval de la première conduite 78 du deuxième circuit 56 de refroidissement. En outre, une vanne 90 de communication de type "trois voies" est interposée entre : - l'extrémité amont de la première conduite 58 du premier circuit 54 de refroidissement et l'extrémité aval de la deuxième conduite 89 de communication, d'une part ; et - l'extrémité amont de la première conduite 58 du premier circuit 54 de refroidissement et l'extrémité aval de la deuxième conduite 62 de bouclage, d'autre part. Cette vanne 90 de communication est ainsi commandée entre : - une position de communication, comme représentée à la figure 6, dans laquelle elle aiguille le fluide caloporteur depuis le premier circuit 54 de refroidissement vers le deuxième circuit 56 de refroidissement pour mélanger le fluide caloporteur des deux circuits 54, 56 de refroidissement, le fluide caloporteur ne circulant plus dans la deuxième conduite 62 de bouclage ; et - une position d'isolation, comme représentée aux figures 2 à 5, dans laquelle elle aiguille le fluide caloporteur depuis la première conduite 58 vers la deuxième conduite 62 de bouclage pour isoler le premier circuit 54 de refroidissement du deuxième circuit 56 de refroidissement. La commutation de la vanne 90 de communication entre ses deux positions est commandée en fonction de la température du fluide caloporteur circulant dans le premier circuit 54 de refroidissement. Ainsi, la vanne 90 de communication est commutée dans sa position de communication lorsque la température du fluide caloporteur du premier circuit 54 de refroidissement est supérieure ou égale à un seuil déterminé, tandis qu'elle est commutée vers sa position d'isolation lorsque ladite température est inférieure audit seuil. En variante, la vanne de communication est formée par une vanne thermostatique.

Ainsi, en position d'isolation, le fluide caloporteur circulant dans l'échangeur 72 thermique moteur n'est pas ou peu refroidi, permettant une montée en température rapide du moteur 12. Puis, lorsque le moteur 12 est suffisamment chaud, la vanne 90 de communication est commutée vers sa position de communication pour permettre le refroidissement du fluide caloporteur par les radiateurs 80, 84 pour réguler la température du moteur autour de son point de fonctionnement nominal. On a constaté que lors du démarrage à froid d'un véhicule, particulièrement en cas de température ambiante froide, par exemple inférieure à 0°C, le fluide caloporteur circulant dans le premier circuit 54 de refroidissement présente une température initiale sensiblement égale à la température ambiante. La température du fluide caloporteur du premier circuit 54 de refroidissement n'est pas suffisamment chaude pour permettre de réchauffer l'air insufflé par l'intermédiaire de l'aérotherme 60 avant un certain temps de fonctionnement du moteur 12. De ce fait, l'air insufflé dans l'habitacle reste froid. Durant ce laps de temps, le conducteur doit donc faire appel à des accessoires électriques de chauffage de l'habitacle. L'utilisation de ces accessoires entraîne une consommation supplémentaire de carburant engendrant une émission accrue d'éléments polluant. Or au démarrage du véhicule, l'organe 44 de traitement des gaz d'échappement n'est pas encore opérationnel pour pouvoir traiter ces éléments polluant. De plus, la température du fluide caloporteur du premier circuit 54 de refroidissement tend à freiner l'élévation de 5 température du moteur 12 en captant les calories du moteur 12. En outre, la différence très importante de température entre le fluide caloporteur et les gaz d'échappement recirculés risquent de détériorer l'échangeur 48 thermique "haute température", l'échangeur 50 thermique "basse température" étant 10 relativement protégé de cette dégradation du fait de la baisse de température des gaz d'échappement après leur passage à travers l'échangeur 48 thermique "haute température". Il serait donc avantageux d'accélérer la montée en température du moteur 12 pour que les organes 44 de traitements 15 soient fonctionnels et pour pouvoir assurer un chauffage de l'habitacle correct sans surconsommation de carburant. L'invention propose de résoudre tous ces problèmes simultanément. Selon les enseignements de l'invention, le premier circuit 20 54 de refroidissement comporte des moyens commandés de stockage de la chaleur transportée par le