FR3059728A1

FR3059728A1 - Groupe motopropulseur avec circuit de fluide caloporteur integrant une source de chaleur additionnelle

Info

Publication number: FR3059728A1
Application number: FR1661773A
Authority: FR
Inventors: Ludovic Lefebvre
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2016-12-01
Filing date: 2016-12-01
Publication date: 2018-06-08

Abstract

L'invention porte sur un groupe motopropulseur comprenant un moteur (15) thermique et un circuit de fluide caloporteur comportant un boîtier (7) de sortie d'un fluide caloporteur présentant une première boucle (9) de fluide avec une conduite d'entrée débouchant directement dans le moteur (15) et une conduite de sortie de retour vers le boîtier (7), et une deuxième boucle (11) de fluide partant du boîtier (7) et débouchant dans la conduite d'entrée dans le moteur (15), la deuxième boucle (11) intégrant une source de chaleur (8) additionnelle délivrant des calories dans le fluide en circulation de la deuxième boucle (11). Le boîtier (7) loge un clapet pressostatique (6) inhibant toute circulation de fluide dans la conduite d'entrée de la première boucle (9) et la deuxième boucle (11) comprend une pompe à fluide (4). Il peut y avoir une troisième boucle (13) présentant une portion commune (12) avec la deuxième boucle (11).

Description

Titulaire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.

Demande(s) d’extension

Mandataire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.

GROUPE MOTOPROPULSEUR AVEC CIRCUIT DE FLUIDE CALOPORTEUR INTEGRANT UNE SOURCE DE CHALEUR ADDITIONNELLE.

FR 3 059 728 - A1 (ü/j L'invention porte sur un groupe motopropulseur comprenant un moteur (15) thermique et un circuit de fluide caloporteur comportant un boîtier (7) de sortie d'un fluide caloporteur présentant une première boucle (9) de fluide avec une conduite d'entrée débouchant directement dans le moteur (15) et une conduite de sortie de retour vers le boîtier (7), et une deuxième boucle (11) de fluide partant du boîtier (7) et débouchant dans la conduite d'entrée dans le moteur (15), la deuxième boucle (11) intégrant une source de chaleur (8) additionnelle délivrant des calories dans le fluide en circulation de la deuxième boucle (11). Le boîtier (7) loge un clapet pressostatique (6) inhibant toute circulation de fluide dans la conduite d'entrée de la première boucle (9) et la deuxième boucle (11 ) comprend une pompe à fluide (4). Il peut y avoir une troisième boucle (13) présentant une portion commune (12) avec la deuxième boucle (11)·

GROUPE MOTOPROPULSEUR AVEC CIRCUIT DE FLUIDE CALOPORTEUR INTEGRANT UNE SOURCE DE CHALEUR ADDITIONNELLE [0001] L’invention porte sur un groupe motopropulseur avec circuit de fluide caloporteur intégrant une source de chaleur additionnelle ainsi qu’à un procédé de régulation thermique du moteur et d’un élément auxiliaire du groupe motopropulseur assurant au moins un préchauffage ou un chauffage au moins du moteur thermique et/ou de l’élément auxiliaire.

[0002] L’invention peut concerner les véhicules automobiles comportant un groupe motopropulseur, hybride ou non, à moteur thermique de type à allumage commandé ou par auto-inflammation, dotés sur leur circuit caloporteur d’une source de chaleur additionnelle générant une relaxation de calories et une montée en température rapides du fluide caloporteur le traversant. De tels véhicules peuvent par exemple être des véhicules hybrides électriquement rechargeables à batterie haute tension de traction rechargeable et/ou des véhicules notamment destinés aux marchés de pays froids.

[0003] Dans le domaine des motorisations thermiques, les recherches se développent vers l’amélioration du rendement. Selon l’état de l’art actuel, dans leurs conditions d’utilisation les plus favorables, le rendement de telles motorisations dépasse rarement 40 à 45%. Ainsi, d’une façon générale et sur les points de fonctionnement de meilleure efficacité, l’énergie totale contenue dans le carburant se retrouve répartie entre, approximativement et en ordre de grandeur, 30% aux roues pour faire se mouvoir le véhicule, 35% par pertes thermiques dans le système de refroidissement et par convection et radiation, et 35% dans les gaz d’échappement.

[0004] Cependant, en usage réel, seulement 10 à 20% de l’énergie totale contenue dans le carburant parvient aux roues. Ce peut même être 0%, par exemple lorsque le véhicule est à l’arrêt alors que son moteur tourne à son régime de ralenti.

[0005] Ces dernières années, les voies d’amélioration se sont développées pour améliorer le rendement du moteur thermique, en travaillant sur plusieurs axes, notamment la réduction de cylindrée et l’abaissement des régimes moteur, puis plus spécifiquement le processus de combustion, le rendement mécanique relatif aux pertes par frottement, aux matériaux, à la viscosité du lubrifiant et au pilotage de la pompe à huile, la gestion thermique, notamment le vannage du circuit caloporteur, le pilotage de la pompe à fluide caloporteur, les régulations thermiques du moteur thermique et de la transmission et l’électrification du groupe motopropulseur avec des systèmes d’arrêt et de redémarrage automatiques du moteur et tous les types de véhicules hybrides.

[0006] Il est par exemple ainsi connu de disposer au moins un dispositif de stockage de chaleur dans le circuit de fluide caloporteur servant essentiellement au refroidissement du moteur thermique de véhicules conventionnels ou hybrides, les calories dissipées par le moteur thermique dans son circuit de refroidissement en régime thermique établi étant stockées sous forme de chaleur sensible, par exemple via l’effet capacitif d’un volume donné de liquide de refroidissement, ou latente, notamment via les changements de phase d’un matériau donné, ou encore par des procédés de conversion, par exemple de type thermochimique.

[0007] Par de tels dispositifs, les calories emmagasinées sont alors relaxées dans le circuit caloporteur juste avant, durant ou juste après le démarrage à froid suivant du moteur thermique pour en accélérer la phase de montée en température et en tirer notamment les bénéfices suivants : réduction des pertes par frottement, meilleures conditions de combustion et de réalisation du mélange air/carburant, etc. De tels dispositifs permettent de réduire la consommation de carburant et les émissions polluantes.

[0008] Par ailleurs, la problématique du confort thermique des passagers de tels véhicules se pose par ambiance extérieure froide, en dessous de 10°C par exemple. En effet, la source traditionnelle des calories transmises à l’habitacle par une boucle haute température du circuit de refroidissement du moteur thermique à travers un aérotherme est inefficace lorsque le moteur thermique n’a pas encore été démarré ou n’a pas encore été sollicité assez longtemps ni de façon assez chargée. Il s’ensuit que les calories apportées à l’aérotherme pour chauffer l’habitacle sont inexistantes ou insuffisantes.

[0009] Plusieurs solutions peuvent être mises en œuvre. Dans le cas d’une chaîne de traction où le moteur thermique est seul à assurer la mobilité du véhicule, des procédés de pilotage du moteur peuvent être mis en place pour accélérer la montée en température du moteur, en vue d’améliorer le chauffage de l’habitacle. Ces procédés dégradent cependant la combustion, la consommation du moteur thermique et ses émissions polluantes.

[0010] Dans le cas d’une chaîne de traction hybride, il est procédé au démarrage du moteur thermique, ce qui annule tout l’intérêt de ce type de chaîne de traction avec de surcroît les inconvénients avancés précédemment.

[0011] Dans les deux cas, il peut être mis en œuvre des solutions de chauffage externes : résistances électriques dans le circuit caloporteur et pompe électrique pour amener le liquide réchauffé à l’aérotherme, chaudière autonome, résistances électriques chauffant l’air à son entrée dans l’habitacle, pulseur électrique pour souffler l’air ainsi chauffé dans l’habitacle, etc.

[0012] Des sources additionnelles de chaleur peuvent être intégrées dans le circuit caloporteur et libèrent une puissance thermique minimale élevée, par exemple 2 à 5kW en quelques secondes dans le circuit caloporteur. Or, une telle relaxation rapide d’un niveau important de calories, pose problèmes pour certaines motorisations thermiques, notamment celles à allumage commandé, en particulier pour la régulation à la source des émissions polluantes et leur post-traitement dans la ligne d’échappement et pour la qualité du démarrage à froid et du redémarrage avec un moteur thermique froid, si la chaîne de traction est dotée d’un système de type système d’arrêt et de redémarrage automatiques.

[0013] L’information sur la thermique du moteur à combustion interne est généralement transmise par l’intermédiaire d’une sonde de température de fluide caloporteur de type à coefficient de température négatif, ci-après aussi référencée CTN, immergée dans le fluide caloporteur et implantée en sortie du moteur dans le boîtier de sortie de fluide caloporteur assemblé à la culasse, dénommé fréquemment boîtier de sortie d’eau.

[0014] Les problèmes évoqués ci-avant trouvent leur source dans la décorrélation ainsi générée entre la température de fluide caloporteur lue et l’état réel de la thermique dans les chambres de combustion, tenant compte des transferts thermiques entre masses gazeuses, dans la matière de la chambre de combustion, notamment du piston, du cartercylindres, des chemises de cylindre et de la culasse et dans l’huile de lubrification du moteur.

[0015] De fait, la sonde de température de fluide caloporteur telle que fréquemment implantée est leurrée et lit une information de la température de fluide caloporteur dont est fortement contributeur le dégagement de chaleur dû à la source auxiliaire de chaleur et qui n’est plus représentative de la situation thermique réelle instantanée dans la chambre de combustion.

[0016] En effet, dans les quelques premières secondes de ce dégagement de chaleur important, les matériaux mis en œuvre dans la structure du moteur thermique ne peuvent suivre l’évolution de la température de fluide caloporteur lue en sortie du moteur, de par la différence de masse et de capacité thermique entre ces matériaux et ce fluide.

[0017] Les différentes stratégies de contrôle-commande du moteur thermique, régissant d’une part son démarrage et/ou redémarrage, et d’autre part les émissions à la source puis leur post-traitement, s’appuient sur la sonde de température de fluide caloporteur, censée fournir une information fiable de l’état thermique du moteur.

[0018] De fait, avec de telles sources additionnelles de chaleur, la sonde de température de fluide caloporteur implantée dans le boîtier de sortie d’eau en sortie du moteur thermique peut être par exemple amenée à lire une information de température de 40°C à 65°C alors que l’état thermique réel dans la chambie de combustion, où se déroulent les phénomènes physiques propres aux problématiques associées au démarrage et aux émissions polluantes, est moindre et plutôt représentatif d’une température de fluide caloporteur à 20-25°C, voire en deçà par ambiante ertérieure froide.

[0019] II s’ensuit que sont alors appliquées au moteur à combustion interne des stratégies de pilotage, notamment des lois de distribution admission et échappement, des réglages de fonctionnement d’une ligne de recirculation des gaz d’échappement à l’admission du moteur, des paramètres d’injection, d’avance à l’allumage, un vannage à l’admission, etc..., associées à une température de fluide caloporteur lue, par exemple une température de 40 °C à 65 °C, alors que la réalé physique dans la chambre de combustion aurait requis des stratégies de pilotage associées à l’état thermique réel, par exemple de 20 à 25 °C, voire en deçà.

