FR3078388A1 - Installation thermique pour moteur a combustion interne a climatisation optimisee par synergie entre ses boucles froide et chaude - Google Patents
Installation thermique pour moteur a combustion interne a climatisation optimisee par synergie entre ses boucles froide et chaude Download PDFInfo
- Publication number
- FR3078388A1 FR3078388A1 FR1851571A FR1851571A FR3078388A1 FR 3078388 A1 FR3078388 A1 FR 3078388A1 FR 1851571 A FR1851571 A FR 1851571A FR 1851571 A FR1851571 A FR 1851571A FR 3078388 A1 FR3078388 A1 FR 3078388A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- branch
- high temperature
- condenser
- fluid
- refrigerant
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 137
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 title description 16
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 150
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 105
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 claims abstract description 53
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 88
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 28
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 18
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 2
- 239000003570 air Substances 0.000 description 112
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 49
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 34
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 23
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 23
- 230000028016 temperature homeostasis Effects 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 7
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 7
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 6
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 5
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 238000007791 dehumidification Methods 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 3
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 2
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B5/00—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
- F25B5/04—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in series
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/32—Cooling devices
- B60H1/3204—Cooling devices using compression
- B60H1/3228—Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations
- B60H1/32281—Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations comprising a single secondary circuit, e.g. at evaporator or condenser side
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/32—Cooling devices
- B60H1/3204—Cooling devices using compression
- B60H1/323—Cooling devices using compression characterised by comprising auxiliary or multiple systems, e.g. plurality of evaporators, or by involving auxiliary cooling devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B6/00—Compression machines, plants or systems, with several condenser circuits
- F25B6/04—Compression machines, plants or systems, with several condenser circuits arranged in series
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
- B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
- B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
- B60H2001/00949—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices comprising additional heating/cooling sources, e.g. second evaporator
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2339/00—Details of evaporators; Details of condensers
- F25B2339/04—Details of condensers
- F25B2339/047—Water-cooled condensers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
Abstract
L'invention porte sur une installation thermique pour un moteur à combustion interne (1) comportant un circuit haute température, comprenant des première et deuxième boucles fluidiques (2b, 5), un circuit frigorigène (6) à fluide réfrigérant comportant un évaporateur (6a) en échange thermique entre le fluide réfrigérant et l'air entrant dans l'habitacle avec un organe de détente du fluide réfrigérant, un compresseur (6b) et un condenseur (6c) de fluide réfrigérant en échange thermique entre le fluide réfrigérant et l'air extérieur, et une branche auxiliaire (7) de fluide caloporteur. Le circuit frigorigène (6) comporte un condenseur auxiliaire (6d) de fluide réfrigérant en échange thermique entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur de la branche auxiliaire (7) et la branche auxiliaire (7) est connexion fluidique avec la deuxième boucle (5) du circuit caloporteur haute température.
Description
[0001] La présente invention concerne une installation thermique pour un moteur à combustion interne, l’installation thermique permettant une climatisation optimisée par synergie entre des boucles froide et chaude que l’installation comporte.
[0002] Une telle installation thermique permet d’assurer, en plus de son rôle de refroidissement du moteur à combustion interne et de ses éléments associés, la climatisation du véhicule automobile, ainsi que d’assurer la mise en température de fonctionnement optimale des éléments associés au moteur à combustion interne, ceci par une synergie entre les boucles froides de fluide réfrigérant et chaude du fluide caloporteur circulant dans l’installation thermique.
[0003] De manière connue, pour un véhicule automobile, une installation thermique de gestion de la température des éléments de propulsion et/ou de traction du véhicule ainsi que de la climatisation de l’habitacle comprend un circuit de refroidissement dit « haute température » à fluide caloporteur comportant un radiateur haute température pour refroidir le fluide ayant traversé le moteur à combustion interne et des premiers éléments associés au moteur à combustion interne, le circuit intégrant une pompe principale de fluide caloporteur et un aérotherme réalisant un échange thermique entre le fluide caloporteur et l’air entrant dans l’habitacle.
[0004] Le circuit haute température comprend une première boucle fluidique chaude reliant le moteur à combustion interne et au moins un élément associé au moteur à combustion interne à un radiateur haute température, et une branche de retour refroidie en sortie du radiateur en direction du moteur à combustion interne. Le circuit haute température comprend aussi une seconde boucle fluidique chaude partant du moteur à combustion interne, traversant un aérotherme et retournant au moteur à combustion interne, ceci essentiellement pour la climatisation de l’habitacle du véhicule automobile.
[0005] Enfin, l’installation thermique comprend un circuit frigorigène à fluide réfrigérant comportant un évaporateur en échange avec l’air entrant dans l’habitacle, un compresseur et un condenseur de fluide réfrigérant en échange avec un air extérieur.
[0006] Le condenseur de fluide réfrigérant et le radiateur haute température, tous deux en échange thermique avec l’air extérieur, font partie d’un système de façade aérothermique disposé en face avant du véhicule automobile qui comprend au moins un groupe moto-ventilateur.
[0007] Une telle installation ne met en oeuvre aucune synergie entre le circuit réfrigérant et le circuit caloporteur haute température dans une installation thermique de la chaîne de traction.
[0008] Une condensation du fluide frigorigène dans le circuit réfrigérant est souvent insuffisante par ambiance extérieure très chaude, notamment due à des entrées d’air extérieur traversant le condenseur de surfaces insuffisantes ou pas assez bien positionnées devant l’échangeur ou bien à des surfaces d’échange thermique avec l’air extérieur insuffisantes. Il est tenté de compenser ces insuffisances par une puissance aéraulique supérieure en recourant au groupe moto-ventilateur.
[0009] En climat chaud, une performance insuffisante de condensation du fluide frigorigène pénalise la prestation de réfrigération de l’habitacle du véhicule et génère différents types d’insatisfaction chez l’utilisateur comme un inconfort thermique, la prestation de climatisation étant inférieure aux attentes, et un inconfort acoustique, avec recours plus fréquents et à des niveaux de régime de rotation plus élevés du groupe motoventilateur, ce qui est source d’émissions sonores, ceci joint à une surconsommation du système de climatisation.
[0010] En climat tempéré, le désembuage de l’habitacle requiert la mise en oeuvre simultanée du circuit réfrigérant afin de déshumidifier l’air de l’habitacle, notamment en activant le compresseur de climatisation, et d’un système de chauffage, soit électrique via des thermistances dont la résistance augmente avec la température sur l’air entrant dans l’habitacle ou soit grâce à un circuit caloporteur fournissant en calories l’aérotherme disposé dans l’habitacle, le circuit caloporteur étant avantageusement la deuxième boucle fluidique haute température du moteur à combustion interne.
[0011] Ce mode de fonctionnement génère dans cette situation de vie une consommation importante d’énergie, d’origine souvent carburant et électrique. Cette consommation est due à l’entraînement du compresseur mécanique par le moteur à combustion interne ou à sa consommation électrique si son entraînement est électrifié, à l’entraînement du groupe moto-ventilateur et du pulseur d’air habitacle, et aux thermistances sur l’air et/ou sur le fluide caloporteur.
[0012] Le problème à la base de la présente invention est, pour un véhicule automobile à moteur à combustion interne, d’assurer une gestion optimale d’une installation thermique à fluide caloporteur et à fluide réfrigérant permettant la gestion thermique du moteur à combustion interne et de ses éléments associés et la climatisation de l’habitacle du véhicule.
[0013] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l’invention une installation thermique pour un moteur à combustion interne dans un véhicule automobile comportant :
• un circuit caloporteur haute température comprenant au moins une pompe à fluide caloporteur haute température, le circuit haute température comprenant :
- une première boucle fluidique reliant, d’une part, une sortie en fluide caloporteur du moteur à combustion interne à une entrée d’un radiateur haute température en échange thermique entre le fluide caloporteur et un air extérieur et, d’autre part, une sortie du radiateur à une entrée du moteur à combustion interne par une branche de retour refroidie,
- une deuxième boucle fluidique qui relie à une entrée du moteur à combustion interne la sortie en fluide caloporteur du moteur à combustion interne, en traversant un aérotherme en échange thermique entre le fluide caloporteur haute température et un air entrant dans un habitacle du véhicule automobile • un circuit frigorigène à fluide réfrigérant comportant un évaporateur en échange thermique entre le fluide réfrigérant et l’air entrant dans l’habitacle avec un organe de détente du fluide réfrigérant, un compresseur et un condenseur de fluide réfrigérant en échange thermique entre le fluide réfrigérant et l’air extérieur, • une branche auxiliaire de fluide caloporteur, caractérisée en ce que le circuit frigorigène comporte un condenseur auxiliaire de fluide réfrigérant en échange thermique entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur de la branche auxiliaire et en ce que la branche auxiliaire est en connexion fluidique avec la deuxième boucle du circuit caloporteur haute température.
[0014] Le condenseur auxiliaire à fluide de refroidissement est raccordé par une boucle de réchauffement respective avec la deuxième boucle fluidique comprenant l’aérotherme pour le chauffage de l’habitacle dans certains cas de vie mais aussi sur la branche comprenant le radiateur haute température de refroidissement du moteur à combustion interne. La chaleur dégagée par la compression du fluide frigorigène et dissipée à travers ce condenseur est judicieusement mise à profit pour le chauffage de l’air habitacle et du moteur à combustion interne si elle est dissipée sur le fluide caloporteur haute température, plutôt que perdue par dissipation à l’air extérieur à travers le condenseur à air conventionnel.
[0015] Afin de refroidir le condenseur à fluide de refroidissement, une partie de la première boucle fluidique du circuit caloporteur haute température, dont le radiateur de refroidissement, est dissociée de ce circuit et forme un circuit caloporteur basse température alors que le thermostat de thermorégulation du moteur à combustion interne est fermé. La dissipation de cette chaleur au circuit caloporteur basse température prodigue le refroidissement du condenseur nécessaire à la réalisation d’une phase de condensation à la place ou, selon les cas de vie, en parallèle de la première au sein du condenseur à air, l’ensemble améliorant la réfrigération de l’habitacle du véhicule par ambiance extérieure chaude.
[0016] Avantageusement, la branche auxiliaire fait partie de la deuxième boucle.