fluide caloporteur. Ceci permet d'éviter de consommer du carburant supplémentaire pour accélérer la montée en température du fluide de stockage. Les moyens commandés de stockage de la chaleur 25 comportent des moyens 92 de stockage agencés en série avec une vanne 94 de commande du passage du fluide caloporteur à travers les moyens 92 de stockage, dite "vanne 94 de stockage". Les moyens 92 de stockage de chaleur permettent de stocker des calories issues du fluide caloporteur, puis de libérer 30 ces calories à destination du fluide caloporteur pour augmenter la température de ces derniers. Les moyens commandés de stockage peuvent ainsi fonctionner selon : - un premier mode de stockage dans lequel l'énergie thermique est stockée lorsque le premier circuit 54 de refroidissement doit évacuer des calories dans l'air ambiant via le deuxième circuit 56 de refroidissement pour assurer un maintien du moteur 12 à une température nominale de fonctionnement ; - un deuxième mode de restitution de l'énergie thermique pour accélérer la montée en température du moteur 12 après une période d'arrêt de celui-ci ou pour favoriser le chauffage de l'habitacle.

Il s'agit par exemple de moyens de stockage par chaleur latente, c'est-à-dire par changement de phase d'un fluide de stockage, ou de moyens de stockage par chaleur sensible, c'est-à-dire par élévation de la température d'un fluide de stockage. De manière générale, les moyens 92 de stockage sont adaptés pour stocker pendant longtemps une chaleur suffisante pour élever la température du fluide caloporteur lors d'un démarrage à froid. Les moyens 92 de stockage étant agencés dans le premier circuit 54 de refroidissement, ils sont susceptibles d'être isolé du 20 deuxième circuit 56 de refroidissement lorsque la vanne 90 de communication occupe sa position d'isolation. Les moyens 92 de stockage de chaleur sont agencés en parallèle avec la première conduite 58 comportant le premier échangeur 48 thermique "haute température". 25 Selon un premier mode de réalisation de l'invention qui est représenté aux figures 2 à 6, les moyens 92 de stockage de chaleur sont agencés dans une conduite 96 de dérivation qui est raccordée en parallèle avec le tronçon de conduite 58 agencé entre le premier échangeur 48 thermique "haute température" et 30 l'aérotherme 60. Ledit tronçon n'inclue ni le premier échangeur 48 thermique "haute température", ni l'aérotherme 60, en d'autres termes, le premier échangeur 48 thermique "haute température" et l'aérotherme 60 sont exclus dudit tronçon. Ainsi, une extrémité amont de la conduite 96 de dérivation est raccordée avec la première conduite 58 en aval de l'échangeur 48 thermique "haute température" et une extrémité aval de la conduite 96 de dérivation est raccordée avec la première conduite 58 en amont de l'aérotherme 60. La vanne 96 de commande est agencée dans la conduite 96 de dérivation en aval des moyens 92 de stockage. Le fonctionnement des circuits 54, 56 de refroidissement est à présent décrit en référence aux figures 2 à 6.

Lors d'une première étape de démarrage à froid, la température du moteur 12 est déterminée. Pour permettre une montée en température rapide du moteur 12, la vanne 90 de communication est commandée dans sa position d'isolation afin d'empêcher le fluide caloporteur refroidi par les radiateurs 80, 84 de se mélanger au fluide caloporteur du premier circuit 54 de refroidissement. Si la température du moteur 12 est inférieure à une première température "T1" déterminée, on commande la vanne 76 moteur en position fermée et la deuxième pompe 74 est désactivée de manière à isoler la conduite 70 moteur du reste du premier circuit 54 de refroidissement. Le fluide caloporteur ne circule donc plus dans la conduite 70 moteur. La première pompe 68 est, quant à elle commandée, à un point de fonctionnement de sorte que le liquide de refroidissement circulant dans l'échangeur 48 thermique "haute température" n'entre pas en ébullition sous l'influence de la température des gaz d'échappement recirculés. Dans l'exemple de réalisation, la première pompe 68 reçoit une consigne de débit supérieur à une valeur déterminée afin d'éviter l'ébullition du liquide de refroidissement. Pour la même raison, la troisième pompe 86 reste activée pour assurer une circulation du fluide caloporteur dans le deuxième circuit 56 de refroidissement.