[0020] II en résulte des ratés de combustion, un niveau d’émissions supérieur au niveau requis, un démarrage dégradé, se caractérisant par un nombre élevé de points morts hauts franchis avant démarrage, un temps augmenté de démarrage et de redémarrage, des ébranlements et roulis et des calages.

[0021] Toutefois, les stratégies de contrôle-commande du moteur thermique régissant sa consommation s’appuient également sur la sonde de température de fluide caloporteur. II convient donc de préserver le potentiel d’exploitation de sources additionnelles de chaleur intégrées dans le circuit caloporteur et libérant une puissance thermique minimale élevée, par exemple 2 à 5kW en quelques secondes dans le circuit caloporteur.

[0022] Le document FR-A-2962691 décrit un dispositif de chauffage pour l’habitacle et le moteur thermique d’un véhicule automobile. Le dispositif comprend un circuit où circule un fluide caloporteur, une première source de chauffage, une deuxième source de chauffage, trois boucles de refroidissement dont la deuxième en dérivation de la première et la troisième en dérivation des première et deuxième boucles. La répartition de débit de chauffage dans les différentes branches est pilotée par la température du fluide à la sortie de l'échangeur pour le chauffage de l’habitacle.

[0023] Ce document ne permet pas une interruption aisée de la circulation de fluide vers le moteur quand la température et la pression du fluide est faible, c’est-à-dire principalement lors d’un ou avant un démarrage ou redémarrage avec un moteur thermique froid ou dans un intervalle de temps succédant directement à un démarrage ou redémarrage. De plus, le risque de leurrage de la sonde de température de fluide caloporteur en sortie du moteur thermique, nécessitant sa délocalisation à l’extérieur du boîtier de sortie , n’est pas évoqué ni traité, et l’intérêt d’un clapet pressostatique intégré dans le boîtier de sortie n’est pas divulgué.

[0024] Par conséquent, le problème à la base de l’invention est pour un groupe motopropulseur comprenant un moteur thermique avec un circuit de fluide caloporteur, un élément auxiliaire et une source additionnelle de chauffage, de concevoir, d’une part, le circuit de fluide et, d’autre part, un procédé de régulation qui puissent assurer un chauffage ou réchauffage du moteur thermique et de l’élément auxiliaire pour des températures froides dans le circuit, ceci notamment avant un démarrage ou redémarrage et directement après le démarrage ou redémarrage du moteur thermique.

[0025] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l’invention un procédé de régulation thermique d’un groupe motopropulseur, le procédé assurant au moins un préchauffage ou un chauffage d’au moins un moteur thermique ou d’au moins un élément auxiliaire du groupe, le moteur étant refroidi en fonctionnement par un premier flux de fluide caloporteur, caractérisé en ce qu’une circulation d’un deuxième flux de fluide caloporteur au moins pour le moteur encore non à feu ou l’élément auxiliaire est créée, la circulation du premier flux de fluide caloporteur étant suspendue tant qu’un seuil minimal de pression au moins fonction d’un régime minimal de rotation du moteur n’est pas franchi, le chauffage du moteur thermique ou de l’élément auxiliaire étant seulement assuré par le deuxième flux de fluide passant par une source de chaleur additionnelle délivrant des calories dans le deuxième flux.

[0026] L’effet technique est de permettre un démarrage plus rapide du moteur thermique avec moins de bruits et de vibrations et une meilleure disponibilité de couple et de régime. Il est aussi obtenu une réduction des émissions de polluants et de la consommation à l’usage et sur cycle, une amélioration de la fiabilité du moteur thermique grâce à une sollicitation moindre, en amplitude thermique et en durée, du fait d’une réduction du nombre de démarrages avec un moteur froid et une moindre sollicitation des organes de préchauffage tels que, par exemple, les bougies pour un moteur Diesel.

[0027] La source additionnelle de chaleur est utilisée de manière optimale car toute son énergie va vers l’élément du groupe motopropulseur qui en a le plus besoin, en général le moteur thermique non encore à feu et froid et/ou l’aérotherme avec un habitacle du véhicule automobile encore froid. Accessoirement, un autre élément tel qu’une boîte de vitesses pourrait bénéficier de ce préchauffage ou chauffage.

[0028] Avantageusement, le préchauffage ou chauffage se fait simultanément ou en alternance sur l’élément auxiliaire du groupe motopropulseur et le moteur thermique, le deuxième flux étant partagé en deux sous-flux en dérivation l’un de l’autre pour respectivement le moteur thermique et l’élément auxiliaire dans le cas d’un préchauffage ou chauffage simultané. De nombreuses possibilités de préchauffage et de chauffage sont ainsi offertes dans le cadre de la présente invention.

[0029] Avantageusement, l’élément auxiliaire est un aérotherme pour le chauffage d’un habitacle de véhicule automobile. L’aérotherme occupe à égalité avec le moteur thermique la plus haute priorité de chauffage de tous les éléments du groupe motopropulseur.

[0030] L’invention concerne aussi un groupe motopropulseur comprenant un moteur thermique et un circuit de fluide caloporteur comportant un boîtier de sortie d’un fluide caloporteur présentant une première boucle de fluide avec une conduite d’entrée débouchant directement dans le moteur et une conduite de sortie de retour vers le boîtier, et une deuxième boucle de fluide partant du boîtier et débouchant dans la conduite d’entrée dans le moteur, la deuxième boucle intégrant une source de chaleur additionnelle délivrant des calories dans le fluide en circulation de la deuxième boucle, caractérisé en ce que le boîtier de sortie loge un clapet pressostatique inhibant toute circulation de fluide caloporteur dans la conduite d’entrée de la première boucle, et en ce que la deuxième boucle comprend une pompe à fluide, qui peut être électrique.

[0031] Par rapport à une architecture conventionnelle de circuit caloporteur, le boîtier de sortie est doté en interne d’un clapet pressostatique installé dans le conduit interne débouchant dans la conduite de dérivation de refroidissement du moteur. Ce clapet a plusieurs intérêts dans le cadre de la présente invention, dont en particulier celui de s’affranchir d’une circulation de fluide depuis la source de chaleur additionnelle, directement vers le boîtier de sortie en passant par ce conduit interne dans le sens inverse du sens conventionnel sans traverser tout le moteur par le carter-cylindres et la culasse.

Ce clapet pressostatique, fermé en position de repos dans la présente configuration, permet au fluide caloporteur de dissiper à la structure métallique du moteur thermique et à son huile de lubrification les calories déchargées à partir de la source de chaleur additionnelle.

[0032] Avantageusement, le groupe comprend une troisième boucle de fluide comprenant une portion commune avec la deuxième boucle qui intègre la source de chaleur additionnelle et la pompe à fluide électrique, et montée en dérivation du reste de la deuxième boucle qui est non commun aux deux deuxième et troisième boucles, la troisième boucle intégrant une première sonde de température de fluide caloporteur.

[0033] Avantageusement, une vanne distributrice est positionnée à un piquage de la troisième boucle sur la deuxième boucle en amont de la portion commune aux deux boucles contenant la source de chaleur additionnelle et la pompe à fluide, la vanne distributrice ouvrant ou fermant sélectivement une alimentation des deuxième et troisième boucles, ou ouvrant ou fermant sélectivement une alimentation simultanée des deuxième et troisième boucles en provenance du moteur.

[0034] En réponse au risque de leurrage de la sonde de température de fluide caloporteur en sortie du moteur quand la sonde est dans le boîtier de sortie, une délocalisation hors du boîtier de la sonde de température de fluide caloporteur prise en compte par un calculateur multifonctions du moteur, associée à l’implantation dans le boîtier de sortie d’un clapet pressostatique inhibant toute circulation de fluide caloporteur en interne moteur thermique lorsque nécessaire, permet une mise en œuvre de stratégies particulières, dont en particulier le calcul de la température de fluide caloporteur en sortie du moteur lorsque la sonde de température associée est dissociée du boîtier.

[0035] Des sources de chaleur, notamment à partir d’une source d’énergie externe, libérant une puissance thermique élevée en quelques secondes dans le circuit caloporteur, sont à même de leurrer la sonde de température de fluide caloporteur immergée dans le fluide caloporteur en sortie du moteur et implantée dans le boîtier de sortie. Il se produit alors une décorrélation entre la température de fluide caloporteur lue et l’état thermique réel dans les chambres de combustion, dans la matière et dans l’huile de lubrification du moteur.

[0036] Contrairement à l’état de l’art avec différentes stratégies de contrôle-commande du moteur thermique s’appuyant sur la sonde de température de fluide caloporteur dans le boîtier de sortie, la présente invention propose de délocaliser la lecture de la température de fluide caloporteur en sortie du moteur hors du boîtier de sortie et de la relocaliser sur la troisième boucle de fluide caloporteur en amont de l’aérotherme et en aval de la vanne distributrice, en conservant le principe d’un capteur de température de type CTN immergé dans le liquide de refroidissement.

[0037] Enfin, l’invention met en œuvre, compte tenu de la délocalisation hors du boîtier de sortie de la première sonde de température de fluide caloporteur prise en compte par le calculateur multifonctions du moteur, différents procédés physiques, notamment l’utilisation d’une autre sonde mutualisée pour également d’autres besoins, avec possibilité de calcul d’une information de substitution de température de fluide caloporteur représentative.

[0038] Ce faisant, l’invention autorise ainsi l’adaptation de nombreuses sources de chaleur additionnelles, caractérisées par la libération dans le circuit caloporteur d’une puissance thermique importante en quelques secondes, en s’affranchissant des dysfonctionnements du moteur thermique concernant la régulation à la source des émissions polluantes et leur post-traitement dans la ligne d’échappement et le démarrage et redémarrage à froid.

[0039] Avantageusement, la troisième boucle de fluide caloporteur incorpore un aérotherme.

[0040] Avantageusement, une deuxième sonde de température de fluide caloporteur est logée dans la portion commune des deuxième et troisième boucles, en aval de la source de chaleur additionnelle et au plus proche de sa sortie en fluide caloporteur. II peut par exemple s’agir d’une sonde de technologie, notamment de type CTN, identique à celle de la première sonde de température de fluide caloporteur en sortie du moteur thermique, relocalisée sur la troisième boucle de fluide caloporteur en amont de l’aérotherme.

[0041] Avantageusement, la première boucle de fluide comprend une pompe principale de fluide caloporteur et le groupe comprend une quatrième boucle de fluide partant de et revenant au boîtier de sortie, la quatrième boucle intégrant un radiateur, le boîtier logeant un thermostat fermant ou ouvrant une conduite préférentiellement d’entrée de la quatrième boucle vers le radiateur.

[0042] Avantageusement, la source de chaleur additionnelle est au moins un des organes parmi une chaudière, un brûleur à carburant ou à éthanol, une thermistance à coefficient de température positif haute tension ou une résistance électrique chauffante à brancher ou non à une source électrique extérieure ou à alimenter électriquement par une batterie de véhicule, un stockeur par chaleur sensible, latente ou thermochimique.