[0017] Avantageusement, la branche auxiliaire présente un premier moyen de connexion fluidique en dérivation avec la première boucle du circuit caloporteur haute température sur la branche de retour en sortie du radiateur haute température.
[0018] Avantageusement, la branche de retour comprend une branche principale en direction du moteur à combustion interne et une branche de dérivation reliant la branche de retour à la première boucle en amont du radiateur haute température, une vanne réalisant la connexion fluidique entre la branche de retour et la branche principale en direction du moteur à combustion interne et/ou la branche de dérivation, de sorte que la vanne obture partiellement ou totalement un passage de fluide caloporteur en provenance de la sortie du radiateur haute température vers l’entrée du radiateur haute température à travers la branche de dérivation ou vers l’entrée du moteur à combustion interne.
[0019] Avantageusement, le premier moyen de connexion fluidique, réalisant l’interconnexion entre la branche de retour en sortie du radiateur haute température et la branche auxiliaire, présente deux entrées et deux sorties, une première entrée étant alimentée par un premier piquage sur la branche de retour et une première sortie débouchant dans un deuxième piquage en retour sur la branche en aval du premier piquage tandis qu’une deuxième entrée est raccordée à la branche auxiliaire et une deuxième sortie débouche dans la branche auxiliaire de retour vers la deuxième boucle fluidique, les première et deuxième sorties étant sélectivement alimentées par les première ou deuxième entrées, une première position de connexion fluidique du fluide caloporteur dans la branche de retour reliant la deuxième entrée à la première sortie.
[0020] Avantageusement, le condenseur auxiliaire de fluide réfrigérant est en échange thermique par la branche auxiliaire avec la deuxième boucle fluidique à fluide caloporteur chaud par un deuxième moyen de connexion fluidique à deux entrées et deux sorties, une première entrée étant alimentée par la deuxième boucle fluidique en amont de l’aérotherme et une première sortie débouchant dans la branche auxiliaire en amont du condenseur auxiliaire ainsi qu’une deuxième entrée alimentée en retour par la branche auxiliaire en aval du condenseur auxiliaire et une deuxième sortie alimentant la deuxième boucle fluidique en amont de l’aérotherme et en aval de la première entrée.
[0021] Un effet technique procuré par le condenseur auxiliaire est de transmettre par climat tempéré et ambiance froide ses calories à l’habitacle à travers l’aérotherme et de prodiguer par climat chaud une puissance de condensation supplémentaire. Le refroidissement du condenseur auxiliaire nécessite son intégration à un circuit caloporteur basse température généré par dissociation du radiateur haute température du circuit caloporteur haute température pour une position fermée d’un thermostat. Il est ainsi obtenu une réduction de la consommation énergétique du chauffage de l’habitacle par climat tempéré et une amélioration drastique de la réfrigération de l’habitacle par climat chaud avec un surcoût modéré du système mis en oeuvre.
[0022] Avantageusement, le condenseur auxiliaire de fluide réfrigérant est monté en dérivation du condenseur de fluide réfrigérant en échange thermique avec l’air extérieur avec une vanne de réfrigération interdisant au moins partiellement le passage du fluide frigorigène vers le condenseur auxiliaire de fluide réfrigérant ou le condenseur de fluide réfrigérant en échange thermique avec l’air extérieur.
[0023] L’invention concerne aussi un procédé de gestion de la température dans une telle installation thermique, caractérisé en ce que la chaleur dissipée dans le condenseur auxiliaire de fluide réfrigérant disposé dans le circuit frigorigène est récupérée pour le chauffage, au travers d’au moins un échangeur de chaleur, de l’air admis dans l’habitacle du véhicule.
[0024] 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 les figures 1 à 6 sont des représentations schématiques de l’installation thermique pour un moteur à combustion interne comportant un circuit caloporteur haute température comportant une première boucle fluidique à fluide caloporteur portant un radiateur haute température, une deuxième boucle fluidique à fluide caloporteur portant un aérotherme, un circuit frigorigène à fluide réfrigérant et une branche auxiliaire de fluide caloporteur selon la présente invention.
[0025] Il 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.
[0026] Dans ce qui va suivre, il est fait référence à toutes les figures prises en combinaison. Quand il est fait référence à une ou des figures spécifiques, ces figures sont à prendre en combinaison avec les autres figures pour la reconnaissance des références numériques désignées.
[0027] Les flèches à proximité et en dehors des conduites indiquent une circulation effective de fluide dans ces conduites selon des situations de vie de l’installation thermique qui sont différentes pour chaque figure.
[0028] En se référant aux figures 1 à 6, la présente invention concerne une installation thermique pour un moteur à combustion interne 1. Le moteur à combustion interne 1 peut comprendre d’autres éléments associés, dont principalement un échangeur de chaleur 12 fluide caloporteur / huile de lubrification du moteur et un échangeur de chaleur 12b intégré au carter de turbine d’un turbocompresseur. D’autres éléments comme un échangeur de chaleur implanté sur la ligne de recirculation des gaz d’échappement, dite ligne RGE, à l’admission d’air du moteur à combustion interne 1 ou sont aussi possibles. Une boîte de vitesses 4 peut présenter un échangeur de chaleur pour gérer la thermique de son huile de lubrification mais ceci n’est pas obligatoire.
[0029] L’installation thermique comprend un circuit caloporteur haute température 2, 5 comprenant au moins une pompe à fluide caloporteur haute température 2a, le circuit haute température comprenant une première boucle fluidique 2 dont, d’une part, une conduite 2b relie une sortie en fluide caloporteur du moteur à combustion interne 1 à une entrée d’un radiateur haute température 2d en échange thermique entre le fluide caloporteur et un air extérieur et dont, d’autre part, une branche de retour 2c refroidie relie une sortie du radiateur 2d à une entrée du moteur à combustion interne 1.
[0030] Le circuit caloporteur comprend aussi une deuxième boucle fluidique 5 qui relie la sortie en fluide caloporteur du moteur à combustion interne 1 à une entrée du moteur 1, en entrée de la pompe à fluide caloporteur 2a, en traversant un aérotherme 5a en échange thermique entre le fluide caloporteur haute température et un air entrant dans un habitacle du véhicule automobile.
[0031] L’installation thermique comprend un circuit frigorigène 6 à fluide réfrigérant comportant un évaporateur 6a en échange thermique entre le fluide réfrigérant et l’air entrant dans l’habitacle avec un organe de détente du fluide réfrigérant, un compresseur 6b et un condenseur 6c de fluide réfrigérant en échange thermique entre le fluide réfrigérant et l’air extérieur. Dans un tel circuit frigorigène 6, le fluide réfrigérant absorbe une chaleur en changeant d’état physique pour se transformer en gaz frigorigène.
[0032] Le radiateur haute température 2d et le condenseur 6c de fluide réfrigérant sont tous deux en échange thermique avec l’air extérieur et peuvent se trouver en face avant du véhicule automobile dans un système de façade aérothermique équipé d’un groupe moto-ventilateur. Il est enfin prévu une branche auxiliaire 7 de fluide caloporteur.
[0033] Selon l’invention, le circuit frigorigène 6 comporte un condenseur auxiliaire 6d de fluide réfrigérant en échange thermique entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur de la branche auxiliaire 7 et la branche auxiliaire 7 est en connexion fluidique avec la deuxième boucle 5 du circuit caloporteur haute température. Ceci est fait par la branche de connexion 7a reliant la branche auxiliaire 7 à un deuxième moyen de connexion 13 qui sera ultérieurement décrit plus précisément.
[0034] La branche auxiliaire 7 peut faire partie de la deuxième boucle 5 et présenter un premier moyen de connexion fluidique 8 en dérivation avec la première boucle 2b du circuit caloporteur haute température 2, 5 sur la branche de retour 2c en sortie du radiateur haute température 2d.
[0035] La figure 1 illustre l’architecture du système de gestion de la température dans une installation thermique de moteur à combustion interne 1 dont le niveau d’électrification maximal concerne le dispositif d’arrêt et de redémarrage automatiques du moteur à combustion interne 1, donc un véhicule non hybride. Le circuit caloporteur haute température constituant le circuit de refroidissement du moteur à combustion interne 1 comprend une boucle de circulation du fluide de refroidissement en interne du moteur à combustion interne 1. Le fluide de refroidissement y est refoulé par une pompe à fluide de refroidissement 2a dédiée, dite principale, attelée au moteur à combustion interne 1 et donc entraînée par la rotation de celui-ci, débrayable ou pas dans certaines situations d’usage du moteur telles par exemple sa montée en température, ou électrique de sorte que la rotation de la pompe ne dépende pas de celle du moteur à combustion interne 1, au sein d’un noyau de fluide interne au carter-cylindres et à la culasse.
[0036] Le fluide caloporteur débouche dans un boîtier de sortie 9 de fluide assurant la distribution du fluide de refroidissement en sortie du moteur vers de possibles différentes branches du circuit caloporteur haute température, en particulier vers un aérotherme 5a de chauffage de l’habitacle par une deuxième boucle fluidique 5 et vers le radiateur haute température 2d de refroidissement par l’air extérieur, par une première boucle fluidique 2, ces deux boucles fluidiques 2 et 5 formant le circuit principal de fluide de refroidissement du moteur 1.
[0037] La répartition du débit de fluide de refroidissement à travers le radiateur haute température 2d est commandé par un thermostat 11, piloté électriquement ou non, par exemple, comme illustré en figure 1, implanté dans le boîtier de sortie 9 de fluide en sortie du moteur ou alternativement à l’aspiration de la pompe 2a de fluide de refroidissement en entrée du moteur 1.
[0038] En variante, la thermorégulation du moteur à combustion interne 1 met en oeuvre au sein du circuit caloporteur haute température 2, 5 un dispositif de régulation thermique électronique, gérant chaque branche du circuit caloporteur haute température et présentant ou non un thermostat, sans changer les portées de la présente invention. La circulation de fluide de refroidissement en interne du moteur s’effectue également, en parallèle du noyau de fluide, à travers l’échangeur 12 fluide caloporteur / huile de lubrification du moteur 1 et l’échangeur de chaleur 12b intégré au carter de turbine du turbocompresseur, en une branche débouchant dans le boîtier de sortie 9 de fluide, en une chambre 9b disposée à l’aspiration de la pompe 12a à fluide de refroidissement.
