FR3016657A1 - Systeme pour mettre sous pression un circuit de refroidissement d'un moteur a combustion interne equipe d'une unite a turbocompresseur - Google Patents

Systeme pour mettre sous pression un circuit de refroidissement d'un moteur a combustion interne equipe d'une unite a turbocompresseur Download PDF

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Abstract

Un système pour mettre sous pression un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne (E) équipé d'une unité turbocompresseur (TC), dans lequel le turbocompresseur (TC) comporte une turbine agencée sur une conduite d'échappement du gaz d'échappement du moteur à combustion interne (E) et un compresseur agencé sur la conduite d'admission (IL) du moteur à combustion interne, le moteur à combustion interne comprenant un circuit de refroidissement comprenant un réservoir d'expansion (LAT) raccordé, par un tuyau pneumatique (10), à un point de la conduite d'admission (IL) en aval dudit compresseur (C), et dans lequel ledit tuyau pneumatique (10) comprend une soupape mécanique (V), adaptée pour ouvrir et pour fermer ledit tuyau pneumatique (10) par rapport à une pression différentielle entre un point en amont et un point en aval de la soupape mécanique (V) elle-même.

Description

SYSTÈME POUR METTRE SOUS PRESSION UN CIRCUIT DE REFROIDISSEMENT D'UN MOTEUR À COMBUSTION INTERNE ÉQUIPÉ D'UNE UNITÉ TURBOCOMPRESSEUR CHAMP D'APPLICATION DE L'INVENTION La présente invention concerne le domaine de circuits de refroidissement de moteurs à combustion interne, et en particulier le domaine de gestion de la pression interne du circuit au moyen de l'air comprimé généré par le turbocompresseur, plus spécifiquement, au moyen d'une soupape mécanique, sans l'utilisation de capteurs de pression et d'unités de commande relatives. ETAT DE LA TECHNIQUE Les circuits de refroidissement modernes de moteurs à combustion interne sont équipés de réservoir d'expansion du liquide de refroidissement. Dans un tel réservoir d'expansion, une partie du volume de celui-ci est rempli avec de l'air, et dans celui-ci est d'habitude logée une soupape de sécurité qui permet à un gaz/de la vapeur d'être libéré dans l'environnement extérieur lorsqu'une valeur de pression prédéterminée mesurée dans le réservoir d'expansion est dépassée. La circulation et la mise sous pression du liquide 20 de refroidissement dans le circuit sont assurées par une pompe hydraulique. En utilisant des pompes avec des débits variables, qui sont capables d'autoréglage en fonction de la température du liquide de refroidissement, il est 25 possible que le circuit de refroidissement comporte des points dans lesquels la pression diminue au point de permettre à des phénomènes de cavitation de se produire. De tels phénomènes déterminent une corrosion rapide des parois du circuit de refroidissement à 5 l'intérieur du moteur à combustion interne, avec de sérieux dégâts du moteur. De tels phénomènes sont associés à la pression du circuit, mais également à la température du liquide de refroidissement. 10 Diverses solutions sont connues qui sont fondées sur l'émission d'air dans le circuit, afin d'augmenter la pression dans le circuit afin d'éviter de tels problèmes de cavitation. JP19800169161 présente une solution dans laquelle 15 des capteurs piézoélectriques sont agencés le long du circuit de refroidissement pour détecter des phénomènes de cavitation. Lorsque ces phénomènes sont détectés, de l'air du ventilateur de radiateur est soufflé dans le circuit, dans une quantité proportionnelle à 20 l'intensité du phénomène de cavitation détecté. US2005061264 présente une solution pour mettre sous pression le circuit de refroidissement au moyen de la détection d'un niveau de liquide de refroidissement à l'intérieur du réservoir d'expansion. Donc, lorsque 25 le liquide s'élève au-delà d'un niveau prédéterminé, de l'air est introduit dans le réservoir. Une variante préférée présente l'utilisation supplémentaire d'un capteur de pression logé à l'intérieur du réservoir d'expansion et des moyens de traitement qui commandent 30 l'émission d'air comprimé dans le réservoir d'expansion également en fonction de la pression mesurée dans le réservoir d'expansion. L'air comprimé peut être pris à partir du tuyau d'admission du moteur à combustion interne, en aval du compresseur. US6666175 présente une autre solution dans laquelle le circuit de refroidissement est mis sous pression par le compresseur de suralimentation et dans laquelle la mise sous pression est commandée au moyen d'une soupape à ressort ou au moyen d'une servo-soupape.