[0043] D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs et sur lesquels :

- la figure 1 est une représentation schématique d’un groupe motopropulseur comprenant un moteur thermique, un élément auxiliaire et un circuit de fluide caloporteur selon la présente invention, le moteur, alors froid et non à feu, étant uniquement chauffé par une boucle de fluide comprenant une source de chaleur additionnelle,

- la figure 2 est une représentation schématique d’un groupe motopropulseur comprenant un moteur thermique, un élément auxiliaire et un circuit de fluide caloporteur selon la présente invention, l’élément auxiliaire sous la forme d’un aérotherme étant uniquement chauffé par une boucle de fluide comprenant une source de chaleur additionnelle,

- la figure 3 est une représentation schématique d’un groupe motopropulseur comprenant un moteur thermique, un élément auxiliaire et un circuit de fluide caloporteur selon la présente invention, l’élément auxiliaire sous la forme d’un aérotherme et le moteur, alors froid et non à feu, étant simultanément chauffés par une boucle de fluide respective comprenant en commun une source de chaleur additionnelle,

- la figure 4 est une représentation schématique d’un groupe motopropulseur comprenant un moteur thermique, un élément auxiliaire et un circuit de fluide caloporteur selon la présente invention, l’élément auxiliaire sous la forme d’un aérotherme étant uniquement chauffé par une boucle de fluide comprenant une source de chaleur additionnelle, tandis que le moteur, alors à feu et moins froid mais insuffisamment chaud, est chauffé par une boucle de fluide ne comprenant pas de source de chaleur additionnelle,

- la figure 5 est une représentation schématique d’un groupe motopropulseur comprenant un moteur thermique, un élément auxiliaire et un circuit de fluide caloporteur selon la présente invention, le moteur, alors à feu et moins froid mais insuffisamment chaud, étant simultanément chauffé par une boucle de fluide comprenant une source de chaleur additionnelle et par une boucle de fluide ne comprenant pas de source de chaleur additionnelle,

- la figure 6 est une représentation schématique d’un groupe motopropulseur comprenant un moteur thermique, un élément auxiliaire et un circuit de fluide caloporteur selon la présente invention, le moteur, alors à feu mais encore froid, étant simultanément chauffé par une boucle de fluide comprenant une source de chaleur additionnelle et par une boucle de fluide ne comprenant pas de source de chaleur additionnelle, l’élément auxiliaire sous la forme d’un aérotherme étant chauffé par une boucle de fluide comprenant une source de chaleur additionnelle,

- la figure 7 est une représentation schématique d’un groupe motopropulseur comprenant un moteur thermique, un élément auxiliaire et un circuit de fluide caloporteur selon la présente invention, le moteur, alors à feu et suffisamment chaud, étant la source de chauffage de l’élément auxiliaire sous la forme d’un aérotherme et étant refroidi par cet échange de chaleur avec l’élément auxiliaire, la source de chaleur additionnelle étant inactive,

- la figure 8 est une représentation schématique d’un groupe motopropulseur comprenant un moteur thermique, un élément auxiliaire et un circuit de fluide caloporteur selon la présente invention, le moteur, alors à feu et suffisamment chaud, étant la source de chauffage de l’élément auxiliaire sous la forme d’un aérotherme et étant refroidi par cet échange de chaleur avec l’élément auxiliaire, la source de chaleur additionnelle étant inactive et le cas échéant en régénération par prise de chaleur transportée par le fluide caloporteur en provenance du moteur thermique.

- la figure 9 est une représentation schématique d’un groupe motopropulseur comprenant un moteur thermique, un élément auxiliaire et un circuit de fluide caloporteur selon la présente invention, le moteur, alors non à feu et suffisamment chaud, étant la source de chauffage de la source de chaleur additionnelle alors inactive et en régénération par prise de chaleur transportée par le fluide en provenance du moteur.

[0044] II est à garder à l’esprit que les figures sont données à titre d'exemples et ne sont pas limitatives de l’invention. Elles constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier, les dimensions des différents éléments illustrés ne sont pas représentatives de la réalité.

[0045] En se référant aux figures, l’invention propose une architecture de circuit de fluide caloporteur d’une chaîne de traction sous forme d’un groupe motopropulseur doté d’un moteur 15 thermique, avantageusement par allumage commandé ou par autoinflammation, et d’une source de chaleur 8 additionnelle générant une relaxation de calories et une montée en température rapides du fluide.

[0046] Le circuit de fluide caloporteur comporte un boîtier 7 de sortie du fluide présentant une première boucle 9 de fluide avec une conduite d’entrée en provenance du boîtier 7 et une conduite de sortie de retour débouchant directement dans le moteur 15 . Le circuit de fluide comprend aussi une deuxième boucle 11 de fluide partant du boîtier 7 et débouchant dans la conduite d’entrée dans le moteur 15 de la première boucle 9.

[0047] Les première et deuxième boucles 9, 11 de fluide peuvent avoir une portion commune, ici la conduite d’entrée qui est une portion se trouvant en amont du moteur 15 et en aval du boîtier 7, amont et aval étant pris en référence à la circulation de fluide dans les première et deuxième boucles 9,11.

[0048] La deuxième boucle 11 intègre une source de chaleur 8 additionnelle délivrant des calories dans le fluide en circulation en son intérieur. Selon l’invention, le boîtier 7 de sortie loge un clapet pressostatique 6 inhibant toute circulation de fluide caloporteur dans la conduite d’entrée de la première boucle 9 en provenance du boîtier 7 et la deuxième boucle 11 comprend une pompe à fluide 4 électrique dite pompe additionnelle. La pompe à fluide additionnelle 4 électrique, incorporée dans la deuxième boucle 11, sert au moins à générer une circulation de fluide dans cette deuxième boucle 11 vers le moteur 15. Dans un autre mode de réalisation, pouvant aussi être combiné avec le premier mode, cette pompe à fluide additionnelle 4 électrique sert aussi à générer une circulation dans une troisième boucle 13 qui sera ultérieurement décrite.

[0049] Le clapet pressostatique 6 empêche, quand il est fermé, au fluide issu du moteur thermique 15 et contenu dans le boîtier 7 de retourner directement au moteur par la conduite d’entrée de la première boucle 9. Cette conduite d’entrée de la première boucle 9 est aussi appelée conduite de retour direct au moteur car elle ne passe pas par un radiateur ou un autre élément présent dans le groupe motopropulseur, le radiateur étant non représenté aux figures.

[0050] La première boucle 9 n’assure donc plus de circulation de fluide en provenance du boîtier 7 quand le clapet pressostatique 6 est fermé. La portion de la conduite d’entrée de la première boucle 9 commune avec la deuxième boucle 11 n’est parcourue que par du fluide en provenance de la deuxième boucle 11.

[0051] De même, la présente invention concerne un procédé de régulation thermique d’un groupe motopropulseur, le procédé assurant au moins un préchauffage ou un chauffage d’au moins un moteur 15 thermique et/ou d’au moins un élément auxiliaire 1 du groupe. Cet élément auxiliaire 1 peut être un aérotherme 1 car, pour un véhicule automobile, un chauffage de l’habitacle est prioritaire sous des conditions de température froide, par exemple en dessous de 10°C.

[0052] Bien qu’un aérotherme 1 soit préféré, l’élément auxiliaire 1 peut être un échangeur de chaleur de boîte de vitesses ou de moteur thermique 15, pour le refroidissement de leurs huiles de lubrification respectives et, le cas échéant, le réchauffement de ces huiles à un démarrage ou redémarrage. Cet élément auxiliaire peut être aussi une ligne de recirculation de gaz d’échappement vers l’admission du moteur 15 ou un autre élément. Ceci peut par exemple se faire quand l’habitacle du véhicule n’a pas besoin d’être chauffé.

[0053] Le moteur 15 est refroidi en fonctionnement par un premier flux de fluide caloporteur passant par la première boucle 9 précédemment mentionnée. Selon l’invention, une circulation d’un deuxième flux de fluide caloporteur est créée au moins pour le moteur 15 encore non à feu, dans ce cas passant par la deuxième boucle 11 précédemment mentionnée et/ou l’élément auxiliaire 1, dans ce cas passant par une troisième boucle 13 et/ou les deuxième et troisième boucles 11, 13.

[0054] Dans le cadre de la situation de vie décrite par la figure 1, telle que le moteur 15 thermique est alors froid et non à feu, la circulation du premier flux de fluide caloporteur est alors suspendue, ceci par le clapet pressostatique 6 tant qu’un seuil minimal de pression au moins fonction d’un régime minimal de rotation du moteur 15 n’est pas franchi. Le chauffage du moteur 15 thermique et/ou de l’élément auxiliaire 1 est alors seulement assuré par le deuxième flux de fluide passant par une source de chaleur 8 additionnelle délivrant des calories dans le deuxième flux.

[0055] A titre d’exemples illustratifs et non limitatifs, ce seuil peut prendre une valeur prédéterminée, soit de sorte à garantir la fiabilité du circuit caloporteur afin que la pression dans le circuit n’excède jamais un seuil de sécurité, soit de sorte à assurer un débit de fluide caloporteur minimal à travers l’aérotherme 1, notamment alors que le moteur thermique 15 est tournant et sollicité sous de faibles régime de rotation et charge, peu propices à une fourniture importante de calories en entrée de l’aérotherme 1. Dans le premier cas, le seuil de pression à respecter est préférentiellement supérieur à 2,2 bar relatifs par rapport à la pression atmosphérique et n’excède pas 3 bar relatifs. Dans le second cas, le seuil de pression est associé à un régime de rotation du moteur thermique 15 d’au plus 2000 tours/min.

[0056] La troisième boucle 13 et la deuxième boucle 11 peuvent avoir une portion commune 12. Cette portion commune 12 peut porter la source de chaleur 8 additionnelle ainsi que d’autres éléments comme il sera détaillé ultérieurement. Sinon le reste de la troisième boucle 13 autre que la portion commune 12 est en dérivation du reste de la deuxième boucle 11.

[0057] Pour un moteur 15 non à feu et froid, il se peut que le moteur 15 seul soit chauffé par la source de chaleur 8 additionnelle, comme montré à la figure 1, ou que l’élément auxiliaire 1, avantageusement l’aérotherme 1, seul soit chauffé comme montré à la figure 2 ou encore que le moteur 15 et l’élément auxiliaire 1 soient simultanément chauffés comme montré à la figure 3.

[0058] La pompe à fluide additionnelle 4 électrique associée à la source de chaleur 8 additionnelle est activée et force la circulation du fluide dans le circuit caloporteur alors constitué, dans chaque configuration décrite en figures 1 à 9, par la position prise par la vanne distributrice 3, comme il sera détaillé ultérieurement. Le fluide traverse la source de chaleur 8 additionnelle et par convection forcée s’y charge en calories que le fluide restitue ensuite à l’élément auxiliaire 1 et/ou au moteur 15 thermique en le traversant. La mise en œuvre du procédé n’est pas limitée à ces cas de figure et gère d’autres situations.

[0059] Comme il est visible aux figures 1 à 3, le préchauffage ou chauffage se fait simultanément ou en alternance sur l’élément auxiliaire 1 du groupe motopropulseur et le moteur 15 thermique. Le deuxième flux peut alors être partagé en deux sous-flux en dérivation l’un de l’autre pour respectivement le moteur 15 thermique et l’élément auxiliaire 1 dans le cas d’un préchauffage ou chauffage simultané. Le premier sous-flux passe par la deuxième boucle 11 en débouchant vers le moteur 15 par une portion commune avec la première boucle 9 et le deuxième sous-flux passe par la troisième boucle 13 en dérivation de la deuxième boucle 11 pour sa portion non commune avec la deuxième boucle 11.