[0039] Cette branche est dotée d’une pompe 12a à fluide de refroidissement additionnelle, typiquement électrique, permettant, moteur coupé et pompe à fluide de refroidissement principale 2a non tournante, d’assurer une circulation minimale de fluide de refroidissement à travers le carter de turbine afin d’éviter la cokéfaction de l’huile et l’ébullition du fluide de refroidissement haute température et de maintenir le refroidissement des paliers de la turbine.
[0040] Dans la deuxième boucle fluidique 5, l’aérotherme 5a est alimenté par du fluide de refroidissement en sortie du moteur distribué par le boîtier de sortie 9 de fluide, en une chambre 9a disposée directement à la sortie du moteur à combustion interne 1, et restitué à sa sortie en entrée de la pompe à fluide de refroidissement principale 2a. Une boîte de dégazage 17 est disposée sur le circuit afin d’en assurer la pressurisation et le dégazage en fonctionnement : ce dégazage est par exemple assuré depuis la boîte à fluide de refroidissement en entrée du radiateur 2d, de sorte que le fluide de refroidissement arrivant à la boîte de dégazage 17 depuis le radiateur 2d n’en a pas traversé le faisceau et n’a donc pas échangé de calories avec l’air extérieur. En alternative, un second tuyau de dégazage est mis en oeuvre entre le moteur à combustion interne 1 et la boîte de dégazage 17.
[0041] Le circuit frigorigène 6, assurant en boucle fermée la réfrigération de l’habitacle du véhicule, comprend de façon conventionnelle un évaporateur 6a au sein duquel le fluide frigorigène absorbe la chaleur de l’air de l’habitacle en changeant d’état physique, c’est-à-dire en passant en phase gazeuse. Après avoir traversé l'évaporateur 6a, le gaz frigorigène passe dans un détendeur, de type électronique ou thermostatique. En sortie de l’évaporateur 6a, le gaz frigorigène circule dans les canalisations jusqu'à un compresseur 6b dans lequel il est comprimé.
[0042] S’agissant d’une chaîne de traction conventionnelle, le compresseur 6b de climatisation est attelé à la façade accessoires du moteur à combustion interne 1 et entraîné par sa rotation. Le gaz frigorigène haute pression en sortie du compresseur 6b est introduit dans un condenseur 6c au sein duquel le gaz frigorigène cède sa chaleur à l’air extérieur traversant le condenseur 6c grâce à l’avancement du véhicule et/ou au fonctionnement du groupe moto-ventilateur. Ce faisant, le fluide frigorigène change à nouveau d’état physique et repasse en phase liquide.
[0043] Le condenseur 6c intègre un réservoir déshydratant dont la fonction est de séparer les phases liquide et vapeur du fluide frigorigène pour ne libérer du condenseur 6c que la phase liquide du fluide. En sortie du condenseur 6c, le fluide frigorigène s’achemine à travers les canalisations jusqu’à l’évaporateur 6a en traversant au préalable le détendeur.
[0044] A la figure 1, le circuit frigorigène 6 est ici inactif. Le compresseur 6b dit mécanique est alors désactivé, par exemple débrayé de la façade accessoires de sorte que la rotation du moteur à combustion interne 1 n’entraîne pas le compresseur 6b de climatisation en rotation, et un moyen de contournement du condenseur 6c à air, qu’est une vanne réfrigérante 16, occupe une position de repos, par exemple désactivant ce contournement.
[0045] Ainsi le condenseur auxiliaire 6d de fluide réfrigérant en échange thermique avec le fluide caloporteur peut être monté en dérivation du condenseur 6c de fluide réfrigérant en échange thermique avec l’air extérieur, avec la vanne de réfrigération 16 interdisant au moins partiellement le passage du fluide frigorigène vers le condenseur auxiliaire 6d de fluide réfrigérant ou le condenseur 6c de fluide réfrigérant en échange avec l’air extérieur. La vanne de réfrigération 16 peut avoir deux positions d’ouverture et de fermeture respectives pour chacun des deux condenseurs 6c, 6d ou avoir plusieurs positions d’ouverture répartissant le débit entre le condenseur auxiliaire 6d de fluide réfrigérant et le condenseur 6c de fluide réfrigérant en échange avec l’air extérieur.
[0046] Une branche de dérivation 2e peut relier la branche de retour refroidie 2c à la branche chaude 2b en amont du moteur à combustion interne 1, une vanne trois voies 15 interdisant au moins partiellement le passage de fluide vers le radiateur haute température 2d ou vers le moteur 1.
[0047] Pour l’interconnexion de la branche de retour refroidie 2c avec la branche auxiliaire 7, il peut être utilisé un premier moyen de connexion fluidique 8 à deux entrées et deux sorties, ce premier moyen de connexion 8 étant dénommé ci-après aussi vanne basse température. Une première entrée A de ce premier moyen de connexion 8 peut être alimentée par un premier piquage sur une branche principale formant la branche de retour refroidie principale 2c et une première sortie C débouchant dans un deuxième piquage en retour sur la branche principale 2c en aval du premier piquage, tandis qu’une deuxième entrée D peut être raccordée à la branche auxiliaire 7 et une deuxième sortie B peut déboucher dans une branche auxiliaire de retour vers la deuxième boucle fluidique 5. Les première et deuxième sorties sont sélectivement alimentées par les première ou deuxième entrées, une première position de connexion fluidique de réchauffement du fluide caloporteur dans la branche de retour reliant la deuxième entrée à la première sortie.
[0048] Le condenseur auxiliaire 6d de fluide réfrigérant peut être en échange thermique avec la branche auxiliaire 7 raccordée à la deuxième boucle fluidique 5 à fluide caloporteur chaud par un deuxième moyen de connexion 13 fluidique à deux entrées et deux sorties, la deuxième boucle fluidique 5 comportant l’aérotherme 5a. Ce deuxième moyen de connexion 13 fluidique sera aussi dénommé ci-après vanne haute température 13 et peut présenter une première entrée A alimentée par la deuxième boucle fluidique 5 en amont de l’aérotherme 5a et une première sortie C débouchant dans la branche auxiliaire 7 en amont du condenseur auxiliaire 6d. Le deuxième moyen de connexion 13 fluidique peut comporter aussi une deuxième entrée D alimentée en retour par la branche auxiliaire en retour en aval du condenseur auxiliaire 6d et une deuxième sortie B alimentant la deuxième boucle fluidique 5 en amont de l’aérotherme 5a et en aval de la première entrée A.
[0049] Dans cette situation de vie illustrée en figure 1, le thermostat 11 du moteur à combustion interne 1 est fermé, inhibant toute circulation de fluide de refroidissement dans la branche chaude 2b du circuit caloporteur haute température. Le deuxième moyen de connexion 13 fluidique ou vanne haute température 13 de la branche auxiliaire 7 passant par le condenseur 6d à fluide de refroidissement à la deuxième boucle fluidique 5 prend une position de mise en communication des voies A-B et C-D, qui contourne le condenseur 6d car la voie C-D est inactive et qui relie la sortie du fluide de refroidissement du moteur à combustion interne 1 à l’entrée de l’aérotherme 5a car la voie A-B est active.
[0050] Le moteur tournant est alors en phase de montée en température et les calories dissipées par la combustion, les gaz chauds et les frottements sont partiellement dissipées au fluide de refroidissement mis à contribution au sein de l’aérotherme 5a pour réchauffer l’habitacle.
[0051] Bien souvent, cette situation de vie, que le moteur soit ou non tournant, requiert la mise en oeuvre d’une autre source de chauffage, électrique, non représentée aux figures, sous par exemple la forme d’un réchauffeur directement sur l’air entrant dans l’habitacle et qui, dans cette situation de vie, est actif et complète les calories fournies dans le fluide de refroidissement haute température en sortie du moteur à combustion interne 1, insuffisantes pour assurer la prestation de chauffage de l’habitacle.
[0052] Cette configuration propose la possibilité de connecter ou de déconnecter fluidiquement le condenseur 6d à fluide de refroidissement, en vue de la réalisation d’un double étage de condensation, à partir d’une dérivation en sortie du radiateur haute température 2d afin de disposer du fluide de refroidissement le plus froid. Dans un premier temps, lorsque le thermostat 11 du moteur à combustion interne 1 est fermé, le condenseur 6d à fluide de refroidissement est dans les faits connectable par la branche auxiliaire 7 à un circuit caloporteur basse température qui en assure le refroidissement. Lorsque le moteur à combustion interne 1 est en thermorégulation ou en pleine ouverture, le condenseur 6d à fluide de refroidissement se retrouve connecté par la branche auxiliaire 7à la première boucle fluidique 2 de fluide caloporteur haute température sur la branche de retour 2c en sortie du radiateur haute température 2d.
[0053] De par la possibilité de contourner le condenseur 6c à air et le réservoir déshydratant qui lui est d’ordinaire intégré, une première possibilité est de délocaliser ce réservoir sur le circuit frigorigène 6 en aval du raccordement du conduit de contournement du condenseur 6c à air au tuyau de sortie du condenseur 6c à air, permettant d’avoir un réservoir déshydratant toujours en service.
[0054] Or, il est connu de l’état de l’art qu’à l’image de son intégration au condenseur 6c à air, le réservoir déshydratant soit également intégré au condenseur 6d à fluide de refroidissement, par exemple lorsque ce condenseur 6c est le seul échangeur réalisant la condensation du fluide frigorigène. Aussi, afin de ne pas impacter la gestion de la diversité et les processus de fabrication chez les fournisseurs de composants, une deuxième possibilité est d’associer en parallèle d’un condenseur 6c à air intégrant un réservoir déshydratant, un condenseur 6d à fluide de refroidissement intégrant un réservoir déshydratant.
[0055] La figure 2 décrit la constitution du système de gestion de la température dans une installation thermique de moteur à combustion interne 1, mis en oeuvre sur un véhicule thermique, dans un premier mode de fonctionnement tel que le moteur à combustion interne 1 est tournant, afin notamment d’entraîner le compresseur, froid et en phase de montée en température, le thermostat de thermorégulation du moteur à combustion interne est fermé et l’habitacle requiert alors d’être déshumidifié et réchauffé.