RESUME DE L'INVENTION L'objet de la présente invention est de présenter un système pour mettre sous pression un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne actionné par des soupapes mécaniques, qui n'est pas servo-commandé, en fonction de la purge d'air comprimé à partir de la conduite d'admission du moteur à combustion interne entre le compresseur et la tubulure d'admission. L'objet de la présente invention est un système pour mettre sous pression un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne équipé d'une unité turbocompresseur, dans lequel le turbocompresseur comporte une turbine agencée sur une conduite d'échappement du gaz d'échappement du moteur à combustion interne et un compresseur agencé sur la conduite d'admission du moteur à combustion interne ; le moteur à combustion interne comprenant un circuit de refroidissement comprenant un réservoir d'expansion raccordé, par un tuyau pneumatique, à un point de la conduite d'admission en aval dudit compresseur, et dans lequel ledit tuyau pneumatique comprend une soupape mécanique, adaptée pour ouvrir et pour fermer ledit tuyau pneumatique par rapport à une pression différentielle entre un point en amont et un point en aval de la soupape mécanique elle-même.
Des modes de réalisation préférés de l'invention sont décrits, formant ainsi une partie intégrante de la présente description : - ladite soupape mécanique peut être réglée selon une pression maximale de suralimentation de l'unité 10 turbocompresseur ; - ladite soupape mécanique peut être du type à trois voies, dans lequel - une première voie est raccordée directement à la conduite d'admission, 15 - une seconde voie est raccordée au réservoir d'expansion, - une troisième voie est raccordée à une de la première ou de la seconde voie, pour commander l'ouverture/la fermeture de la soupape de 20 régulation ; - ladite soupape mécanique peut comprendre un réservoir d'expansion d'air intégré dans le corps de la soupape mécanique elle-même ; - ladite conduite d'admission peut comprendre un 25 refroidisseur intermédiaire en aval dudit compresseur et dans lequel ledit tuyau pneumatique est raccordé à ladite conduite d'admission en aval dudit refroidisseur intermédiaire ; - un véhicule terrestre pouvant comprendre un 30 moteur à combustion interne refroidi au moyen d'un circuit de refroidissement et pouvant être équipé d'une unité turbocompresseur, pouvant comprendre un tel système de mise sous pression du circuit de refroidissement.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Des objets et avantages supplémentaires de la présente invention deviendront évidents à partir de la description détaillée ci-dessous d'un mode de réalisation de celle-ci (et deux variantes de celle-ci) et à partir des dessins joints fournis à titre de simple exemple non limitatif, sur lesquels : la figure 1 représente un diagramme schématique du système, qui est l'objet de la présente invention, la figure 2 comprend des exemples de soupapes 15 mécaniques, qui font partie du diagramme sur la figure 1. Les mêmes numéros et les mêmes lettres de référence sur les figures identifient les mêmes éléments ou composants. 20 DESCRIPTION DETAILLEE D'EXEMPLES DE REALISATIONS En faisant référence à la figure 1, un moteur à combustion interne E est représenté équipé d'une unité turbocompresseur TC, dans laquelle la turbine est 25 agencée sur la conduite d'échappement du gaz d'échappement du moteur à combustion interne, alors que le compresseur C est agencé sur la conduite d'admission IL du moteur à combustion interne. Sur la conduite d'admission, entre le 30 compresseur C et la tubulure d'admission, est également agencé un refroidisseur intermédiaire IC.
Le moteur combustion interne E comporte un circuit de refroidissement (non représenté), qui est raccordé à un réservoir d'expansion fermé LAT, qui est partiellement rempli de liquide de refroidissement et 5 partiellement rempli d'air. Une soupape de sécurité est généralement raccordée à la partie supérieure du réservoir LAT afin de libérer de la vapeur dans l'environnement externe lorsqu'un seuil de pression prédéterminé est dépassé. 10 Un tuyau pneumatique 10 raccorde la conduite d'admission IL à la partie supérieure du réservoir d'expansion LAT. Et précisément, un point sur la conduite en aval de compresseur C. L'ouverture et la fermeture d'un tel tuyau 10 sont 15 réalisées par une soupape mécanique V, de préférence une soupape à ressort, qui est sans aucun esclave électrique. Une telle soupape ouvre le tuyau 10 pour que de l'air comprimé s'écoule dans le réservoir 20 d'expansion LAT, lorsqu'elle détecte une différence prédéterminée de pression entre un point en amont et un point en aval de la soupape elle-même, où « en amont » et « en aval » font référence à la direction de circulation de l'air comprimé de la conduite 25 d'admission IL au réservoir d'expansion LAT. De préférence, la soupape mécanique V est réglée en fonction de la pression de suralimentation maximum de l'unité à turbocompresseur. Donc, tout réglage de la mise sous pression du 30 réservoir LAT est réalisé mécaniquement, sans l'aide de moyen de commande.