[0060] A la figure 4, quand le moteur 15 est à feu et froid, pas encore assez chaud pour assurer seul le chauffage de l’habitacle, seul l’élément auxiliaire 1 sous la forme d’un aérotherme 1 est chauffé par la troisième boucle 13 comprenant une source de chaleur 8 additionnelle, tandis que le moteur 15 est chauffé par la première boucle 9 ou premier flux ne comprenant pas de source de chaleur 8 additionnelle. Comme montré à la figure 4, la montée en température produisant un amorçage de la convergence thermique de l’habitacle du véhicule contribue également à accélérer la montée en température du moteur 15 thermique par dissociation de la troisième boucle 13 d’aérotherme 1 de la première boucle 9.

[0061] A la figure 5, pour un moteur 15 à feu et moins froid mais insuffisamment chaud, le moteur 15 est simultanément chauffé par la deuxième boucle 11 de fluide ou deuxième flux comprenant une source de chaleur 8 additionnelle et par la première boucle 9 de fluide ou premier flux ne comprenant pas de source de chaleur 8 additionnelle.

[0062] A la figure 6, quand le moteur 15 est à feu mais encore froid, le moteur 15 est simultanément chauffé par la deuxième boucle 11 de fluide comprenant une source de chaleur 8 additionnelle et par la première boucle 9 de fluide ne comprenant pas de source de chaleur 8 additionnelle et l’élément auxiliaire 1, sous la forme d’un aérotherme 1, est chauffé par la troisième boucle 13 de fluide et par la source de chaleur 8 additionnelle.

[0063] A la figure 7, quand le moteur 15 est à feu et suffisamment chaud, le moteur 15 peut être la source de chauffage de l’élément auxiliaire 1, avantageusement un aérotherme 1. Il est alors lui-même refroidi par cet échange de chaleur avec l’élément auxiliaire 1, le fluide caloporteur perdant des calories dans la troisième boucle 13 après être passé au moins par la portion de la deuxième boucle 11 qui n’est pas commune avec la troisième boucle 13.

[0064] La source de chaleur 8 additionnelle intégrée dans la portion commune 12 de la deuxième boucle 11 et de la troisième boucle 13 est alors inactive. Une telle configuration peut être la configuration conventionnelle du chauffage de l’habitacle et de la circulation associée du fluide entre le moteur 15 thermique, alors source unique des calories et l’aérotherme 1.

[0065] A la figure 8, le moteur 15 est à feu et suffisamment chaud. Le moteur 15 est alors la source de chauffage de l’élément auxiliaire 1, avantageusement sous la forme d’un aérotherme 1, par passage du fluide dans la portion de la deuxième boucle 11 non commune avec la troisième boucle 13 comme à la figure 7, la source de chaleur 8 additionnelle étant inactive. De plus, la source de chaleur 8 additionnelle étant du type à régénération est régénérée par prise de chaleur transportée par le fluide en provenance du moteur 15.

[0066] A la figure 9, le moteur 15 est non à feu mais encore suffisamment chaud. L’élément auxiliaire 1 et la troisième boucle 13 sont dans cette configuration désolidarisés du circuit caloporteur du groupe motopropulseur. Plus particulièrement, le moteur 15 thermique est alors la source de chauffage de la source de chaleur 8 additionnelle du type à régénération qui est alors régénérée par prise de chaleur transportée par le fluide en provenance du moteur 15.

[0067] Comme précédemment mentionné, le groupe peut comprendre une troisième boucle 13 de fluide comprenant une portion commune 12 avec la deuxième boucle 11 intégrant la source de chaleur 8 additionnelle et la pompe à fluide additionnelle 4 électrique et montée en dérivation du reste de la deuxième boucle 11 non commun aux deux deuxième et troisième boucles 11, 13. La troisième boucle 13 peut intégrer une première sonde de température 2 de fluide caloporteur dans une portion non commune aux deuxième et troisième boucles 11, 13.

[0068] Il pourrait y avoir des alternatives à une telle implantation d’une première sonde de température 2 de fluide. Par exemple, il aurait pu être utilisé une sonde de température matière implantée directement au sein de la matière de la chambre de combustion du moteur 15 thermique, à un lieu pertinent de son état thermique. Cette solution est néanmoins coûteuse et aurait nécessité de recalibrer les stratégies jusqu’à présent basées sur la température de fluide caloporteur en sortie du moteur 15.

[0069] En alternative, il aurait pu être procédé à une relaxation plus lente de calories issues de la source de chaleur 8 additionnelle dans le fluide caloporteur en entrée du moteur 15 thermique. On réduit alors fortement tout le potentiel du système.

[0070] Comme la première sonde de température 2 n’est plus disposée dans le boîtier 7 de sortie comme le prévoyait l’état de la technique, il convient d’adapter un boîtier 7 de l’état de la technique à la présente invention. La première possibilité est que, pendant le procédé de fabrication du boîtier par moulage aluminium ou plastique, le perçage permettant de loger dedans la sonde de température de fluide caloporteur ne soit pas réalisé. Cela génère cependant une diversité entre les boîtiers 7 de sortie dotés et non dotés de cette sonde de température de fluide caloporteur.

[0071] Une deuxième possibilité est que le perçage soit réalisé dans tous les cas. Il peut être alors comblé soit par un bouchon conçu spécifiquement à cet effet, soit par une sonde de température de fluide caloporteur qui fait ici office de bouchon mais qui n’est pas utilisée ni reliée au faisceau électrique du groupe motopropulseur et du véhicule. Cette dernière option permet ainsi de ne pas introduire de diversité sur le boîtier 7 de sortie et donc sur le moteur 15 thermique selon qu’il est ou non amené à être assemblé à un véhicule doté d’une source de chaleur 8 additionnelle.

[0072] Une vanne distributrice 3 peut être positionnée à un piquage de la troisième boucle 13 sur la deuxième boucle 11 en amont de la portion commune 12 aux deux boucles contenant la source de chaleur 8 additionnelle et la pompe à fluide additionnelle 4 électrique. Cette vanne distributrice 3 ouvre ou ferme sélectivement une alimentation des deuxième et troisième boucles 11, 13 ou alimentant les deuxième et troisième boucles 11, 13 simultanément en provenance du moteur 15.

[0073] Par exemple, à la figure 1, la vanne distributrice 3 implantée en sortie du moteur 15 thermique et en amont de la source de chaleur 8 additionnelle prend alors une position telle que le fluide issu de la source 8 ne puisse traverser l’aérotherme 1 en pénétrant dans la portion de la troisième boucle 13 non commune avec la deuxième boucle 11.

[0074] Le fluide caloporteur issu du moteur 15 thermique en y ayant cédé les calories relaxées par la source de chaleur 8 additionnelle, est alors mis en communication avec l’aspiration de la pompe à fluide additionnelle 4 électrique par la position prise par la vanne distributrice 3 et est refoulé en entrée de la source de chaleur 8 additionnelle pour s’y charger à nouveau en calories.

[0075] Par exemple à la figure 2, la circulation du fluide se fait uniquement dans la troisième boucle 13 et non dans la portion de la deuxième boucle 11 non commune avec la troisième boucle 13, la vanne distributrice 3 étant fermée pour la deuxième boucle 11. A la figure 3, la circulation du fluide se fait simultanément dans les deuxième et troisième boucles 11, 13, la vanne distributrice 3 n’étant fermée pour aucune des deuxième et troisième boucles 11, 13.

[0076] Une deuxième sonde de température 2a de fluide caloporteur peut être logée dans la deuxième boucle 11, avantageusement dans la portion commune 12 aux deuxième et troisième boucles 11, 13 et en aval, immédiatement à la sortie en fluide caloporteur de la source de chaleur 8 additionnelle.

[0077] A la figure 1, la première sonde de température 2 de fluide caloporteur, délocalisée hors du boîtier 7 de sortie et relocalisée sur la troisième boucle 13 comportant l’aérotherme 1, n’est irriguée par aucun flux de fluide caloporteur, de par la position prise par la vanne distributrice 3, qui isole alors la troisième boucle 13 de l’aérotherme 1 du reste du circuit caloporteur.

[0078] L’information qu’elle transmet n’est alors pas prise en compte dans cette configuration. Toutefois, la température de fluide caloporteur en sortie du moteur 15 thermique, alors non tournant, non à feu et initialement froid, peut être à tout instant connue dans ce cas de fonctionnement du système, en fonction notamment de la température initiale du fluide en sortie du moteur 15, selon les cas en étant égale à la température ambiante ou à la température initiale du fluide en entrée du moteur 15 mesurée par la deuxième sonde de température 2a de fluide caloporteur après l’activation de la pompe à fluide additionnelle 4 électrique et avant le début de relaxation de calories par la source de chaleur 8 additionnelle.

[0079] La température de fluide caloporteur en sortie du moteur 15 thermique peut être connue à partir du niveau d’activation de la pompe à fluide additionnelle 4 électrique et, dans le cas d’une source de chaleur 8 additionnelle à stockage de calories, du niveau d’énergie emmagasinée dans la source 8 ou, dans le cas d’une source de chaleur 8 additionnelle de type résistance électrique ou thermistance, ou encore une chaudière ou un brûleur à carburant ou éthanol, du niveau de la sollicitation de la source 8.

[0080] Ce niveau d’énergie dépend notamment de la température ambiante et du temps écoulé depuis la dernière phase de stockage de chaleur ou dans le cas d’un réchauffeur, du niveau de sa sollicitation. La température de fluide caloporteur en sortie du moteur 15 thermique peut être aussi extrapolée des caractéristiques hydrauliques du circuit caloporteur ainsi constitué, notamment les pertes de charge du noyau de fluide caloporteur en interne moteur 15, de la vanne distributrice 3 et de la source de chaleur 8 additionnelle, de la restriction de section hydraulique générée par l’irrigation de l’élément thermosensible de la deuxième sonde de température 2a de fluide, des caractéristiques thermiques des pièces métalliques de la structure du moteur 15 thermique.

[0081] Ces caractéristiques peuvent concerner le carter-cylindres, la culasse, les capacités calorifiques, des conductivités thermiques, les surfaces d’échange avec le fluide caloporteur, les coefficients d’échanges convectifs aux différentes interfaces, etc. D’autres caractéristiques physiques du circuit caloporteur, connues et jugées utiles par l’homme du métier, peuvent être prises en compte telles que le volume de fluide alors impliqué dans cette configuration du circuit caloporteur, le volume d’huile de lubrification, la masse des pièces métalliques de la structure du moteur 15 thermique comme le carter-cylindres et la culasse.

[0082] De manière connue, la première boucle 9 de fluide peut comprendre une pompe 10 de fluide caloporteur qui est la pompe principale 10 du moteur 15 logée à proximité et en amont du moteur 15, la pompe de fluide additionnelle 4 des deuxième et troisième boucles 11, 13 étant une pompe électrique. Le groupe peut comprendre une quatrième boucle 14 partant de et revenant au boîtier 7, la quatrième boucle 14 intégrant un radiateur, non illustré sur les figures 1 à 9. Le boîtier 7 peut loger un thermostat 16 fermant ou ouvrant une conduite d’entrée de la quatrième boucle 14 vers le radiateur. Ce thermostat 16 est en position ouverte quand la température du fluide caloporteur en sortie du moteur 15 est suffisamment chaude pour que le moteur 15 nécessite un refroidissement.