[0056] Par climat tempéré, lorsqu’il est nécessaire de déshumidifier l’habitacle, la réfrigération est activée afin d’en assurer la réfrigération, notamment en faisant entraîner le compresseur 6b de climatisation par le moteur à combustion interne 1, et l’évaporateur 6a habitacle est activé via le détendeur afin d'assécher l'air de l'habitacle tout en le réchauffant, par exemple en alimentant un chauffage électrique d’une puissance d’environ 1kW et/ou à travers l’aérotherme 5a de la deuxième boucle fluidique 5 de fluide caloporteur haute température, afin de maintenir une température adaptée dans l'habitacle. Dans ce mode de fonctionnement, le besoin de climatisation est important : elle est activée selon ses modes deux modes simultanément de réfrigération en vue de déshumidification et de chauffage de l’habitacle.
[0057] Conventionnellement, la source de chauffage principale est le moteur à combustion interne 1 qui dissipe les calories dans son fluide de refroidissement. Le moteur à combustion interne 1 étant froid et en phase de montée en température, par exemple lors d’un départ à froid du véhicule, selon l’état de l’art un réchauffeur électrique, par exemple de type thermistances dont la résistance augmente avec la température sur l’air, assiste le moteur à combustion interne 1 pour le réchauffement de l’habitacle. La surconsommation de carburant pour le chauffage de l’habitacle peut alors être significative lorsque le moteur à combustion interne 1 n’est pas dans ses conditions optimales de fonctionnement : pertes par frottement dues à la viscosité de son huile de lubrification et pertes énergétiques aux parois importantes, consommation électrique du réchauffeur. Il est également connu de l’état de l’art des stratégies spécifiques de pilotage du moteur à combustion interne 1 qui en dégrade le rendement afin d’augmenter les pertes thermiques dissipées dans son fluide de refroidissement.
[0058] La réfrigération, alors active afin de déshumidifier l’habitacle, requiert elle aussi une consommation importante de carburant : directe par l’entraînement du compresseur 6b et éventuellement indirecte par l’activation du groupe moto-ventilateur si la puissance aéraulique sur le condenseur 6c à air due à l’avancement du véhicule est insuffisante pour assurer la condensation du fluide frigorigène.
[0059] Selon ce premier mode de fonctionnement, la vanne réfrigérante 16 occupe une position permettant au fluide frigorigène de contourner le condenseur 6c à air en traversant le condenseur auxiliaire 6d à fluide de refroidissement et le conduit de contournement. Le condenseur 6d à fluide de refroidissement est alors déconnecté du circuit basse température ou branche de sortie, c’est-à-dire la branche de retour refroidie 2c comprenant une branche principale en direction du moteur à combustion interne 1 commune avec la boucle de refroidissement 3, ceci jusqu’à la branche de dérivation 2e ramenant le fluide dans la branche chaude 2b d’entrée dans le radiateur haute température 2d.
[0060] Le premier moyen de connexion 8 ou vanne basse température du condenseur 6d à fluide de refroidissement à ce circuit caloporteur basse température peut être disposée au plus près de la sortie du radiateur haute température 2d sur la branche de retour refroidie 2c en sortie du radiateur haute température 2d. Deux piquages d’entrée et de sortie sont connectés respectivement aux voies A et C de la vanne basse température 8 qui prend alors une position de mise en communication de ces voies A et C, faisant contourner le condenseur 6d à fluide de refroidissement par le fluide caloporteur issu du radiateur haute température 2d.
[0061] Le condenseur 6d à fluide de refroidissement, porté par la branche auxiliaire 7 de fluide caloporteur, est fluidiquement connecté à la deuxième boucle fluidique 5 de fluide caloporteur haute température en entrée de l’aérotherme 5a : la vanne haute température 13 prend une position de mise en communication de ses voies A-C et B-D qui autorise la traversée du condenseur 6d à fluide de refroidissement par le fluide de refroidissement haute température sortant du moteur à combustion interne 1 et dirigé par son boîtier de sortie 9 de fluide en sortie de la chambre 9a dans les circuits 5 puis 7a avec les voies A et C actives, en amont de celui-ci, et le retour du fluide de refroidissement haute température sortant du condenseur 6d à fluide de refroidissement à l’entrée de l’aérotherme 5a avec les voies B et D actives.
[0062] Plus particulièrement, le circuit de connexion fluidique du condenseur 6d à fluide de refroidissement aux circuits caloporteurs basse température en sortie du radiateur 2d et deuxième boucle fluidique 5 haute température, en plus des vannes basse température 8 et haute température 13 associées, comprend deux clapets anti-retour 14.
[0063] Un clapet dit clapet basse température est situé sur le conduit de sortie du condenseur 6d à fluide de refroidissement vers la deuxième entrée D de la vanne basse température 8 et un autre clapet dit haute température est situé en aval de la première sortie C de la vanne haute température 13 sur la branche de fluide caloporteur 7a.
[0064] Le circuit de connexion fluidique du condenseur 6d à fluide de refroidissement comprend également une pompe à fluide de refroidissement additionnelle, judicieusement implantée sur la branche auxiliaire 7 de fluide caloporteur afin d’être opérationnelle dans différents modes de fonctionnement.
[0065] En particulier, dans le présent mode de fonctionnement, cette pompe additionnelle, dite pompe du condenseur 6d à fluide de refroidissement, peut être activée afin d’assister, moteur tournant, sa pompe à fluide de refroidissement principale 2a dans la fourniture du fluide de refroidissement nécessaire à travers la branche auxiliaire 7 et la deuxième boucle fluidique 5, associant le condenseur 6d à fluide de refroidissement, mais aussi moteur à l’arrêt, notamment en phase arrêt de la fonction d’arrêt et démarrage automatiques, afin d’exploiter la capacité thermique du moteur à combustion interne 1 et de sa deuxième boucle fluidique 5 haute température pour fournir à l’aérotherme 5a les calories résiduelles qui y sont stockées et assurer temporairement par ce seul biais le chauffage de l’habitacle, le moteur à combustion interne 1 étant stoppé avec aucune production de chaleur par sa combustion ni entraînement du compresseur.
[0066] La position alors prise par la vanne haute température 13 communique en amont du clapet 14 haute température la pression de la deuxième boucle fluidique 5 haute température en sortie du moteur à combustion interne 1, éventuellement assistée par l’aspiration prodiguée par la pompe du condenseur 6d à fluide de refroidissement si elle est activée, qui fait se soulever de son siège la partie mobile du clapet 14 haute température, libérant le passage du fluide de refroidissement haute température à travers le clapet 14 haute température. Dans le même temps, les positions prises par les vannes haute température 13 et basse température 8 plaquent sur son siège respectif la partie mobile du clapet 14 basse température, obstruant le passage du fluide de refroidissement haute température à travers le clapet 14 basse température et la voie B-D de la vanne basse température 8.
[0067] Sans cette obstruction, le fluide de refroidissement haute température aurait contourné le condenseur 6d à fluide de refroidissement en traversant la voie B-D de la vanne basse température 8 et serait retourné en entrée de l’aérotherme 5a par la voie B-D de la vanne haute température 13 sans traverser le condenseur 6d à fluide de refroidissement.
[0068] Ainsi, la fermeture du clapet 14 basse température force le fluide de refroidissement haute température issu du clapet 14 haute température à traverser le condenseur 6d à fluide de refroidissement, à l’issue duquel la pression du fluide de refroidissement haute température, compte tenu de la perte de charge du condenseur 6d à fluide de refroidissement, est insuffisante pour lui permettre de traverser la voie B-D de la vanne basse température 8 et de soulever de son siège la partie mobile du clapet 14 basse température.
[0069] Le fluide de refroidissement haute température est ainsi forcé de traverser la voie B-D de la vanne haute température 13 et l’aérotherme 5a dont l’entrée est alors connectée fluidiquement à la sortie du condenseur 6d à fluide de refroidissement grâce à la position prise par la vanne haute température 13 dont les voies B et D sont actives.
[0070] Ainsi, le contournement du condenseur 6c à air par le fluide frigorigène grâce à la position prise par la vanne réfrigérante 16 force la condensation du fluide frigorigène dans le condenseur 6d à fluide de refroidissement.
[0071] La condensation du fluide frigorigène se déroule dans le condenseur 6d à fluide de refroidissement plutôt que dans le condenseur 6c à air. Sur une plage de température extérieure de 0°C à 20°C, la condensation se fait aclusivement au sein du condenseur 6d à fluide de refroidissement du fait du besoin de chauffage important dans l’habitacle avec besoin de condensation faible. La condensation du fluide frigorigène s’effectue au sein des condenseurs 6d à fluide de refroidissement puis à air 6c pour une température extérieure supérieure à 20 °C environ, avec alors un besoin de chauffage plus faible dans l’habitacle et un besoin de condensation plus important.
[0072] La chaleur issue du travail de compression du fluide frigorigène au sein du compresseur 6b est alors au moins partiellement récupérée dans le fluide de refroidissement haute température traversant le condenseur 6d à fluide de refroidissement plutôt qu’elle ne soit inutilement évacuée à l’air extérieur, d’autant plus que cette chaleur est alors utile pour réchauffer l’habitacle à travers l’aérotherme 5a.
[0073] Ce faisant, l’énergie n’est plus gaspillée et le dispositif mis en oeuvre assure la déshumidification de l’habitacle à travers l’évaporateur 6a et le chauffage au moins partiel de l’habitacle via le condenseur 6d à fluide de refroidissement. En effet, les calories ainsi récupérées permettent de réduire voire d’annuler, selon les conditions extérieures, le besoin de chauffage et les calories ainsi récupérées, la consommation électrique du chauffage réalisé par le réchauffeur sur l’air et donc de réduire la consommation du véhicule dans cette situation de vie.
[0074] Dans le même temps, le fluide de refroidissement haute température provenant de la sortie du moteur à combustion interne 1, à l’issue de la deuxième boucle fluidique 5, assure le refroidissement du condenseur 6d à fluide de refroidissement, comme le fait conventionnellement l’air extérieur pour le condenseur 6c à air, mais sans qu’il soit ici nécessaire d’activer le groupe moto-ventilateur si l’avancement du véhicule est insuffisant pour ventiler le condenseur 6c à air.