Un rôle important est joué dans la stabilité du système par le fait que l'air comprimé est purgé en aval du refroidisseur intermédiaire, qui est entre le refroidisseur intermédiaire et la tubulure d'admission IC du moteur à combustion interne E. En effet, l'émission d'air refroidi évite la formation de vapeurs qui durciraient immédiatement lors de l'ouverture de la soupape de sécurité se trouvant généralement sur le réservoir d'expansion LAT.
De préférence, ladite soupape mécanique est une soupape à trois voies. Plus spécifiquement, également lorsque la soupape semble, à partir de l'extérieur, être une soupape à deux voies, une troisième voie est intégrée dans la soupape et est raccordée à une des autres voies pour mesurer la pression en amont ou en aval de la soupape. En d'autres termes, la troisième voie commande l'ouverture de la soupape. De préférence, la troisième voie est raccordée à 20 la voie de sortie de la soupape, à savoir la voie avec la pression inférieure, directement raccordée au réservoir d'expansion. De préférence, un petit réservoir d'expansion d'air 11 est intégré dans la soupape V afin de 25 permettre une expansion préventive de l'air comprimé avant et durant l'émission de celui-ci dans le réservoir d'expansion LAT. Donc, le réservoir 11 est en communication pneumatique avec le tuyau pneumatique 10. 30 Avantageusement, en raison de la mise en oeuvre du réservoir 11, il est possible de moduler l'ouverture et la fermeture de la soupape V avec plus grande précision, sans prendre le risque de soumettre le réservoir d'expansion à une augmentation trop élevée de pression. En outre, le réservoir 11 coopère de façon 5 synergique avec la purge en aval du refroidisseur intermédiaire, car l'expansion quoique modeste de l'air comprimé à l'intérieur du réservoir 11 entraîne une réduction supplémentaire de la température de l'air comprimé introduit dans le réservoir d'expansion LAT. 10 De préférence, le réservoir d'expansion d'air 11 possède un volume intérieur d'environ 13 1. 1/5 - 1/10 de la partie (supérieure) du volume intérieur du réservoir d'expansion LAT occupée par l'air. Selon une autre variante préférée de l'invention, 15 le système comprend une soupape 10, au premier abord une soupape à deux voies, dans laquelle la troisième voie est raccordée avec une des deux autres voies, possédant un réservoir d'expansion d'air directement intégré dans le corps de soupape. 20 La figure 2 représente un exemple purement indicatif d'une soupape Wabco®, qui est particulièrement appropriée pour la mise en oeuvre de la présente invention. De telles soupapes sont équipées de deux 25 obturateurs A et B et les deux obturateurs B intègrent deux obturateurs, un obturateur de commande d et un pour le passage de l'air comprimé. Le réservoir d'expansion d'air susmentionné 11 est réalisé à l'intérieur du corps de soupape. En 30 particulier, un tel réservoir est étirable au moyen d'un piston à membrane/mobile chargé par l'intermédiaire d'un ressort de poussée hélicoïdal f, qui peut être réglé au moyen d'une vis g qui est accessible à l'extérieur du corps de soupape et est agencée dans une position axiale par rapport au ressort hélicoïdal. Des variantes de mode de réalisation par rapport à l'exemple non limitatif décrit sont possibles, sans cependant s'éloigner de la portée de protection de la présente invention.
L'homme du métier est capable d'atteindre l'objet de l'invention à partir de la description ci-dessus sans introduire de détails de construction supplémentaires. Les éléments et caractéristiques décrits dans les divers modes de réalisation préférés peuvent être combinés les uns avec les autres sans cependant s'éloigner de la portée de protection de la présente demande. Sauf exclusion spécifique dans la description détaillée, ce qui est décrit dans la description de l'état de l'art doit être considéré en association avec les caractéristiques de la présente invention, formant ainsi une partie intégrante de la présente invention.