Ainsi, le fluide caloporteur tourne en circuit fermé dans le premier circuit 54 de refroidissement et le fluide caloporteur tourne en circuit fermé dans le deuxième circuit 56 de refroidissement.

Puis on vérifie l'état des moyens 92 de stockage. Si les moyens 92 de stockage sont déchargés, c'est-à-dire qu'ils ne stockent pas suffisamment d'énergie thermique pour élever la température du fluide caloporteur, la vanne 94 de stockage est fermée de manière à empêcher le passage du fluide caloporteur dans les moyens 92 de stockage, comme illustré à la figure 2. Dans ce cas, la vanne 52 de recirculation est fermée afin d'interdire le passage des gaz d'échappement pour limiter le choc thermique entre le fluide caloporteur froid et les gaz 15 d'échappement chauds. En revanche, comme représenté à la figure 3, lorsque les moyens 92 de stockage sont chargés, c'est-à-dire qu'ils stockent suffisamment d'énergie thermique pour augmenter rapidement la température du fluide caloporteur, la vanne 94 de stockage est 20 ouverte pour permettre le passage de fluide caloporteur à travers les moyens 92 de stockage. Ceci permet d'élever rapidement la température du fluide caloporteur. L'énergie thermique stockée dans les moyens 92 de stockage sont ici estimées à partir de mesures de température et 25 de pression du fluide caloporteur. Des premières mesures sont effectuées directement en amont des moyens 92 de refroidissement par des capteurs (non représentés), tandis que des deuxièmes mesures sont effectuées directement en amont des moyens 92 de refroidissement par des capteurs (non 30 représentés). Ces mesures permettent d'estimer l'énergie thermique transportée par le fluide caloporteur en amont et en aval des moyens de stockage. En comparant ces deux valeurs, on peut en déduire l'état de "remplissage" des moyens 92 de stockage. En variante, lorsque l'énergie thermique est stockée par élévation de la température d'un fluide de stockage, l'estimation de l'énergie thermique stockée dans le fluide de stockage est réalisée à partir de mesures de température et de pression dudit fluide de stockage. Le fluide caloporteur ainsi chauffé permet de réchauffer, via l'aérotherme 60, le flux d'air insufflé dans l'habitacle. Ce 10 réchauffement est d'autant plus avantageux que l'aérotherme 60 est agencé directement en aval des moyens 92 de stockage. Le fluide caloporteur est aussi suffisamment chaud pour permettre l'ouverture de la vanne 52 de recirculation et permettre le passage de gaz d'échappement dans la conduite 46 de 15 recirculation sans détériorer l'échangeur 48 thermique "haute tem pérature". Puis une deuxième étape est déclenchée lorsque la température du moteur 12 dépasse la première température "T1" déterminée. Cette deuxième étape est directement déclenchée si 20 la température initiale du moteur 12 au démarrage est supérieure à la première température "T1" déterminée. Dans ce cas, la vanne 76 moteur est ouverte pour permettre au fluide caloporteur de circuler dans la conduite 70 moteur. Ceci permet d'éviter que le fluide caloporteur stagnant 25 dans la conduite 76 moteur n'entre en ébullition. La vanne 90 de communication est dans sa position d'isolation tant que le fluide caloporteur circulant dans le reste du premier circuit 54 de refroidissement n'est pas encore suffisamment chaud. 30 L'état des moyens 92 de stockage est de nouveau vérifié. Si les moyens 92 de stockage ne contiennent pas suffisamment d'énergie pour permettre de continuer à augmenter la température du fluide caloporteur, comme représenté à la figure 4, la vanne 94 de stockage est fermée afin d'interdire le passage du fluide caloporteur par les moyens 92 de stockage. La température du fluide caloporteur est alors augmentée par échange de chaleur avec le moteur 12.