[0075] Il s’ensuit une réduction de la consommation électrique et une nouvelle contribution à la réduction de la consommation du véhicule dans cette situation de vie, la consommation électrique d’un groupe moto-ventilateur, même à vitesse réduite, restant supérieure à celle de la pompe du condenseur 6d à fluide de refroidissement assurant le débit de fluide de refroidissement nécessaire à la même condensation du fluide frigorigène, la masse volumique et la capacité calorifique du fluide de refroidissement étant, en vue d’un échange convectif, plus intéressantes que celles de l’air extérieur, et ce d’autant plus que dans ce mode de fonctionnement le débit de fluide de refroidissement haute température propulsé par la seule pompe à fluide de refroidissement principale 2a du moteur à combustion interne 1 peut être suffisant sans nécessiter le recours à la pompe du condenseur 6d à fluide de refroidissement.
[0076] Enfin, les calories résiduelles absorbées par le fluide de refroidissement haute température de la deuxième boucle fluidique 5 et non dissipées à l’air habitacle à travers l’aérotherme 5a, restent disponibles pour réchauffer le moteur à combustion interne 1 lors de sa traversée par le fluide de refroidissement haute température à la sortie de l’aérotherme 5a lorsque, comme représenté en figure 2, le moteur à combustion interne 1 est connecté à la deuxième boucle fluidique 5 haute température ainsi formée en une boucle dite « longue >> constituée de l’association, en série et dans cet ordre, du condenseur 6d à fluide de refroidissement et de l’aérotherme 5a. Le fluide de refroidissement haute température assure ainsi le refroidissement du condenseur 6d à fluide de refroidissement à travers les échangeurs que constituent l’aérotherme 5a et le moteur à combustion interne 1.
[0077] Le moteur à combustion interne 1, réchauffé par les calories résiduelles dans le fluide de refroidissement haute température non dissipées à l’air habitacle à travers l’aérotherme 5a, est ainsi préconditionné thermiquement par le fluide de refroidissement haute température plus chaud qui le traverse, moteur froid, et va moins consommer et émettre de CO2 et d’émissions polluantes lors de son utilisation.
[0078] En variante, le moteur à combustion interne 1 peut être déconnecté de la deuxième boucle fluidique 5 de fluide caloporteur haute température par un ou plusieurs moyens de connexion/déconnexion non représentés : la deuxième boucle fluidique 5 haute température forme alors une boucle dite « courte >> privée du moteur à combustion interne 1. Une telle configuration en boucle courte de la deuxième boucle fluidique 5 haute température ne bénéficie plus des avantages de la boucle longue, dont le réchauffement du moteur à combustion interne 1 par le condenseur 6d à fluide de refroidissement et le refroidissement du condenseur 6d à fluide de refroidissement par le moteur à combustion interne 1, mais présente un volume et une capacité calorifique globaux plus faibles, avantageux pour une montée en température plus rapide de l’air habitacle et un besoin de chauffage plus important.
[0079] Ainsi, dans ce mode de fonctionnement, le moteur à combustion interne 1 étant tournant, la deuxième boucle fluidique 5 haute température étant alors judicieusement en configuration boucle longue, les calories alors apportées par le moteur à combustion interne 1 complètent celles récupérées dans le condenseur 6d à fluide de refroidissement, issues de la compression du fluide frigorigène, pour permettre un chauffage suffisant, en situation de température extérieure jusqu’à environ 3°C avec besoin de déshumidification de l’habitacle, pour s’affranchir totalement de l’activation du réchauffeur électrique de chauffage sur l’air.
[0080] La figure 3 illustre la constitution du système de gestion de la température dans une installation thermique de moteur à combustion interne 1 mis en oeuvre sur un véhicule thermique, dans un deuxième mode de fonctionnement tel que le moteur à combustion interne 1 est tournant, afin notamment d’entraîner le compresseur 6b, froid et en phase de montée en température, le thermostat 11 de thermorégulation du moteur à combustion interne 1 est fermé et l’habitacle requiert alors d’être réfrigéré.
[0081] Dans cette situation de vie, la réfrigération est active afin de réfrigérer l’habitacle et la vanne réfrigérante 16 occupe une position permettant au fluide frigorigène de contourner le condenseur 6c à air en traversant le condenseur 6d à fluide de refroidissement et la dérivation de contournement. Le condenseur 6d à fluide de refroidissement est alors déconnecté de la deuxième boucle fluidique 5 haute température.
[0082] La vanne haute température 13 en tant que deuxième moyen de connexion fluidique, disposée entre le moteur à combustion interne 1 et l’aérotherme 5a, prend une position de mise en communication des voies A-B et C-D qui fait contourner le condenseur 6d à fluide de refroidissement au fluide de refroidissement haute température de la deuxième boucle fluidique 5 car la voie C-D est inactive et le clapet 14 haute température est alors fermé. La vanne haute température 13, par la voie A-B active, dirige le fluide de refroidissement haute température sortant du moteur à combustion interne 1 depuis la chambre 9a de son boîtier de sortie 9 de fluide à travers l’aérotherme 5a.
[0083] Le thermostat 11 étant fermé, la branche chaude 2b de la première boucle fluidique 2 du circuit caloporteur haute température est inactive, que le moteur à combustion interne 1 soit ou non tournant. La non sollicitation par le circuit caloporteur haute température de sa première boucle fluidique 2 portant le radiateur 2d, le thermostat de thermorégulation 11 du moteur à combustion interne 1, dans ce cas positionné au refoulement de la pompe à fluide de refroidissement principale 2a et en sortie moteur 1, étant fermé, exploite la branche radiateur en un circuit caloporteur basse température mettant à profit le radiateur haute température 2d pour refroidir le condenseur 6d à fluide de refroidissement.
[0084] La branche auxiliaire 7 de fluide caloporteur, portant le condenseur 6d à fluide de refroidissement, est connectée par les premier et deuxième moyens de connexion 8, 13 à la première boucle fluidique 2. La vanne basse température 8 prend alors une position de mise en communication de ses voies A-B et C-D qui autorise la traversée du condenseur 6d à fluide de refroidissement par le fluide de refroidissement basse température, une fois la pompe du condenseur 6d à fluide de refroidissement active, en reliant, étant donné que les voies A et B sont actives, la sortie du radiateur haute température 2d à l’entrée du condenseur 6d à fluide de refroidissement. La dérivation est telle que le fluide de refroidissement basse température en sortie du radiateur haute température 2d la traverse en partie, l’autre partie traversant le condenseur 6d à fluide de refroidissement à travers les voies A-B puis C-D de la vanne basse température 8.
[0085] Préférentiellement, la pompe du condenseur 6d à fluide de refroidissement est installée sur la portion commune de la branche auxiliaire 7 de fluide caloporteur connectant le condenseur 6d à fluide de refroidissement au circuit basse température formé de la branche principale en direction du moteur à combustion interne 1 ici commune avec la boucle de refroidissement 3 et le cas échéant, de la branche de dérivation 2b reliant la branche de retour refroidie 2c et à la deuxième boucle fluidique 5 haute température, et de sorte à être mutualisée.
[0086] L’activation de la pompe du condenseur 6d à fluide de refroidissement assure la circulation de fluide de refroidissement basse température au sein du condenseur 6d à fluide de refroidissement. C’est bien cette pompe du condenseur 6d qui, le thermostat 11 du moteur à combustion interne 1 étant fermé, génère la circulation de fluide de refroidissement dans le circuit basse température constitué par la position de la vanne basse température 8. Toutefois, l’implantation de la pompe du condenseur 6d à fluide de refroidissement pourra être sensiblement différente, notamment en fonction de son dimensionnement, sans pour autant sortir du cadre de la présente invention, afin d’assurer alors, dans cette situation de vie, le soulèvement de son siège de la partie mobile du clapet anti-retour 14 basse température.
[0087] Le fluide de refroidissement basse température ne peut contourner le condenseur 6d à fluide de refroidissement via les voies C-D de la vanne haute température 13 puisque le clapet 14 haute température est fermé et le fluide de refroidissement basse température est forcé par l’activation de la pompe du condenseur 6d à traverser le condenseur 6d à fluide de refroidissement, à l’issue duquel le clapet 14 basse température, dont la partie mobile est soulevée de son siège par la pression transmise par la pompe du condenseur 6d à fluide de refroidissement, autorise le retour du fluide de refroidissement basse température, ayant absorbé les calories dissipées à travers le condenseur 6d, sur la branche refroidie de sortie du radiateur haute température 2d à travers les voies C-D de la vanne basse température 8 et l’embout de sortie sur les piquages sur la branche refroidie en sortie du radiateur haute température 2d.
[0088] Une vanne trois voies 15 est disposée en aval d’une branche de dérivation 2e, la branche reliant le boîtier de sortie 9 au radiateur haute température 2d et la vanne trois voies relie la branche de dérivation 2e par son entrée à la branche refroidie en sortie du radiateur haute température 2d, soit dans une première position dans la branche chaude 2b en entrée du radiateur haute température 2d afin de constituer ainsi le circuit caloporteur basse température en y connectant le radiateur haute température 2d, soit dans une deuxième position vers la chambre 9b du boîtier de sortie 9 de fluide vers l’entrée de la pompe à fluide de refroidissement principale 2a du moteur à combustion interne 1 afin de connecter de façon conventionnelle le radiateur haute température 2d à la première boucle fluidique 2 haute température pour assurer thermostat ouvert le refroidissement du moteur à combustion interne 1, soit dans une position intermédiaire entre ces deux positions extrêmes.
[0089] Dans le présent mode de fonctionnement, cette vanne trois voies 15 occupe sa première position et dirige le fluide de refroidissement basse température en sortie du condenseur 6d à fluide de refroidissement et qui y a été réchauffé, à travers le radiateur haute température 2d pour y dissiper à l’air extérieur les calories absorbées à la traversée du condenseur 6d. La vanne basse température 8 communique alors à nouveau l’aspiration de la pompe du condenseur 6d à fluide de refroidissement au fluide de refroidissement basse température en sortie du radiateur haute température 2d à travers la dérivation pratiquée sur la branche refroidie du radiateur haute température 2d et les voies A-B de la vanne basse température 8.