[0083] La source de chaleur 8 additionnelle peut être une chaudière, un brûleur à carburant ou à éthanol, une thermistance à coefficient de température positif haute tension ou une résistance électrique chauffante à brancher ou non à une source électrique extérieure ou à alimenter électriquement par une batterie implantée dans le véhicule, un stockeur par chaleur sensible, latente ou thermochimique. Les calories peuvent avoir été stockées lors du précédent usage du moteur 15 thermique et du véhicule. Les calories relaxées dans le circuit caloporteur peuvent avoir pour origine une source d’énergie extérieure au système : carburant ou éthanol, électricité puisée dans la batterie haute tension de traction ou sur le réseau extérieur ou depuis un groupe électrogène.

[0084] De telles sources de chaleur 8 additionnelle peuvent libérer dans le circuit caloporteur une puissance thermique importante, par exemple 2 à 5kW en quelques secondes, et permettre par les trois différentes boucles 9, 11 et 13, partiellement deux à deux imbriquées dans un même circuit de refroidissement, de réaliser un préchauffage ou préconditionnement thermique, avantageusement programmé, du moteur 15 thermique ou d’un autre organe de la chaîne de traction, telle qu’une boîte de vitesses ou un composant électrique/électronique tel qu’une batterie de traction d’un véhicule hybride, de l’aérotherme 1 en charge du chauffage de l’habitacle du véhicule, soit chacun séparément, soit en même temps, le moteur 15 thermique étant alors froid et non à feu.

[0085] La deuxième sonde de température 2a peut par exemple être une sonde de technologie identique à la première sonde de température 2 de fluide caloporteur censée lire la température de fluide caloporteur en sortie du moteur 15, notamment de type CTN précédemment mentionné.

[0086] Ainsi, dans certaines configurations, la deuxième sonde de température 2a de fluide caloporteur lit également la température de fluide caloporteur en entrée du moteur 15 thermique. En alternative moins préférentielle, la deuxième sonde de température 2a de fluide caloporteur peut être implantée au plus proche de l’entrée de fluide dans le moteur 15 thermique, donc davantage en aval de la source de chaleur 8 additionnelle, afin de donner alors une information plus précise de la température de fluide caloporteur en entrée du moteur 15 dans certaines configurations. Ceci se fait toutefois au détriment de la précision globale de la thermorégulation du système sur l’ensemble des situations de vie.

[0087] La configuration montrée à la figure 2 assure un réchauffage de l’habitacle uniquement, le moteur 15 thermique étant alors froid et non à feu, par les calories dissipées au fluide caloporteur soit par déstockage de la source de chaleur 8 en tant que stockeur ou par activation de la source 8. Dans cette configuration, la pompe à fluide additionnelle 4 électrique associée au stockeur ou au réchauffeur est activée et force la circulation du fluide dans le circuit alors constitué par la position prise par la vanne distributrice 3. Le fluide traverse la source de chaleur 8 additionnelle et par convection forcée s’y charge en calories qu’il évacue à l’air entrant dans l’habitacle en traversant l’aérotherme 1.

[0088] En effet, la vanne distributrice 3 implantée en sortie du moteur 15 thermique et en amont de la source de chaleur 8 additionnelle prend alors une position telle que le fluide caloporteur issu de la source de chaleur 8 additionnelle ne peut traverser que l’aérotherme 1, dans ce cas à contresens du sens de circulation conventionnel. La circulation à travers le moteur 15 thermique est condamnée à la fois par la fermeture du clapet pressostatique 6 installé dans la conduite de retour direct au moteur 15 en interne du boîtier 7 de sortie et par la position prise par la vanne distributrice 3.

[0089] Le fluide en sortie de l’aérotherme 1, après y avoir cédé les calories relaxées par la source de chaleur 8 additionnelle, est alors mis en communication avec l’aspiration de la pompe à fluide additionnelle 4 électrique par la position prise par la vanne distributrice 3 et est refoulé en entrée de la source de chaleur 8 additionnelle pour s’y charger à nouveau en calories.

[0090] Dans cette configuration, le circuit caloporteur peut se réduire à la troisième boucle 13 passant par la source de chaleur 8 additionnelle, l’aérotherme 1, les actionneurs que sont la pompe à fluide additionnelle 4 électrique et la vanne distributrice 3 et des première et deuxième sondes de température 2, 2a et formée des conduites reliant ces éléments entre eux, le moteur 15 thermique étant dissocié de cette troisième boucle 13.

[0091] Le chauffage ou préconditionnement thermique de l’habitacle peut ainsi s’effectuer en dédiant entièrement la source de chaleur 8 additionnelle à cette fin et de plus en s’affranchissant de la perte de charge et de la capacité thermique supplémentaires que représentent le moteur 15 thermique et la partie associée du circuit de fluide, soit la première boucle 9 et la partie de la deuxième boucle 11 non commune à la troisième boucle 13.

[0092] D’autre part, le moteur 15 thermique est froid et non à feu, sa pompe à fluide 10 n’est pas entraînée, son thermostat 16 est fermé et il n’est pas traversé par le fluide caloporteur : il n’est pas nécessaire d’en acquérir la température. En revanche, il est pertinent d’en mémoriser la température initiale.

[0093] En conséquence, la première sonde de température 2 de fluide est dans cette configuration mise à profit, puisque alors positionnée en sortie de l’aérotherme 1 comptetenu du sens de circulation du fluide caloporteur, alors à contresens dans l’aérotherme 1 du sens conventionnel, pour réguler le pilotage fonctionnel de la troisième boucle 13 de fluide caloporteur, notamment via la pompe à fluide additionnelle 4 électrique mais aussi via le pulseur d’air et les volets de distribution dans le groupe de climatisation non représenté aux figures 1 à 9.

[0094] En effet, la première sonde de température 2 de fluide indique dans cette configuration la température de fluide caloporteur en sortie de l’aérotherme 1 et la deuxième sonde de température 2a de fluide indique la température de fluide caloporteur en sortie de la source de chaleur 8 additionnelle et en entrée de l’aérotherme 1. II est donc possible avec notamment ces informations associées au débit de fluide caloporteur dans la troisième boucle 13, connu d’après la commande de la pompe à fluide additionnelle 4 électrique, de réaliser un bilan thermique précis côté fluide au niveau de l’aérotherme 1 et donc d’en déduire plus précisément, côté air habitacle, la température d’air soufflé dans l’habitacle, les paramètres d’entrée tels que notamment les pilotages du pulseur d’air et des volets de distribution d’air étant connus par ailleurs.

[0095] La configuration décrite en figure 3 autorise un préchauffage simultané de l’habitacle et du moteur 15 thermique, celui-ci étant toujours froid et non à feu. La pompe à fluide additionnelle 4 électrique associée à la source de chaleur 8 additionnelle est activée et force la traversée par le fluide de la source de chaleur 8 additionnelle par convection forcée afin de le charger en calories.

[0096] La vanne distributrice 3 implantée en sortie du moteur 15 thermique et en amont de la source de chaleur 8 additionnelle adopte une troisième position, différente des deux précédemment présentées en figures 1 et 2, permettant au fluide caloporteur issu de la source de chaleur 8 additionnelle de traverser à la fois l’aérotherme 1, dans ce cas à contresens du sens de circulation conventionnel et le moteur 15 thermique.

[0097] Le fluide traversant l’aérotherme 1 évacue à l’air entrant dans l’habitacle une partie des calories relaxées par la source de chaleur 8 additionnelle, puis sollicite la première sonde de température 2 de fluide, dans cette configuration positionnée en sortie de l’aérotherme 1 compte tenu du sens de circulation du fluide caloporteur.

[0098] Le fluide caloporteur traverse également le moteur 15 thermique, grâce notamment à la position alors fermée du clapet pressostatique 6 intégré dans la conduite de retour direct au moteur 15 en interne du boîtier 7 de sortie et restitue au moteur 15 thermique une partie des calories relaxées par la source de chaleur 8 additionnelle.

[0099] Le fluide, sortant du moteur 15 thermique en y ayant cédé les calories relaxées par la source de chaleur 8 additionnelle, est alors mis en communication, au niveau de la vanne distributrice 3, grâce à l’aspiration de la pompe à fluide additionnelle 4 électrique, avec le fluide caloporteur issu de l’aérotherme 1 en y ayant cédé les calories relaxées par la source de chaleur 8 additionnelle. Le fluide caloporteur est refoulé en entrée de la source de chaleur 8 additionnelle pour s’y charger à nouveau en calories.

[00100] Dans cette configuration du circuit caloporteur, le moteur 15 thermique est froid et non à feu, la pompe à fluide 10 n’est pas entraînée et le thermostat 16 est fermé. Cette configuration du circuit caloporteur assure simultanément le réchauffage de l’habitacle et du moteur 15 thermique.

[00101] La deuxième sonde de température 2a de fluide caloporteur, implantée immédiatement en sortie de la source de chaleur 8 additionnelle, relève la température de fluide caloporteur à la sortie de la source 8 et donne également une information sur la température de fluide caloporteur en entrée de l’aérotherme 1 et du moteur 15 thermique. Il a été explicité précédemment, dans le cadre de la configuration décrite plus haut en regard de la figure 2, et c’est le cas dans la présente configuration illustrée à la figure 3, comment la première sonde de température 2 de fluide caloporteur, alors positionnée en sortie de l’aérotherme 1, est mise à profit pour estimer finement la puissance thermique dissipée à l’air de l’habitacle à travers l’aérotherme 1.

[00102] Ceci se fait notamment via le pilotage de la pompe à fluide additionnelle 4 électrique, pilotage à partir duquel est déduit le débit de fluide caloporteur dans chaque boucle, le pilotage du pulseur d’air et des volets de distribution dans le groupe de climatisation, mais aussi grâce à la deuxième sonde de température 2a de fluide caloporteur qui indique la température de fluide caloporteur en sortie de la source de chaleur 8 additionnelle et en entrée de l’aérotherme 1.

[00103] Dans le cas d’un réchauffeur, le niveau de sa sollicitation ou, dans le cas d’un stockeur, le niveau d’énergie emmagasinée dans celui-ci, qui dépend notamment de la température ambiante et du temps écoulé depuis la dernière phase de stockage de chaleur, sont connus. La puissance thermique dissipée au sein du moteur 15 thermique peut donc être déduite de la puissance thermique dissipée à l’air de l’habitacle à travers l’aérotherme 1, leur somme formant, par exemple en négligeant les pertes thermiques, à l’environnement sous capot par conduction et convection naturelle, la puissance thermique dissipée au fluide à la sortie de la source de chaleur 8 additionnelle.

[00104] En conséquence, la température de fluide caloporteur en sortie du moteur 15 thermique, alors non tournant, non à feu et initialement froid, peut être à tout instant connue dans ce cas de fonctionnement du système, comme il a été précédemment expliqué.

[00105] La figure 4 montre la configuration prise par le système pour assurer le chauffage de l’habitacle, alors que le moteur 15 thermique est ici à feu mais froid car il vient d’être démarré après une longue période d’inactivation. Cette configuration est très proche de celle illustrée à la figure 2 : le moteur 15 thermique étant alors certes à feu mais froid, pas assez chaud pour assurer seul le chauffage de l’habitacle, ce chauffage et notamment la phase de convergence thermique habitacle, est assuré par les calories dissipées au fluide caloporteur soit par déstockage du stockeur, soit par activation du réchauffeur.