Claims (6)

  1. REVENDICATIONS1. Système pour mettre sous pression un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne (E) équipé d'une unité turbocompresseur (TC), dans lequel le turbocompresseur (TC) comporte une turbine agencée sur une conduite d'échappement du gaz d'échappement du moteur à combustion interne (E) et un compresseur (C) agencé sur la conduite d'admission (IL) du moteur à combustion interne ; le moteur à combustion interne comprenant un circuit de refroidissement comprenant un réservoir d'expansion (LAT) raccordé, par un tuyau pneumatique (10), à un point de la conduite d'admission (IL) en aval dudit compresseur (C), et dans lequel ledit tuyau pneumatique (10) comprend une soupape mécanique (V), adaptée pour ouvrir et pour fermer ledit tuyau pneumatique (10) par rapport à une pression différentielle entre un point en amont et un point en aval de la soupape mécanique (V) elle-même.
  2. 2. Système selon la revendication 1, dans lequel ladite soupape mécanique est réglée selon une pression maximale de suralimentation de l'unité turbocompresseur (TC).
  3. 3. Système selon la revendication 1, dans lequel ladite soupape mécanique (V) est du type à trois voies, dans lequel - une première voie est raccordée directement à la conduite d'admission (IL), - une seconde voie est raccordée au réservoir d'expansion (LAT),- une troisième voie est raccordée à une de la première ou de la seconde voie, pour commander l'ouverture/la fermeture de la soupape de régulation.
  4. 4. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite soupape mécanique comprend un réservoir d'expansion d'air (11) intégré dans le corps de la soupape mécanique (V) elle-même.
  5. 5. Système selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel ladite conduite d'admission (IL) comprend 10 un refroidisseur intermédiaire (IC) en aval dudit compresseur (C) et dans lequel ledit tuyau pneumatique (10) est raccordé à ladite conduite d'admission (IL) en aval dudit refroidisseur intermédiaire. 15
  6. 6. Véhicule terrestre comprenant un moteur à combustion interne refroidi au moyen d'un circuit de refroidissement et équipé d'une unité turbocompresseur (TC), caractérisé en ce qu'il comprend un système de mise sous pression du circuit de 20 refroidissement selon une quelconque des revendications précédentes 1 à 5.
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