[0090] La vanne trois voies 15 peut être de type électrovanne à solénoïde, ouverte/fermée, occupant uniquement deux positions stables ou proportionnelle, et commandée, par une unité de commande non représentée, en fonction notamment des températures de fluide de refroidissement en entrée et en sortie du moteur à combustion interne 1 et du point de fonctionnement du moteur à combustion interne 1 caractérisé en régime et en charge.
[0091] En variante, la vanne trois voies 15 peut être de type thermostatique, dont l’élément thermosensible est sensibilisé par la température du fluide de refroidissement en sortie du radiateur haute température 2d, que le thermostat de thermorégulation 11 du moteur à combustion interne 1 soit fermé, comme illustré en figure 2 ou ouvert, dont les caractéristiques de température de début et de pleine ouverture et l’implantation sont définies de sorte à ne pas impacter le refroidissement du moteur à combustion interne 1.
[0092] A ce titre, les éléments constitutifs de la vanne thermostatique constituant alors la vanne trois voies 15 seront préférentiellement implantés dans la partie du circuit caloporteur en direction du radiateur haute température 2d et non dans la partie en direction de la chambre 9b du boîtier de sortie 9 de fluide caloporteur, afin de ne pas induire de perte de charge hydrodynamique supplémentaire sur la branche refroidie de sortie du radiateur haute température 2d dans sa configuration conventionnelle entre le radiateur haute température 2d et le retour du fluide de refroidissement haute température à la pompe à fluide de refroidissement principale 2a via la chambre 9b du boîtier de sortie 9 de fluide caloporteur.
[0093] Qu’il s’agisse d’une électrovanne ou d’une vanne thermostatique, la vanne trois voies 15 est conçue de sorte à ce qu’une position intermédiaire entre ses positions extrêmes empêche le fluide de refroidissement haute température issu du moteur à combustion interne 1 lorsque son thermostat est ouvert, de circuler à contresens puis de retourner à la pompe principale 2a via la branche refroidie du radiateur haute température 2d, sans ainsi avoir subi de refroidissement à travers le radiateur haute température 2d qui se trouverait alors contourné.
[0094] Selon une autre variante, la vanne trois voies 15 peut être de type clapet antiretour, de sorte que, d’une part tant que le thermostat de thermorégulation 11 du moteur à combustion interne 1 est fermé, ce clapet anti-retour est ouvert et dirige la totalité du fluide de refroidissement basse température, issu du radiateur haute température 2d et du condenseur 6d à fluide de refroidissement, en entrée du radiateur haute température 2d, fermant ainsi le circuit basse température, et de sorte que, d’autre part, dès l’ouverture du thermostat 11, le passage ainsi libéré au fluide de refroidissement haute température en sortie du moteur à combustion interne 1 à travers la branche chaude 2b en entrée du radiateur haute température 2d transmet la pression du fluide de refroidissement haute température en amont de ce clapet anti-retour dont la partie mobile se trouve alors plaquée contre son siège, provoquant la fermeture du clapet anti-retour et la désactivation du circuit caloporteur basse température qui refait alors à nouveau partie de la première boucle fluidique 2 du circuit caloporteur haute température.
[0095] La fermeture de la vanne trois voies 15 de type clapet anti-retour permet d’empêcher une partie du fluide de refroidissement haute température de circuler à contresens puis de retourner à la pompe principale 2a via la branche refroidie de sortie du radiateur haute température 2d, sans ainsi avoir subi de refroidissement à travers le radiateur haute température 2d qui se trouverait ainsi contourné. Cependant, dans le cas d’un clapet anti-retour, une position intermédiaire entre ses positions extrêmes, fermée ou ouverte, n’est pas permise. En conséquence, le troisième mode de fonctionnement explicité ci-après n’est pas applicable si la vanne trois voies 15 est de type clapet antiretour.
[0096] La figure 4 décrit la constitution du système de gestion de la température dans une installation thermique de moteur à combustion interne 1 mis en oeuvre sur un véhicule thermique alors que la température extérieure est élevée, supérieure à un seuil de température de par exemple 30 °C, dans un troisième mode de fonctionnement tel que le moteur à combustion interne 1 est tournant, afin notamment d’entraîner le compresseur 6b, et chaud, le thermostat de thermorégulation du moteur à combustion interne 1 est ouvert selon un degré d’ouverture modéré et l’habitacle requiert alors d’être réfrigéré.
[0097] Dans ce mode de fonctionnement, le circuit frigorigène 6 est actif afin d’assurer le besoin important de condensation pour réfrigérer l’habitacle du véhicule : le compresseur 6b et l’évaporateur 6a sont opérationnels. La vanne réfrigérante 16 occupe une position permettant de répartir le fluide frigorigène en sortie du compresseur 6b entre le condenseur 6c à air et le condenseur 6d à fluide de refroidissement. La partie du fluide frigorigène traversant le condenseur 6c à air y est conventionnellement condensée par l’air extérieur ventilé par l’avancement du véhicule éventuellement assisté par la mise en oeuvre du groupe moto-ventilateur. L’autre partie du fluide frigorigène traverse le condenseur 6d à fluide de refroidissement pour y être condensé par le débit de fluide de refroidissement haute température le plus froid possible puisque prélevé par la dérivation en sortie du radiateur haute température 2d par la vanne basse température 8. Les deux parties du fluide frigorigène se rejoignent ensuite à l’issue du conduit de contournement, en amont de l’évaporateur 6a et de son détendeur.
[0098] Ainsi, alors que pour le désembuage et les besoins de réfrigération usuels, la condensation au sein du condenseur 6d à fluide de refroidissement est privilégiée, le circuit frigorigène 6 réalise dans ce mode de fonctionnement deux condensations dans deux condenseurs 6c, 6d disposés en parallèle et met donc ici à profit le potentiel de condensation des deux condenseurs 6c, 6d. Ce faisant, la répartition de la condensation entre les deux condenseurs 6c, 6d permet de moindres occurrences de délestage du compresseur 6b de climatisation, aux titres de la priorisation du refroidissement du moteur à combustion interne 1 ou des prestations dynamiques du véhicule, par exemple le décollage en pente ou en altitude du véhicule par ces températures extérieures élevées.
[0099] La répartition de la condensation permet également soit d’augmenter le potentiel de condensation total du circuit frigorigène 6 et donc d’améliorer la performance de la réfrigération de l’habitacle pour des températures extérieures supérieures à par exemple 30 °C, sans augmenter la température d’air extérieuren aval du condenseur 6c à air qui se trouve être la température de l’air en amont du radiateur haute température 2d selon l’architecture de la façade aérothermique en face avant du véhicule, donc sans dégrader le potentiel de refroidissement du moteur à combustion interne 1.
[00100] En alternative, la répartition de la condensation permet de réduire, pour un même potentiel de condensation total du circuit frigorigène 6, le flux thermique à dissiper par le condenseur 6c à air, ce qui réduit d’autant l’occurrence d’enclenchement du groupe motoventilateur et sa sollicitation à un régime de rotation élevé, avec ainsi une réduction de la consommation électrique et des nuisances sonores associées. La température extérieure de l’air en aval du condenseur 6c à air s’en trouve diminuée, augmentant la puissance thermique évacuable par le radiateur haute température 2d.
En effet, le flux d’air de refroidissement en amont du radiateur haute température 2d se trouve être le flux d’air en aval du condenseur 6c à air lorsque ces deux échangeurs sont disposés en série et dans cet ordre selon le sens de circulation de l’air extérieur à travers la calandre et la façade aérothermique du véhicule.
[00101] Dans ce mode de fonctionnement, l’ouverture du thermostat 11 libère le passage au fluide de refroidissement haute température issu du moteur à combustion interne 1 à travers la branche chaude 2b en entrée du radiateur haute température 2d. L’ouverture du thermostat 11 est dans ce mode de fonctionnement partielle, jusqu’à une course d’environ 3mm d’ouverture, la pleine ouverture du thermostat 11 correspondant à une course de 8 à 10mm, de sorte que le besoin de refroidissement du moteur à combustion interne 1 est modéré et que tout le débit traversant le radiateur haute température 2d n’est alors pas entièrement nécessaire. Il est alors permis à la vanne trois voies 15, de type vanne thermostatique ou électrovanne proportionnelle, d’occuper une position intermédiaire entre ses positions extrêmes.
[00102] Après avoir traversé le radiateur haute température 2d et y avoir dissipé à l’air ambiant les calories absorbées à la traversée du moteur à combustion interne 1, une partie du fluide de refroidissement haute température traverse la dérivation en contournant l’accès à travers la vanne basse température 8 qui occupe la position mettant en communication ses voies A-B et C-D vers le condenseur 6d à fluide de refroidissement et retourne en entrée de la pompe à fluide de refroidissement principale 2a du moteur à combustion interne 1 sans traverser le condenseur 6d à fluide de refroidissement.
[00103] Une autre partie du fluide de refroidissement haute température issu du radiateur haute température 2d emprunte la dérivation à travers la vanne basse température 8 vers le condenseur 6d à fluide de refroidissement qu’il traverse pour y prodiguer le refroidissement nécessaire du fluide frigorigène et absorber les calories dissipées au fluide frigorigène par la compression prodiguée par le compresseur 6b.
[00104] Cette disposition de la dérivation permet de prodiguer un refroidissement maximal au moteur à combustion interne 1 tout en maximisant le débit de fluide de refroidissement à travers le condenseur 6d à fluide de refroidissement, alors que la vanne trois voies 15 occupe sa deuxième position extrême. Préférentiellement, la pompe du condenseur 6d à fluide de refroidissement est désactivée si la pression de refoulement et l’aspiration prodiguées par la pompe à fluide de refroidissement principale 2a du moteur à combustion interne 1 sont suffisantes pour assurer un débit minimal de fluide de refroidissement haute température issu du radiateur haute température 2d à travers le condenseur 6d à fluide de refroidissement.
[00105] Si ce débit n’est pas suffisant pour des besoins de condensation élevés, la pompe du condenseur 6d à fluide de refroidissement est activée afin d’augmenter le débit de fluide de refroidissement haute température issu du radiateur haute température 2d traversant le condenseur 6d à fluide de refroidissement et ainsi d’en augmenter le potentiel de refroidissement.