[00106] La pompe à fluide additionnelle 4 électrique est activée et force la circulation du fluide à travers la source de chaleur 8 additionnelle pour s’y charger en calories qu’il évacue à l’air entrant dans l’habitacle en traversant l’aérotherme 1. La position alors prise par la vanne distributrice 3 force le fluide caloporteur issu de la source de chaleur 8 additionnelle à traverser l’aérotherme 1 uniquement, à contresens du sens de circulation conventionnel, et condamne la deuxième boucle 11 diminuée de la partie 12 commune avec la boucle 13. En conséquence, le fluide caloporteur issu de la source chaude 8 additionnelle ne peut pas emprunter la voie à travers le moteur 15 thermique.

[00107] Le fluide caloporteur en sortie de l’aérotherme 1 est mis en communication avec l’aspiration de la pompe à fluide additionnelle 4 électrique par la position prise par la vanne distributrice 3 et est refoulé en entrée de la source de chaleur 8 additionnelle pour s’y charger à nouveau en calories.

[00108] Dans cette configuration, le moteur 15 thermique à feu est dissocié du circuit aérotherme 1 et son propre circuit caloporteur se réduit, lorsque le clapet pressostatique 6 est ouvert, si la différence de pression à ses bornes est alors suffisante, par exemple lorsque le régime moteur 15 dépasse un seuil précalibré, à la pompe à fluide 10 refoulant le fluide caloporteur en interne du carter-cylindres et de la culasse jusqu’en sortie du boîtier 7 de sortie où l’ouverture du clapet pressostatique 6 implanté en interne du boîtier 7 de sortie dans la conduite de retour direct au moteur 15 en interne du boîtier ramène le fluide à l’aspiration de la pompe principale 10 du moteur thermique 15.

[00109] La fermeture du clapet pressostatique 6, lorsque la différence de pression à ses bornes est insuffisante, par exemple lorsque le régime moteur 15 est en deçà du seuil précalibré ou au ralenti, coupe la circulation du fluide en interne du moteur 15 thermique, ce qui en accélère ainsi la montée en température.

[00110] Par conséquent, le chauffage de l’habitacle s’effectue en dédiant entièrement la source de chaleur 8 additionnelle à cette fin et la montée en température du moteur 15 thermique s’affranchit de la perte de charge supplémentaire que représentent l’aérotherme 1 et la partie associée du circuit caloporteur et de l’échange thermique à travers l’aérotherme 1. Ceci est fait en coupant même la circulation de fluide en interne du moteur 15 thermique lorsque les conditions le permettent, avec une différence de pression aux bornes du clapet pressostatique 6 disposé entre la sortie et l’entrée du moteur 15 thermique en interne du boîtier 7, notamment associée à la température locale du fluide caloporteur et au régime de rotation du moteur 15 thermique.

[00111] Dans cette configuration, quelle que soit la position du clapet pressostatique 6, le moteur 15 thermique est privé de toute mesure de sa température par une sonde de température de fluide caloporteur, car la première sonde de température 2 de fluide caloporteur alors positionnée en sortie de l’aérotherme 1 et la deuxième sonde de température 2a de fluide caloporteur disposée en sortie de la source de chaleur 8 additionnelle sont disposées sur la troisième boucle 13 de l’aérotherme 1 qui est alors dissociée de la première boucle 9 du moteur 15 thermique.

[00112] Il est toutefois possible dans cette configuration d’estimer la température de fluide caloporteur en sortie du moteur 15, à partir notamment de la température initiale du fluide en sortie du moteur 15, selon les cas prise égale à la température ambiante ou à la température initiale du fluide en entrée du moteur 15 mesurée par la deuxième sonde de température 2a de fluide caloporteur après l’activation de la pompe à fluide additionnelle 4 électrique et avant le début de relaxation de calories par la source de chaleur 8 additionnelle.

[00113] Cette température de fluide peut être estimée également à partir de la température d’huile de lubrification du moteur 15 thermique, si toutefois elle est mesurée et non estimée car dans l’état de l’art de la technique l’estimation dépend souvent ellemême de la température de fluide caloporteur, à partir de la température d’air en entrée du moteur 15, mesurée ou estimée en entrée des chambres de combustion, à partir du point de fonctionnement du moteur 15 thermique, caractérisé par son régime de rotation et sa charge mesurée par la pression moyenne effective ou PME.

[00114] La température de fluide caloporteur en sortie du moteur 15 thermique est également estimée notamment en tenant compte des phases d’arrêt du moteur 15 dans le cas d’une chaîne de traction dotée de la fonction d’arrêt et de redémarrage automatiques, du mode de combustion en cours au sein du moteur 15 thermique, par exemple en cas de mode favorable à un amorçage rapide des organes de dépollution du moteur 15 thermique, par exemple, pour un moteur 15 thermique à allumage commandé par dégradation de l’avance à l’allumage et par l’augmentation du régime de ralenti, et encore en tenant compte de la masse de carburant injectée depuis le démarrage du moteur 15 thermique, cette masse devant rester sous un seuil prédéterminé.

[00115] En effet, la masse de carburant injectée représente l’énergie thermique fournie au moteur 15, selon son point de fonctionnement caractérisé en fonction du régime de rotation du moteur 15 et de la pression moyenne effective. Cette quantité est également prise en compte pour déterminer la fin de la montée en température du moteur 15 thermique et le moment de changer la configuration du système pour qu’il adopte celle qui est illustrée en figures 6 ou 7. Ce moment dépend également de la puissance thermique dissipée en temps réel à l’habitacle à travers l’aérotherme 1. Si cette puissance devient trop faible et si la température de fluide caloporteur estimée en sortie du moteur est suffisante, le système adopte la configuration illustrée en figure 6.

[00116] La température de fluide caloporteur en sortie du moteur 15 thermique est également estimée en tenant aussi compte du point de fonctionnement du véhicule, caractérisé notamment par sa vitesse, du temps écoulé depuis le démarrage du moteur 15 thermique et l’adoption de la configuration décrite en figure 4, et de la position prise par la vanne distributrice 3.

[00117] La température de fluide caloporteur en sortie du moteur 15 thermique est également estimée en tenant également compte des caractéristiques hydrauliques du circuit caloporteur ainsi constitué, notamment les pertes de charge du noyau de fluide caloporteur en interne moteur 15, de la vanne distributrice 3 et de la source de chaleur 8 additionnelle, de la restriction de section hydraulique générée par l’irrigation de l’élément thermosensible de la deuxième sonde de température 2a de fluide, et en tenant compte des caractéristiques thermiques des pièces métalliques de la structure du moteur 15 thermique.

[00118] En alternative, durant la phase de montée en température du moteur 15 thermique et tant que le clapet pressostatique 6 est fermé, la vanne distributrice 3 adopte, pendant une faible durée et à intervalles de temps réguliers dépendant du point de fonctionnement du moteur 15 thermique, la position occupée dans la configuration illustrée en figure 6, alors que dans le même temps la génération de calories dans le fluide caloporteur en entrée de l’aérotherme 1 est toujours active. Cette configuration rétablit temporairement une circulation de fluide caloporteur en interne du moteur 15 thermique et permet de mesurer par la première sonde de température 2 de fluide caloporteur la température de fluide caloporteur en sortie du moteur 15 thermique.

[00119] Un premier effet positif de cette stratégie alternative et complémentaire à celle adoptée en figure 4 est de prolonger la durée pendant laquelle le système adopte la configuration illustrée en figure 4. Un second effet positif est d’améliorer la précision de l’estimation de la température de fluide caloporteur en sortie du moteur 15, la température de fluide caloporteur en sortie du moteur 15 mesurée par la première sonde de température 2 de fluide caloporteur alors que le système adopte la configuration décrite en figure 6 étant prise en entrée du modèle estimant, alors que le système adopte de nouveau la configuration décrite en figure 4, la température de fluide caloporteur en sortie du moteur 15.

[00120] La figure 5 décrit la configuration prise par le système, uniquement dans le cas d’un stockeur de chaleur en tant que source de chaleur 8 additionnelle, pour assurer le chauffage du moteur 15 thermique ici à feu mais froid car il vient d’être démarré après une longue période d’inactivation.

[00121] Cette configuration est très proche de celle illustrée en figure 1. Le moteur 15 thermique étant alors certes à feu mais froid, les calories dissipées au fluide caloporteur par déstockage du stockeur 8 permettent d’en accélérer la montée en température. Dans cette configuration du circuit caloporteur, le thermostat 16 du moteur 15 thermique est fermé et la pompe principale 10 du moteur 15 thermique à feu est entraînée par la rotation du moteur 15 ou non, dans le cas par exemple d’une pompe principale 10 débrayable ou électrique ou dotée d’un mécanisme coupant le débit de fluide en sortie de la pompe.

[00122] Dans le second cas, la pompe à fluide additionnelle 4 électrique associée au stockeur 8 est activée et force la circulation du fluide dans le circuit alors constitué par la position prise par la vanne distributrice 3. Dans le premier cas, la pompe à fluide additionnelle 4 électrique peut être désactivée, la pompe principale 10 à fluide caloporteur du moteur 15 thermique étant suffisante pour établir seule la circulation du fluide dans le circuit alors constitué par la position prise par la vanne distributrice 3. Le fluide caloporteur traverse le stockeur 8 et par convection forcée s’y charge en calories qu’il restitue ensuite au moteur 15 thermique en le traversant.

[00123] Dans le second cas avec un moteur 15 à feu mais avec une pompe principale 10 non débitante et une pompe à fluide additionnelle 4 électrique activée, le clapet pressostatique 6 intégré dans la conduite de retour direct au moteur 15 en interne du boîtier 7 de sortie est fermé. Dans le premier cas, le clapet pressostatique 6 est ouvert ou fermé selon la différence de pression s’exerçant à ses bornes. La vanne distributrice 3 prend préférentiellement la position illustrée en figure 5 qui est sensiblement identique à celle illustrée en figure 1, inhibant la circulation de fluide caloporteur dans l’aérotherme 1. Les calories issues du stockeur 8 sont alors consacrées uniquement à la montée en température du moteur 15 thermique.

[00124] Le fluide caloporteur issu du moteur 15 en y ayant cédé les calories relaxées par le stockeur 8 est refoulé, par la position prise par la vanne distributrice 3, en entrée du stockeur pour s’y charger à nouveau en calories. Cette configuration permet ainsi de s’affranchir de la perte de charge générée par l’aérotherme 1 et la troisième boucle 13 et surtout de s’affranchir des déperditions thermiques à travers l’aérotherme 1 qui ralentissent la montée en température du moteur 15 thermique.

[00125] Toutefois, la vanne distributrice 3, durant la phase de montée en température du moteur 15 thermique, pendant une faible durée et à intervalles de temps réguliers dépendant du point de fonctionnement du moteur 15, adopte en alternative la position occupée en configuration illustrée en figure 6, alors que dans le même temps le stockeur 8 continue à relaxer ses calories stockées au fluide caloporteur en entrée du moteur 15 thermique.

[00126] Cette configuration est également adoptée si, pendant le temps que le système occupe la configuration illustrée en figure 5, un besoin de chauffer l’habitacle apparaît, par exemple via une modification de la consigne de commande du pulseur d’air dans l’habitacle ou de la consigne de température d’air habitacle et s’il est jugé, par exemple au moyen de l’estimation de la température de fluide caloporteur en sortie du moteur 15 et de la mesure de la température de fluide caloporteur en sortie du stockeur 8 par la deuxième sonde de température 2a de fluide caloporteur, que la température de fluide caloporteur en sortie du moteur 15 est durablement suffisante pour assurer ce rôle.