Si la température du fluide caloporteur est suffisante pour permettre le refroidissement des gaz d'échappement sans détérioration de l'échangeur 48 thermique "haute température", la vanne 52 de recirculation est ouverte. Sinon, la vanne 52 de recirculation demeure fermée 10 jusqu'à obtention d'une température suffisante du fluide caloporteur. Si les moyens 92 de stockage contiennent suffisamment d'énergie pour permettre de continuer à augmenter la température du fluide caloporteur, comme représenté à la figure 5, la vanne 94 15 de stockage est ouverte afin de permettre le passage du fluide caloporteur par les moyens 92 de stockage. Le fluide caloporteur ainsi chauffé permet d'accélérer la montée en température du moteur 12 via l'échangeur 72 thermique moteur. Il permet aussi de refroidir les gaz 20 d'échappement recirculés sans endommager l'échangeur 48 thermique "haute température". Il permet enfin de contribuer efficacement au réchauffement de l'habitacle via l'aérotherme 60. Puis, une troisième étape est déclenchée dés lors que la température du moteur 12 dépasse une deuxième température 25 "T2" déterminée. Au cours de cette troisième étape, la vanne 90 de communication est commandée dans sa position de communication de manière à provoquer le mélange du fluide caloporteur du premier circuit 54 de refroidissement ave le fluide 30 caloporteur du deuxième circuit 56 de refroidissement. Ainsi, le fluide caloporteur circulant dans les deux circuits 54, 56 de refroidissement peut être refroidi efficacement par les deux radiateurs 80, 84 sans préjudice pour le chauffage de l'habitacle ou pour l'utilisation de l'échangeur 48 thermique « haute température ». Le moteur 12 cède en effet suffisamment de calories au fluide caloporteur pour que ce dernier conserve une température optimale de fonctionnement.

La vanne 94 de stockage est alors ouverte, ou demeure ouverte si elle ne l'était pas, pour permettre de stocker des calories présentes dans le fluide caloporteur. On a représenté à la figure 7 un deuxième mode de réalisation de l'invention. Le deuxième circuit 56 de 10 refroidissement est identique à celui du premier mode de réalisation. Il ne sera donc pas décrit en détail. Seules les différences entre le premier circuit 54 de refroidissement de ce deuxième mode de réalisation par rapport à celui du premier mode de réalisation seront décrites, le reste du 15 premier circuit 54 de refroidissement restant identique par rapport à celui décrit dans le premier mode de réalisation. Les moyens 92 de stockage sont ici agencés dans la troisième conduite 64 en série avec l'échangeur 66 thermique de vanne. La vanne 94 de stockage est agencée en série avec les 20 moyens 92 de stockage. De ce fait, le premier circuit 54 de refroidissement ne comporte pas ici de conduite 96 de dérivation. Le fonctionnement des circuits 54, 56 de refroidissement selon ce deuxième mode de réalisation est identique à celui décrit 25 dans le premier mode de réalisation. Il ne sera donc pas décrit plus en détail. Selon une variante non représentée de l'invention qui est applicable aux deux modes de réalisation, l'échangeur 60 aérothermique comporte des thermoplongeurs qui sont utilisés 30 comme moyens de chauffage du fluide caloporteur. Le véhicule réalisé selon l'un quelconque des modes de réalisation de l'invention permet avantageusement : - d'accélérer la phase de montée en température du moteur, - une utilisation anticipée du dispositif de recirculation des gaz d'échappement, - le chauffage de l'habitacle sans entraîner de surconsommation de carburant.