[00106] A l’issue de la dérivation sur la branche refroidie du radiateur, le fluide de refroidissement haute température parvient en entrée de la vanne trois voies 15 qui, occupant une position intermédiaire entre ses positions extrêmes, répartit le fluide de refroidissement haute température issu du radiateur haute température 2d, ayant ou non traversé le condenseur 6d à fluide de refroidissement, entre à la fois, d’une part la branche chaude 2b et le radiateur haute température 2d et d’autre part la chambre 9b du boîtier de sortie 9 de fluide et l’entrée de la pompe à fluide de refroidissement principale 2a du moteur à combustion interne 1.
[00107] La vanne trois voies 15 est alors conçue de sorte que, d’une part la portion de fluide de refroidissement haute température issue du radiateur haute température 2d dirigée à l’entrée de la pompe à fluide de refroidissement principale 2a du moteur à combustion interne 1 augmente et que celle dirigée à nouveau vers le radiateur haute température 2d diminue corrélativement, en fonction notamment de la température du fluide de refroidissement haute température en sortie du moteur à combustion interne 1.
[00108] Plus cette température est élevée et plus la portion de fluide de refroidissement haute température issue du radiateur haute température 2d dirigée à l’entrée de la pompe à fluide de refroidissement principale 2a du moteur à combustion interne 1 augmente. Inversement, plus la température du fluide de refroidissement haute température en sortie du moteur à combustion interne 1 est faible et plus le fluide de refroidissement haute température issu du radiateur haute température 2d peut être détourné de l’entrée de la pompe à fluide de refroidissement principale 2a du moteur à combustion interne 1 pour être à nouveau dirigé en entrée du radiateur haute température 2d.
[00109] La vanne trois voies 15 est aussi conçue de sorte que d’autre part une position intermédiaire entre ses positions extrêmes empêche le fluide de refroidissement haute température issu du moteur à combustion interne 1, lorsque son thermostat 11 est ouvert, de circuler à contresens puis de retourner à la pompe principale 2a via la branche refroidie 2c du radiateur haute température 2d, sans ainsi avoir subi de refroidissement à travers le radiateur haute température 2d qui se trouverait ainsi contourné.
[00110] La figure 5 ci-dessus montre l’état pris par le système de gestion de la température dans une installation thermique de moteur à combustion interne 1 du véhicule lorsque, dans ce troisième mode de fonctionnement, la vanne trois voies 15 occupe sa deuxième position extrême. Le point de fonctionnement du moteur à combustion interne 1 étant alors plus sollicitant thermiquement qu’en figure 4, par exemple un remorquage sur autoroute ou en montagne, le moteur à combustion interne 1 requiert un refroidissement plus important et son thermostat 11 est davantage ouvert.
[00111] Il convient alors de dédier tout le débit de fluide de refroidissement issu du radiateur haute température 2d au refroidissement du moteur à combustion interne 1 et la vanne trois voies 15 relie son entrée depuis la branche refroidie du radiateur haute température 2d à sa sortie vers l’entrée de la pompe à fluide de refroidissement principale 2a. Si la vanne trois voies 15 est de type clapet anti-retour, l’état illustré par la figure 5 est celui occupé par ce clapet dès l’ouverture en faible ouverture du thermostat 11, sans permettre de position intermédiaire en fonction notamment du degré d’ouverture du thermostat de thermorégulation 11 du moteur à combustion interne 1.
[00112] En situation exceptionnelle, lorsque le potentiel de refroidissement du condenseur 6d à fluide de refroidissement n’est plus assuré par le fluide de refroidissement haute température en sortie du radiateur haute température 2d, malgré la vanne trois voies 15 en deuxième position et l’activation de la pompe du condenseur 6d à fluide de refroidissement assurant un débit de fluide de refroidissement optimal au sein du condenseur 6d à fluide de refroidissement, si la température du fluide de refroidissement haute température en entrée du condenseur 6d à fluide de refroidissement atteint et dépasse un seuil ne permettant plus la condensation du fluide frigorigène, il est alors préférable de désactiver le condenseur 6d à fluide de refroidissement du circuit frigorigène 6.
[00113] La vanne réfrigérante 16 occupe alors une position de contournement du condenseur 6d à fluide de refroidissement par le fluide frigorigène qui traverse alors intégralement le condenseur 6c à air pour y être condensé, sans traverser le condenseur 6d à fluide de refroidissement. Le circuit frigorigène 6 retrouve alors une configuration conventionnelle à un seul condenseur 6c à air en façade avant du véhicule et l’intégralité de la condensation prend place dans le condenseur 6c ventilé par l’air extérieur via l’avancement du véhicule éventuellement assisté par la mise en oeuvre du groupe motoventilateur.
[00114] Dans ce cas, le condenseur 6d à fluide de refroidissement est alors déconnecté du circuit haute température de refroidissement du moteur à combustion interne 1 en sortie du radiateur haute température 2d : la vanne basse température 8 prend une position de mise en communication des voies A-C et B-D qui contourne le condenseur 6d avec les voies B-D inactives et la pompe du condenseur 6d à fluide de refroidissement est désactivée, ce qui referme le clapet 14 anti-retour basse température. La figure 6 illustre alors la constitution du système de gestion de la température dans une installation thermique de moteur à combustion interne 1 du véhicule.
[00115] Viennent d’être décrits les modes de fonctionnement les plus marquants du système de gestion de la température dans une installation thermique de moteur à combustion interne 1 du véhicule mis en oeuvre dans la présente invention, ces modes de fonctionnement n’étant pas limitatifs.
[00116] Par ailleurs, entrent dans le cadre de la présente invention les configurations telles qu’un des moyens de connexion et de déconnexion fluidique du condenseur 6d à fluide de refroidissement au circuit caloporteur, notamment la vanne basse température 8 et/ou la vanne haute température 13, est absent, par exemple pour des motifs économiques.
[00117] De même, l’ordre de connexion fluidique en sortie du condenseur 6d à fluide de refroidissement de l’aérotherme 5a et du moteur à combustion interne 1 montré en figure 2 peut être différent sans sortir du cadre de la présente invention : en alternative à l’association en série et dans cet ordre : condenseur 6d, aérotherme 5a et moteur à combustion interne 1, toutes les configurations en série, par exemple condenseur 6d à fluide de refroidissement, moteur à combustion interne 1 et aérotherme 5a ou en parallèle, par exemple association en parallèle du moteur à combustion interne 1 et de l’aérotherme 5a en aval du condenseur 6d à fluide de refroidissement s’envisagent, modulo à chaque fois une évolution organique de la connexion fluidique et surtout un ordre de priorité différent des prestations du véhicule associées.
[00118] Chacun des modes de fonctionnement du système de gestion de la température dans une installation thermique de moteur à combustion interne 1 présenté dans la présente demande, peut être mis en œuvre dans tous les cas de vie, en fonction de l’état thermodynamique de chacun des circuits caloporteurs dont le circuit frigorigène 6, de l’état thermique des différents composants, dont le moteur à combustion interne 1, de l’état de l’environnement extérieur, température extérieure, ensoleillement, hygrométrie, etc., des logiques de commande acquérant des informations via différents capteurs pilotant notamment les différents actionneurs évoqués au sein de la présente invention, et d’autres, tels des volets d’entrées d’air pilotés, un thermostat de thermorégulation 11 piloté, des soupapes de décharge de la turbine et du compresseur du turbocompresseur, une position des volets de distribution d’air dans l’habitacle, etc., et enregistrées dans un calculateur dédié ou hébergées dans un ou plusieurs calculateurs assurant d’autres fonctions du véhicule.
[00119] Il peut être également tenu compte des souhaits directement ou indirectement exprimés par l’utilisateur du véhicule, notamment un réglage de la climatisation : chauffage, réfrigération, désembuage et le type de roulage, préconditionnement thermique de l’habitacle, etc.
[00120] Les avantages sont une meilleure autonomie du véhicule par de moindres consommations électrique et carburant pour les climats frais à fortes occurrences, de meilleures performances de réfrigération par climat chaud ou une réduction de la surconsommation de la climatisation à iso prestation pour gain en autonomie par climat chaud.
[00121] D’autres avantages concernent un meilleur désembuage en permettant la recirculation par climat froid d’où une meilleure isolation, de permettre d’accélérer la montée en température du moteur à combustion interne 1 et d’en réduire ainsi la consommation de carburant, par la récupération des calories dissipées par la compression du fluide frigorigène et de diminuer le recours au groupe moto-ventilateur, de sa consommation électrique et des nuisances acoustiques et vibratoires induites.
[00122] L’invention n’est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n’ont été donnés qu’à titre d’exemples. Ainsi, de possibles variantes, par exemple, telles que le deuxième moyen de connexion fluidique 13 du condenseur auxiliaire 6d de fluide réfrigérant, porté par la branche auxiliaire 7 avec la deuxième boucle fluidique 5, est physiquement implanté à proximité du condenseur 6d et du premier moyen de connexion 10 fluidique 8, constituant un même module avec ce condenseur 6d, la vanne basse température 8 et la branche auxiliaire 7, ou telles que les premier et deuxième moyens de connexion fluidique 8, 13 à deux entrées et deux sorties sont remplacés chacun par deux vannes de type ouverte/fermée à une entrée et une sortie, ou encore telles que la connexion fluidique de la branche auxiliaire (7) avec la première boucle (2b) du circuit 15 caloporteur haute température, sur la branche de retour (2c) en sortie du radiateur haute température (2d), est absente, ainsi que la vanne basse température 8 associée, entrent dans le cadre de la présente demande.