[00127] Cette position de la vanne distributrice 3, telle qu’illustrée en figure 6, permet de mesurer par la première sonde de température 2 de fluide caloporteur la température de fluide caloporteur en sortie du moteur 15 thermique. Un premier effet positif de cette stratégie alternative et complémentaire à celle adoptée à la figure 5 est de prolonger la durée pendant laquelle le système adopte la configuration illustrée en figure 5.

[00128] Un second effet positif est d’améliorer la précision de l’estimation de la température de fluide caloporteur en sortie du moteur 15, la température de fluide caloporteur en sortie du moteur 15 mesurée par la première sonde de température 2 de fluide caloporteur alors que la vanne distributrice 3 adopte la position illustrée en figure 6 étant prise en entrée du modèle estimant, tandis que le système adopte de nouveau la configuration illustrée en figure 5, la température de fluide caloporteur en sortie du moteur

15.

[00129] En effet, dans la configuration illustrée en figure 5, la vanne distributrice 3 occupe une position telle que le moteur 15 thermique est privé de toute mesure directe de sa température par une sonde de température de fluide caloporteur, car la première sonde de température 2 est délocalisée hors du boîtier 7 de sortie et positionnée sur la troisième boucle 13 comprenant l’aérotherme 1 dissociée de la première boucle 9 du moteur 15 thermique et n’est alors pas sollicitée par un débit de fluide caloporteur.

[00130] L’information transmise par la première sonde de température 2 n’est alors pas prise en compte dans cette configuration. Il est toutefois également possible dans cette configuration d’estimer la température de fluide caloporteur en sortie du moteur 15, à partir des mêmes leviers que ceux mis en œuvre pour estimer la température de fluide caloporteur en sortie du moteur 15 alors que le système adopte la configuration illustrée en figure 4.

[00131] La figure 6 illustre la configuration prise par le système, le moteur 15 thermique étant à feu mais froid, pour partager les calories relaxées entre les fonctions de chauffage du moteur 15 et de l’habitacle, le système occupant précédemment l’une des configurations illustrées aux figures 4 et 5.

[00132] Dans cette configuration, la pompe principale 10 du moteur 15 thermique est entraînée par le moteur 15 et débitante et aspire le fluide caloporteur en sortie de l’aérotherme 1 et de la source de chaleur 8 additionnelle, et la vanne distributrice 3 oriente le fluide caloporteur refoulé en sortie du moteur 15 dans la troisième boucle 13 en entrée de l’aérotherme 1 et de la source de chaleur 8.

[00133] En particulier, la pompe à fluide additionnelle 4 électrique est préférentiellement désactivée mais peut être temporairement activée pour favoriser le déstockage des calories en sortie de la source de chaleur 8. La position prise par la vanne distributrice 3 permet de mesurer, par la première sonde de température 2 de fluide caloporteur, la température de fluide caloporteur en sortie du moteur 15 thermique. Le clapet pressostatique 6 peut être ouvert ou fermé selon les conditions de pression à ses bornes.

[00134] La configuration illustrée à la figure 7 rétablit la circulation conventionnelle du fluide caloporteur au sein du circuit de refroidissement et notamment au sein du moteur 15 thermique et de l’aérotherme 1 alors que le thermostat 16 dans le boîtier 7 est fermé, le moteur 15 thermique est à feu et à une température suffisante pour assurer le chauffage de l’habitacle, en phase de convergence thermique de l’habitacle ou en phase de maintien du confort thermique dans l’habitacle. Dans cette configuration, la pompe principale 10 du moteur 15 thermique est entraînée par le moteur 15 et débitante et aspire le fluide caloporteur en sortie de l’aérotherme 1.

[00135] La source de chaleur 8 a alors relaxé l’ensemble des calories précédemment stockées : elle est inactive. La vanne distributrice 3 ferme par conséquent la portion commune 12 aux deuxième et troisième boucles 11, 13 où sont implantés la pompe à fluide additionnelle 4 électrique qui est donc désactivée, la source de chaleur 8 et la deuxième sonde de température 2a de fluide caloporteur dont l’information, non pertinente puisque alors non placée dans un débit de flux caloporteur, n’est pas prise en compte tant que le système adopte cette configuration.

[00136] La vanne distributrice 3 oriente le fluide caloporteur refoulé en sortie du moteur 15 dans la troisième boucle 13 en entrée de l’aérotherme 1. Dans cette configuration, la première sonde de température 2 de fluide caloporteur mesure la température de fluide caloporteur en sortie du moteur 15 thermique grâce à la position prise par la vanne distributrice 3. Le clapet pressostatique 6 peut être ouvert ou fermé selon les conditions de pression à ses bornes.

[00137] La figure 8 illustre la configuration prise par le système pour régénérer le stockage de chaleur au sein de la source de chaleur 8 en tant que stockeur alors que le moteur 15 est à feu. Ce stockage est réalisé alors qu’est terminée la montée en température du moteur 15 thermique sur le fluide caloporteur et sur son huile de lubrification, que son thermostat 16 dans le boîtier 7 est ouvert, en régulation thermique, avec de faibles ouvertures de 0.5 à 3mm, ou en phase de refroidissement important du moteur 15 thermique, avec une ouverture du thermostat 16 au-delà de 5mm.

[00138] La convergence du confort thermique, en mode chauffage, dans l’habitacle est aussi terminée. La puissance thermique requise pour assurer le maintien d’une consigne de température d’air dans l’habitacle est bien plus faible que celle nécessaire pour en assurer la convergence.

[00139] Dans ces conditions, le stockage de calories s’effectue sans interférer avec les phases de montée en température de la chaîne de traction, et en particulier avec l’amorçage des organes de dépollution, le traitement des émissions polluantes et la réduction de la consommation, et de montée en température de l’habitacle. L’excédent de puissance thermique disponible en sortie du moteur peut donc être consacré à régénérer le stockeur 8 thermique.

[00140] La vanne distributrice 3 adopte donc une position autorisant le fluide caloporteur chaud en sortie du moteur 15 thermique à traverser à la fois l’aérotherme 1, afin d’assurer le maintien de l’ambiance thermique, en mode chauffage, dans l’habitacle et, ce faisant, la première sonde de température 2 de fluide caloporteur mesure la température de fluide caloporteur en sortie du moteur 15 ainsi que le stockeur 8 de chaleur pour le régénérer, la pompe à fluide additionnelle 4 électrique étant alors préférentiellement inactive.

[00141] II est possible de connaître l’état de charge en cours du stockeur 8 de chaleur, en tenant compte de la température du fluide caloporteur en sortie du moteur 15 thermique, mesurée par la première sonde de température 2 de fluide caloporteur, s’agissant également de la température du fluide en entrée du stockeur 8, et de la température du fluide en sortie du stockeur 8, mesurée par la deuxième sonde de température 2a de fluide caloporteur après l’activation de la pompe à fluide additionnelle 4 électrique et avant le début de relaxation de calories par le stockeur ou activation du réchauffeur.

[00142] II peut être aussi tenu compte du point de fonctionnement du moteur 15 thermique comme précédemment mentionné, de la position de la vanne distributrice 3 et de la commande de fonctionnement de la pompe à fluide additionnelle 4 électrique, soit à deux états, soit proportionnelle. D’autres caractéristiques physiques du circuit caloporteur, connues et jugées utiles par l’homme du métier, telles que les volumes de fluide caloporteur alors impliqués dans les différentes branches du circuit caloporteur peuvent être aussi prises en compte.

[00143] En variante, le système acquiert l’expression du besoin de chauffage de l’habitacle et/ou de désembuage, exprimé notamment en fonction de la température ambiante extérieure, de la consigne de température air dans l’habitacle, de la commande de pulseur d’air et de distribution d’air dans l’habitacle et de la température de fluide caloporteur en sortie du moteur 15. Par exemple, si le système identifie par ces informations qu’un chauffage habitacle n’est pas nécessaire, notamment l’été par ambiance extérieure chaude, priorité est donnée au stockage de chaleur, préférentiellement sans changer la position de la vanne distributrice 3.

[00144] Ceci est fait a contrario de la configuration qui va être illustrée en figure 9, pour ne pas perdre la mesure de la température du fluide en sortie du moteur 15 thermique par la première sonde de température 2 de fluide caloporteur, mais alors en activant la pompe à fluide additionnelle 4 électrique afin d’augmenter le débit de fluide traversant le stockeur 8 au détriment du débit de fluide caloporteur traversant l’aérotherme 1, en s’assurant toutefois qu’un débit minimal s’écoule dans cette boucle du circuit, suffisant pour thermosensibiliser convenablement la première sonde de température 2 de fluide caloporteur.

[00145] A contrario, selon un autre exemple, si pendant la phase de stockage thermique telle qu’illustrée en figure 8, est identifié un besoin de chauffage habitacle plus important, par exemple le désembuage, le maintien du confort thermique alors que le moteur 15 thermique est durablement au régime de ralenti ou sort d’une phase d’arrêt durant laquelle il a été coupé, le stockage thermique est alors interrompu pour donner la priorité à la satisfaction du besoin de chauffage habitacle.

[00146] Le système adopte alors temporairement la configuration illustrée en figure 4 pour faire plus rapidement converger la fourniture de calories en entrée de l’aérotherme 1 au besoin, puis plus durablement la configuration illustrée en figure 7.

[00147] En variante, si le trajet en cours ou à venir est connu à l’avance, par exemple via la programmation du parcours via un système de géo positionnement par satellite, il est déterminé le début de la phase de stockage de chaleur afin que la phase se termine préférentiellement avant la fin du trajet pour, le moteur 15 étant coupé, ne pas dépenser d’énergie par activation de la pompe électrique 4, par consommation électrique des calculateurs, de la vanne distributrice 3 et des capteurs. Si ce n’est pas possible, le système adopte la configuration illustrée par la figure 9 qui permet de régénérer le stockeur 8 thermique moteur 15 chaud non à feu.

[00148] Cette configuration met à profit la capacité thermique de l’ensemble du circuit caloporteur et en particulier l’enthalpie stockée au sein du moteur 15 thermique, à travers ses masses thermiques, qui vient d’être coupé alors qu’il fonctionnait à chaud, pour régénérer tout ou partie du stockeur de chaleur 8.

[00149] Dans cette configuration, la température du fluide en sortie du moteur 15 thermique, mesurée par la première sonde de température 2 de fluide caloporteur, au moment de la coupure du moteur 15 thermique, est mémorisée. Le thermostat 16, soit naturellement, via son seuil de début d’ouverture, soit par pilotage s’il s’agit d’un thermostat 16 piloté, est préférentiellement fermé.

[00150] Si les conditions thermiques au sein du moteur 15 à combustion interne au moment de la coupure moteur 15 ne le permettent pas, il est préférentiellement admis d’attendre la refermeture du thermostat 16 afin de s’affranchir d’une circulation de fluide dans le radiateur, le thermostat 16 étant alors ouvert, ce qui cause une perte des calories pour la fonction de stockage puisqu’elles sont alors dissipées à l’environnement sous capot à travers le radiateur.