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Véhicule automobile comportant - un groupe (10) motopropulseur comportant un moteur (12) à combustion, notamment un moteur de type Diesel, une tubulure (16) d'admission de gaz dans au moins une chambre (14) de combustion du moteur (12), une tubulure (32) d'échappement des gaz d'échappement de ladite chambre (14) à- combustion, une tubulure (46) de recirculation des gaz d'échappement qui raccorde la tubulure (32) d'échappement à la tubulure (16) d'admission, une vanne (52) de recirculation qui est montée dans la tubulure (46) de recirculation pour commander le débit de gaz d'échappement recirculés, - un premier circuit (54) de refroidissement dans lequel circule un fluide caloporteur, ledit premier circuit (54) comportant un échangeur (72) thermique avec le moteur et un premier échangeur (48) thermique dit "haute température" avec la conduite (46) de recirculation ; - un deuxième circuit (56) de refroidissement dans lequel circule un fluide caloporteur, ledit deuxième circuit (56) comportant au moins un radiateur (80, 84), un deuxième échangeur (50) thermique dit "basse température" avec la conduite (46) de recirculation, le deuxième échangeur (50) thermique basse température étant agencé en aval du premier échangeur (48) thermique haute température, selon le sens de circulation des gaz d'échappement, - une vanne (90) de communication entre le premier circuit (54) de refroidissement et le deuxième circuit (56) de refroidissement, ladite vanne (90) étant commandée entre une position de communication lorsque 1a température du fluide caloporteur du premier circuit (54) de refroidissement est supérieure ou égale à un seuil déterminé pour mélanger le fluide caloporteur des deux circuits (54, 56) de refroidissement, et une position d'isolation lorsque ladite température est inférieure auditseuil, pour isoler le premier circuit (54) de refroidissement du deuxième circuit (56) de refroidissement, caractérisé en ce que le premier circuit (54) de refroidissement comporte des moyens (92) de stockage de la chaleur transportée par le fluide caloporteur.
2. 2. Véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que 'les moyens (92) de stockage de chaleur sont agencés en parallèle avec la conduite (58) comportant le premier échangeur (48) thermique"haute température".
3. 3. Véhicule selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier circuit (54) de refroidissement comporte un aérotherme (60) destiné à réchauffer de l'air insufflé dans un habitacle du véhicule, l'aérotherme (60) étant agencé en série avec le premier échangeur (48) thermique "haute température".
4. 4. Véhicule selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens (92) de stockage de chaleur sont raccordés en parallèle avec un tronçon de la conduite (58) agencé entre le premier échangeur (48) thermique "haute température" et l'aérotherme (60) .
5. 5. Véhicule selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que les moyens (92) de stockage de chaleur sont raccordés en parallèle avec le tronçon (58) de conduite incluant le premier échangeur (48) thermique "haute température" et l'aérotherme (60).
6. 6. Véhicule selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les moyens commandés de stockage comportent une vanne (94) de stockage montée en série avec les moyens (92) de stockage de chaleur pour commander le débit de passage du fluide caloporteur dans les moyens (92) de stockage.
7. 7. Véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la tubulure (46) de recirculation des gaz d'échappement comporte une vanne (52) de commande du passage des gaz recirculés, dite "vanne (52) de recirculation", lepremier circuit (54) de refroidissement comportant un échangeur (66) thermique avec la vanne (52) de recirculation, dit "échangeur (66) thermique de vanne", qui est agencé en parallèle avec le premier échangeur (48) thermique "haute température".
8. 8. Véhicule selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'échangeur (66) thermique de vanne est agencé en série avec les moyens (92) de stockage de chaleur.
9. 9. Véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'échangeur (72) thermique avec le 10 moteur (12) est agencé en parallèle avec le premier échangeur (48) "haute température".
10. 10. Procédé de mise en oeuvre du véhicule réalisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une étape au cours de laquelle la vanne (90) 15 de communication occupe sa position d'isolation lorsque la température du moteur (12) est inférieure à une température déterminée et au cours de laquelle la vanne (94) de stockage est ouverte uniquement lorsque les moyens (92) de stockage stockent suffisamment d'énergie thermique pour augmenter la température 20 du fluide caloporteur.