Claims (8)
1. Installation thermique pour un moteur à combustion interne (1) comportant :
• un circuit caloporteur haute température (2, 5) comprenant au moins une pompe à fluide caloporteur haute température (2a), le circuit haute température (2) comprenant :
une première boucle fluidique (2b) reliant, d’une part, une sortie en fluide caloporteur du moteur à combustion interne (1) à une entrée d’un radiateur haute température (2d) en échange thermique entre le fluide caloporteur et un air extérieur et, d’autre part, une sortie du radiateur (2d) à une entrée du moteur à combustion interne (1) par une branche de retour (2c) refroidie,
- une deuxième boucle fluidique (5) qui relie la sortie en fluide caloporteur du moteur à combustion interne (1) à une entrée du moteur (1) en traversant un aérotherme (5a) en échange thermique entre le fluide caloporteur haute température et un air entrant dans un habitacle du véhicule automobile • un circuit frigorigène (6) à fluide réfrigérant comportant un évaporateur (6a) en échange thermique entre le fluide réfrigérant et l’air entrant dans l’habitacle avec un organe de détente du fluide réfrigérant, un compresseur (6b) et un condenseur (6c) de fluide réfrigérant en échange thermique entre le fluide réfrigérant et l’air extérieur, • une branche auxiliaire (7) de fluide caloporteur, caractérisée en ce que le circuit frigorigène (6) comporte un condenseur auxiliaire (6d) de fluide réfrigérant en échange thermique entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur de la branche auxiliaire (7) et en ce que la branche auxiliaire (7) est connexion fluidique avec la deuxième boucle (5) du circuit caloporteur haute température (2, 5).
2. Installation thermique selon la revendication 1, dans laquelle la branche auxiliaire (7) fait partie de la deuxième boucle (5).
3. Installation thermique selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la branche auxiliaire (7) présente un premier moyen de connexion fluidique (8) en dérivation avec la première boucle (2b) du circuit caloporteur haute température (2, 5) sur la branche de retour (2c) en sortie du radiateur haute température (2d).
4. Installation thermique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la branche de retour (2c) comprend une branche principale en direction du moteur à combustion interne (1) et une branche de dérivation (2e) reliant la branche de retour (2c) à la première boucle (2b) en amont du radiateur haute température (2d), une vanne (15) réalisant la connexion fluidique entre la branche de retour (2c) et la branche principale en direction du moteur à combustion interne (1) et/ou la branche de dérivation (2e), de sorte que la vanne (15) obture partiellement ou totalement un passage de fluide caloporteur en provenance de la sortie du radiateur haute température (2d) vers l’entrée du radiateur haute température (2d) à travers la branche de dérivation (2e) ou vers l’entrée du moteur à combustion interne (1 ).
5. Installation thermique selon la revendication 3, dans laquelle le premier moyen de connexion fluidique (8), réalisant l’interconnexion entre la branche de retour (2c) en sortie du radiateur haute température (2d) et la branche auxiliaire (7), présente deux entrées et deux sorties, une première entrée (A) étant alimentée par un premier piquage sur la branche de retour (2c) et une première sortie (C) débouchant dans un deuxième piquage en retour sur la branche (2c) en aval du premier piquage, tandis qu’une deuxième entrée (D) est raccordée à la branche auxiliaire (7) et une deuxième sortie (B) débouche dans une branche auxiliaire de retour vers la deuxième boucle fluidique (5), les première et deuxième sorties (C, B) étant sélectivement alimentées par les première ou deuxième entrées (A, D), une première position de connexion fluidique du fluide caloporteur dans la branche de retour reliant la deuxième entrée (D) à la première sortie (C).
6. Installation thermique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le condenseur auxiliaire (6d) de fluide réfrigérant est en échange thermique par la branche auxiliaire (7) avec la deuxième boucle fluidique (5) par un deuxième moyen de connexion fluidique (13) à deux entrées et deux sorties, une première entrée (A) étant alimentée par la deuxième boucle fluidique (5) en amont de l’aérotherme (5a) et une première sortie (C) débouchant dans la branche auxiliaire (7) en amont du condenseur auxiliaire (6d) ainsi qu’une deuxième entrée (D) alimentée en retour par la branche auxiliaire (7) en aval du condenseur auxiliaire (6d) et une deuxième sortie (B) alimentant la deuxième boucle fluidique (5) en amont de l’aérotherme (5a) et en aval de la première entrée (A).
7. Installation thermique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le condenseur auxiliaire (6d) de fluide réfrigérant est monté en dérivation du condenseur (6c) de fluide réfrigérant en échange thermique avec l’air extérieur avec une vanne de réfrigération (16) interdisant au moins partiellement le passage du fluide frigorigène vers le condenseur auxiliaire (6d) de fluide réfrigérant ou le condenseur (6c) de fluide réfrigérant en échange thermique avec l’air extérieur.
5
8. Procédé de gestion de la température dans une installation thermique selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la chaleur dissipée dans le condenseur auxiliaire (6d) de fluide réfrigérant disposé dans le circuit frigorigène (6) est récupérée pour le chauffage, au travers d’au moins un aérotherme (5a), de l’air admis dans l’habitacle du véhicule.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1851571A FR3078388B1 (fr) | 2018-02-23 | 2018-02-23 | Installation thermique pour moteur a combustion interne a climatisation optimisee par synergie entre ses boucles froide et chaude |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1851571 | 2018-02-23 | ||
| FR1851571A FR3078388B1 (fr) | 2018-02-23 | 2018-02-23 | Installation thermique pour moteur a combustion interne a climatisation optimisee par synergie entre ses boucles froide et chaude |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3078388A1 true FR3078388A1 (fr) | 2019-08-30 |
| FR3078388B1 FR3078388B1 (fr) | 2020-07-17 |
Family
ID=62597630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1851571A Active FR3078388B1 (fr) | 2018-02-23 | 2018-02-23 | Installation thermique pour moteur a combustion interne a climatisation optimisee par synergie entre ses boucles froide et chaude |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3078388B1 (fr) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2941173A1 (fr) * | 2009-01-16 | 2010-07-23 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Dispositif de chauffage additionnel a double echangeur, pour une installation de chauffage/climatisation d'un vehicule a moteur |
| FR2983285A1 (fr) * | 2011-11-30 | 2013-05-31 | Valeo Systemes Thermiques | Procede de degivrage d'un dispositif de gestion thermique de vehicule automobile |
| WO2013178498A1 (fr) * | 2012-05-30 | 2013-12-05 | Valeo Systemes Thermiques | Dispositif et procede de conditionnement thermique, notamment de refroidissement, de l'air de suralimentation d'un moteur thermique d'un vehicule automobile |
-
2018
- 2018-02-23 FR FR1851571A patent/FR3078388B1/fr active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2941173A1 (fr) * | 2009-01-16 | 2010-07-23 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Dispositif de chauffage additionnel a double echangeur, pour une installation de chauffage/climatisation d'un vehicule a moteur |
| FR2983285A1 (fr) * | 2011-11-30 | 2013-05-31 | Valeo Systemes Thermiques | Procede de degivrage d'un dispositif de gestion thermique de vehicule automobile |
| WO2013178498A1 (fr) * | 2012-05-30 | 2013-12-05 | Valeo Systemes Thermiques | Dispositif et procede de conditionnement thermique, notamment de refroidissement, de l'air de suralimentation d'un moteur thermique d'un vehicule automobile |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3078388B1 (fr) | 2020-07-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2643643B1 (fr) | Dispositif de conditionnement thermique d'un habitacle de véhicule | |
| EP2791596B1 (fr) | Dispositif de conditionnement thermique d'une chaîne de traction et d'un habitacle de véhicule | |
| EP2817163B1 (fr) | Dispositif de conditionnement thermique d'un habitacle et d'une chaine de traction d'un vehicule | |
| EP2632748B1 (fr) | Dispositif de conditionnement thermique d'une chaîne de traction et d'un habitacle de véhicule | |
| FR2804909A1 (fr) | Equipement de climatisation de vehicule, avec un mode de fonctionnement en pompe a chaleur et/ou en rechauffage | |
| FR2992260A1 (fr) | Ensemble de conditionnement d'un habitacle et d'au moins une unite fonctionnelle d'un vehicule. | |
| FR2834778A1 (fr) | Dispositif de gestion thermique, notamment pour vehicule automobile equipe d'une pile a combustible | |
| FR2780490A1 (fr) | Systeme de reglage de la temperature dans l'habitacle d'un vehicule a moteur electrique | |
| FR2936445A1 (fr) | Systeme de chauffage et climatisation ameliore pour vehicule automobile | |
| EP1282535A1 (fr) | Procede et dispositif de regulation thermique d'un habitacle de vehicule automobile | |
| FR2982355A1 (fr) | Boucle de climatisation pour une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation | |
| FR3080442A1 (fr) | Dispositif de conditionnement thermique pour vehicule automobile | |
| FR2949515A1 (fr) | Equipement de rechauffage d'un fluide d'un organe de vehicule | |
| EP3676516B1 (fr) | Ensemble d'un circuit de refroidissement pour un moteur thermique et une boite de vitesses | |
| WO2012136929A1 (fr) | Vehicule hybride muni d'un systeme de regulation thermique d'une boite de vitesses automatique | |
| WO2012101342A1 (fr) | Installation de chauffage/climatisation à échangeur de chaleur et sous-refroidisseur externes pour augmenter les puissances de chauffage et de réfrigération | |
| FR3063936A1 (fr) | Procede et installation pour la regulation thermique d'une chaine de traction electrique d'un vehicule | |
| FR3078390A1 (fr) | Systeme d'echange thermique pour un vehicule automobile electrique, generateur d'une synergie entre une boucle froide et une boucle chaude. | |
| EP3002443A1 (fr) | Module d'admission d'air d'un moteur a combustion interne de vehicule automobile | |
| WO2019048801A1 (fr) | Procede de demarrage d'un circuit de fluide refrigerant comprenant une pompe liquide | |
| WO2008132369A1 (fr) | Systeme et procede de refroidissement d'un groupe motopropulseur de vehicule automobile | |
| FR3078389A1 (fr) | Installation thermique pour moteurs thermique et electrique avec transmission automatique electrique et condenseur fluide/fluide | |
| FR3078388A1 (fr) | Installation thermique pour moteur a combustion interne a climatisation optimisee par synergie entre ses boucles froide et chaude | |
| FR2976322A1 (fr) | Repartiteur d'air comprenant un dispositif adapte a echanger de la chaleur avec de l'air de suralimentation, et systeme de transfert thermique comprenant un tel repartiteur | |
| FR2953889A1 (fr) | Circuit d'echange de calories et procede de regulation thermique d'un fluide caloporteur circulant dans un moteur thermique d'un vehicule automobile |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20190830 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |
|
| CD | Change of name or company name |
Owner name: STELLANTIS AUTO SAS, FR Effective date: 20240423 |