[00151] Si une post-ventilation du moteur 15 thermique et de l’environnement sous capot et sous caisse est requise, elle a la priorité par rapport à la régénération du stockeur 8 qui n’intervient alors que dès la fermeture du thermostat 16, donc après la fin de phase de post-ventilation. La vanne distributrice 3 bascule dans la position illustrée en figure 9, désolidarisant l’aérotherme 1 du circuit caloporteur pour s’affranchir des déperditions thermiques qui y auraient lieu.

[00152] La pompe principale 10 du moteur 15 thermique est coupée, sauf si cette pompe principale 10 fonctionne, par exemple si elle est électrique, pour post-refroidir le moteur 15 thermique ou une partie de celui-ci, comme par exemple un carter de turbine de turbocompresseur. Dans ce cas, si le débit de fluide caloporteur au sein du circuit est suffisant, alors l’activation de la pompe à fluide additionnelle 4 électrique peut être inhibée. Le clapet pressostatique 6 est naturellement en position fermée et inhibe ainsi toute circulation parasite en dérivation de l’interne du moteur 15 thermique. Le fluide caloporteur traverse ainsi l’exhaustivité du carter-cylindres et de la culasse pour en extraire les calories. La température du fluide en sortie du réchauffeur 8 et donc en entrée du moteur 15 thermique est mesurée par la deuxième sonde de température 2a de fluide caloporteur.

[00153] Dans le cadre de la configuration illustrée à la figure 9, la première sonde de température 2 de fluide caloporteur, délocalisée hors du boîtier 7 de sortie et relocalisée sur le circuit aérotherme 1, en aval de la vanne distributrice 3, n’est irriguée par aucun flux de fluide caloporteur, de par la position prise par la vanne distributrice 3, qui isole alors du reste du circuit caloporteur la troisième boucle 13 comprenant l’aérotherme 1. Ceci est également le cas dans les configurations illustrées aux figures 1 et 5. L’information que transmet la première sonde de température 2 n’est alors pas prise en compte dans cette configuration.

[00154] Cette configuration de régénération du stockeur 8 avec le moteur 15 non à feu est maintenue jusqu’à ce que soit vérifié qu’il n’est plus énergétiquement pertinent de stocker les calories présentes dans le moteur 15 thermique et son circuit caloporteur, ceci pouvant être déterminé par exemple par calibration, ou par une durée maximale écoulée depuis la coupure du moteur 15 thermique, notamment afin que la consommation électrique de toutes les fonctions nécessaires à l’accomplissement de cette tâche ne sollicitent pas excessivement les batteries de servitude ou de traction, afin de préserver la capacité de démarrage du moteur 15 thermique et de la chaîne de traction après un temps de stationnement long.

[00155] Généralement, la vanne distributrice 3 peut être de type électrovanne par solénoïde et translation d’un obturateur, mais plus préférentiellement elle consiste en une partie mobile mise en rotation par un petit moteur électrique dans un corps où sont pratiqués des conduits par lesquels s’écoule le fluide caloporteur selon la configuration adoptée par la vanne 3. La transition entre ces configurations s’effectue contre un ressort de rappel permettant lors d’une défaillance, notamment de la vanne 3 ou de son alimentation électrique, de la ramener dans une position de repos rétablissant la configuration conventionnelle du circuit caloporteur, telle qu’illustrée en figure 7.

[00156] Cette variante nécessite toutefois un moteur électrique suffisamment puissant pour vaincre le couple résistif généré par le ressort de rappel lorsque la vanne distributrice 3 occupe une configuration différente, plus volumineux pour assurer le refroidissement de son bobinage, et avec une consommation de courant importante afin de maintenir la vanne dans la configuration souhaitée. En variante préférentielle, la vanne distributrice 3 présente les quatre positions stables illustrées aux figures 1 à 9, la transition entre ces positions s’effectuant d’abord avec deux niveaux de courant, ensuite en inversant la polarité de la commande, pour ainsi obtenir les quatre positions.

[00157] L’inversion de la polarité de la commande s’effectue soit directement par le calculateur, soit par une électronique intégrée à la vanne distributrice 3 alors également munie d’un capteur de position. Cette variante permet de s’affranchir d’une consommation de courant inutile pour maintenir la vanne distributrice 3 dans une position différente de celle de repos et permet de recourir ainsi à un moteur électrique de volume restreint.

[00158] Enfin, l’agencement de la partie mobile de la vanne distributrice 3 dans son corps permet de s’affranchir de toute surpression de fluide dans le circuit caloporteur pouvant être générée par les positions intermédiaires prises par la partie mobile lors de sa rotation dans le corps de la vanne 3 ou lors d’un éventuel grippage de la partie mobile dans le corps. Cet agencement peut s’effectuer via le recouvrement des conduits pratiqués dans le corps de la vanne distributrice 3, par sa partie mobile, en laissant toujours s’écouler le fluide en entrée et en sortie de la vanne distributrice 3.

[00159] D’autre part, la pompe principale 10 du moteur 15 à combustion pourrait, avec les avantages déjà connus pour le moteur 15 thermique, être électrique et non accolée au moteur 15 au lieu de lui être attelée et de n’être entraînée que lorsque le moteur 15 tourne. Cette opportunité ne permet pas de s’affranchir de la pompe à fluide additionnelle 4 électrique sur le circuit en amont du réchauffeur 8, car sinon le préconditionnement thermique de l’habitacle seul est impossible, à moins d’implanter la pompe principale 10 dissociée du moteur 15 thermique et de mettre en dérivation le moteur 15 thermique pour préconditionner thermiquement l’habitacle. Cela nécessite alors une conduite supplémentaire pour réaliser cette dérivation et également de le piloter avec une vanne pour rétablir la communication avec le moteur 15 thermique quand nécessaire. L’opération n’est ainsi économiquement pas rentable compte-tenu de l’implantation.

[00160] En variante, la pompe à fluide additionnelle 4 électrique peut être toujours activée en premier, tant que c’est toutefois nécessaire, lorsqu’on requiert la réalisation d’une des configurations décrites précédemment, notamment en lien avec la position associée de la vanne distributrice 3 et plus spécifiquement avant le début de relaxation de calories par la source de chaleur 8 additionnelle, ceci notamment afin d’homogénéiser les températures dans les différents composants du circuit caloporteur alors constitué par la vanne distributrice 3 et aussi afin de rafraîchir les sondes de température de fluide caloporteur.

[00161] Lors du basculement d’une configuration à l’autre, la pompe à fluide additionnelle 4 électrique et/ou la source de chaleur 8 additionnelle peuvent rester actifs afin d’augmenter le débit dans la troisième boucle 13 de l’aérotherme 1 s’il s’avère insuffisant et/ou de continuer à chauffer le fluide en entrée aérotherme 1 afin de ne pas provoquer de coup de froid non désiré par l'arrivée en entrée aérotherme 1, lors du basculement, du fluide plus froid issu du moteur 15.

[00162] L’invention n’est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n’ont été donnés qu’à titre d’exemples.

Claims

Revendications :

1. Procédé de régulation thermique d’un groupe motopropulseur, le procédé assurant au moins un préchauffage ou un chauffage d’au moins un moteur (15) thermique ou d’au moins un élément auxiliaire (1) du groupe motopropulseur, le moteur (15) étant refroidi en fonctionnement par un premier flux de fluide caloporteur, caractérisé en ce qu’une circulation d’un deuxième flux de fluide caloporteur au moins pour le moteur (15) encore non à feu ou l’élément auxiliaire (1) est créée, la circulation du premier flux de fluide caloporteur étant suspendue tant qu’un seuil minimal de pression au moins fonction d’un régime minimal de rotation du moteur (15) n’est pas franchi, le chauffage du moteur (15) thermique ou de l’élément auxiliaire (1) étant seulement assuré par le deuxième flux de fluide passant par une source de chaleur (8) additionnelle délivrant des calories dans le deuxième flux.
2. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le préchauffage ou chauffage se fait simultanément ou en alternance sur l’élément auxiliaire (1) du groupe motopropulseur et le moteur (15) thermique, le deuxième flux étant partagé en deux sous-flux en dérivation l’un de l’autre pour respectivement le moteur (15) thermique et l’élément auxiliaire (1 ) dans le cas d’un préchauffage ou chauffage simultané.
3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel l’élément auxiliaire est un aérotherme (1) pour le chauffage d’un habitacle de véhicule automobile.
4. Groupe motopropulseur comprenant un moteur (15) thermique et un circuit de fluide caloporteur comportant un boîtier (7) de sortie d’un fluide caloporteur présentant une première boucle (9) de fluide avec une conduite d’entrée débouchant directement dans le moteur (15) et une conduite de sortie de retour vers le boîtier (7), et une deuxième boucle (11) de fluide partant du boîtier (7) et débouchant dans la conduite d’entrée dans le moteur (15), la deuxième boucle (11) intégrant une source de chaleur (8) additionnelle délivrant des calories dans le fluide en circulation de la deuxième boucle (11), caractérisé en ce que le boîtier (7) de sortie loge un clapet pressostatique (6) inhibant toute circulation de fluide caloporteur dans la conduite d’entrée de la première boucle (9) et en ce que la deuxième boucle (11) comprend une pompe à fluide (4).
5. Groupe selon la revendication précédente, lequel comprend une troisième boucle (13) de fluide comprenant une portion commune (12) avec la deuxième boucle (11) qui intègre la source de chaleur (8) additionnelle et la pompe à fluide additionnelle (4) électrique, et montée en dérivation du reste de la deuxième boucle (11) qui est non commun aux deux deuxième et troisième boucles (11, 13), la troisième boucle (13) intégrant une première sonde de température (2) de fluide caloporteur.
6. Groupe selon la revendication précédente, dans lequel une vanne distributrice (3) est positionnée à un piquage de la troisième boucle (13) sur la deuxième boucle (11) en amont de la portion commune (12) aux deux boucles (11, 13) contenant la source de chaleur (8) additionnelle et la pompe à fluide (4), la vanne distributrice (3) ouvrant ou fermant sélectivement une alimentation des deuxième ou troisième boucles (11, 13) ou ouvrant ou fermant sélectivement une alimentation simultanée des deuxième et troisième boucles (11, 13) en provenance du moteur (15).
7. Groupe selon l’une quelconque des revendications 5 ou 6, dans lequel la troisième boucle (13) incorpore un aérotherme (1).
8. Groupe selon l’une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel une deuxième sonde de température (2a) de fluide caloporteur est logée dans la portion commune (12) des deuxième et troisième boucles (11, 13) en aval de la source de chaleur (8) additionnelle et au plus proche de sa sortie en fluide caloporteur.
9. Groupe selon l’une quelconque des revendications 4 à 8, dans lequel la première boucle (9) de fluide comprend une pompe principale (10) de fluide caloporteur et le groupe comprend une quatrième boucle de fluide (14) partant de et revenant au boîtier (7), la quatrième boucle (14) intégrant un radiateur, le boîtier (7) logeant un thermostat (16) fermant ou ouvrant une conduite d’entrée de la quatrième boucle (14) vers le radiateur.
10. Groupe selon l’une quelconque des revendications 4 à 9, dans lequel la source de chaleur (8) additionnelle est au moins un des organes parmi une chaudière, un brûleur à carburant ou à éthanol, une thermistance à coefficient de température positif haute tension ou une résistance électrique chauffante à brancher à une source électrique extérieure ou à alimenter électriquement par une batterie de véhicule, un stockeur par chaleur sensible, latente ou thermochimique.

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