WO2017098102A1 - Groupe motopropulseur avec une boite de vitesses pilotee en temperature par circulation d'un fluide de refroidissement - Google Patents

Groupe motopropulseur avec une boite de vitesses pilotee en temperature par circulation d'un fluide de refroidissement Download PDF

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WO2017098102A1
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gearbox
temperature
cooling fluid
heat exchanger
engine
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Inventor
Christophe Coffy
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Peugeot Citroen Automobiles Sa
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    • F01P7/165—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control characterised by systems with two or more loops

Definitions

  • the present invention relates to a temperature control method of a gearbox, including an automatic gearbox, in a powertrain and a vehicle comprising a powertrain equipped with a cooling assembly of an internal combustion engine and at least one gearbox by circulating the same cooling fluid.
  • a cooling assembly of such a powertrain comprises a radiator and a heat exchanger for the gearbox.
  • the cooling assembly is provided with one or more mechanical thermostats which allow the circulation of cooling fluid to the heat exchanger associated with the gearbox, in particular an automatic gearbox, once a minimum temperature is reached. engine operation has been reached.
  • it is desired to reduce the fuel consumption of a powertrain by focusing on the rise in temperature of the or each gearbox, preferably an automatic gearbox, to the detriment of the temperature of the engine. engine to reduce friction in the gearbox.
  • a major constraint of such a cooling assembly is the regulation of the temperature of a lubricating oil in a gearbox. On the one hand, it is necessary that the lubricating oil of the gearbox reaches its operating temperature quickly. At low outside temperatures, however, this heating of the oil should not affect the thermal regulation in the cockpit which remains a priority.
  • FR-A-2 994 456 discloses a cooling device of a gearbox of an engine of a motor vehicle by means of a water / oil heat exchanger integrated in the gearbox with a variable water flow. There is provided a motor output water distribution control system that modifies the water flow rate in this water / oil heat exchanger according to the measured values of the water temperature in the engine and the temperature oil in the gearbox.
  • the control device comprises at least one temperature sensor measuring the temperature of the water in the engine cooling system, at least one temperature sensor measuring the temperature of the oil in the gearbox.
  • An on-board computer is connected to the sensors with a memory for storing a table having water temperature, oil temperature and setpoint values for each pair of water / oil temperature values to generate a control signal.
  • an actuator for opening or closing channels of the cooling circuit.
  • Such a control device is complicated implementation and expensive by using a calculator. In addition, its reaction time is relatively high.
  • DE102009039798 describes a method for controlling the temperature of a gearbox according to the preamble of claim 1.
  • the problem underlying the invention is to allow the control of the temperature of the lubricating oil of at least one gearbox part a power train comprising an internal combustion engine, this control being done both in heating and cooling of the oil, the heating of the lubricating oil being done even when the engine has not reached its temperature regulating while respecting the functionality of the heating of the passenger compartment.
  • a temperature control method of a gearbox including automatic, comprising a heat exchanger and associated with an internal combustion engine cooled by circulation of a cooling fluid, the engine equipping a vehicle comprising a cabin that can be heated by circulation of the cooling fluid in a heater, a lubricating oil of the gearbox being maintained at an operating temperature, a first feed of the exchanger of engine coolant heat being effective for cooling of the gearbox as soon as the internal combustion engine has reached a so-called control temperature, in which process, below the operating temperature of the lubricating oil a second supply of the cooling fluid heat exchanger is effective, e cooling fluid then performing a heating action on the oil, characterized in that the second supply of the cooling fluid heat exchanger is effective provided that the outside temperature is above a temperature threshold minimum below which the heating of the passenger compartment takes priority over the heating of the oil of the gear box.
  • the technical effect obtained is to combine the advantage of the architecture according to the state of the art ensuring the cooling of the gearbox and the advantage of heating the gearbox at low temperatures. .
  • the temperature rise of the gearbox is thus optimized, the coolant then serving as a heating fluid of the gearbox. This is done without degrading the thermal performance of the cabin, because the heating of the gearbox is not carried out below a minimum temperature threshold, all the heat of the cooling fluid being then intended for heating the cockpit. This is done with passive devices only, as thermostatic elements, which makes the implementation of the process very economical.
  • the engine output coolant supplying the first and second power supplies passes entirely through the radiator .
  • the minimum temperature threshold is equal to 0 ° C and the maximum temperature of the cooling fluid is equal to or greater than 70 ° C.
  • the minimum temperature threshold is set to prioritize the heating of the passenger compartment of the motor vehicle at the expense of heating the lubricating oil of the gearbox. However, the lubricating oil of the gearbox is heated as soon as sufficient heating of the passenger compartment can also be guaranteed.
  • the temperature of 0 ° C is chosen to not reduce too much the heating capacity of the passenger compartment by the cooling fluid which is then a priority over the heating of the gearbox.
  • the maximum temperature of the cooling fluid is chosen as that corresponding to the desired maximum temperature for the lubricating oil of the gearbox. Above this temperature, there is danger of degradation of the lubricating oil of the gearbox. Therefore, above this maximum temperature, it is preferred to use a cooling fluid passing through a radiator incorporated in the cooling assembly. The cooling fluid then loses around 10 ° C during this passage in the radiator and is therefore better able to effect a pronounced cooling of the lubricating oil of the gearbox.
  • the present invention also relates to a vehicle comprising a passenger compartment and a power train comprising an internal combustion engine having a gearbox and a heater for heating the passenger compartment associated with the engine by circulating a same cooling fluid. and an air intake, the gearbox comprising a heat exchanger traversed by cooling fluid at the output of the engine, a first fluid branch supplying the heat exchanger being associated with a first thermostatic means preventing the fluid circulation for cooling to the heat exchanger when the temperature of the cooling fluid is below a temperature threshold corresponding to a control temperature of the internal combustion engine, characterized in that it comprises a second branch in branch of the first branch supplying the heat exchanger, the second branch comprising a second thermostatic means preventing the circulation of the cooling fluid to the heat exchanger when the temperature of the air in the air intake is below one threshold of minimum temperature for which the heating of the cabin becomes priority on the heating of the oil of the gear box.
  • the powertrain comprises at the output of the engine a cooling fluid outlet housing having two chambers with a first communicating chamber output, on the one hand, with a radiator via an inlet pipe and, d secondly, with a second chamber through an internal communication port between the two chambers, the second chamber having three outputs with a first output connected to the first branch, a second output connected to the second branch and a branch output of the second branch; exchanger of the gearbox connected to a bypass line, the first thermostatic means being housed in the second chamber at its first output connected to the first branch.
  • a third thermostatic means is present in the first chamber of the coolant outlet housing sequentially closing at least partially the internal communication orifice or the outlet of the first chamber opening into the inlet pipe to the radiator. It is this thermostatic means which, by closing the communication orifice of the first chamber towards the second chamber, will make it possible to supply the second chamber only with cooling fluid having passed through the radiator and thus being colder, for example with a temperature drop of about 10 ° C, a cooling fluid having passed directly through the communication port of the first chamber to the second chamber. This makes it possible to better cool a lubricating oil of the gearbox to a lower temperature and thus to preserve its lubrication properties intact.
  • the radiator communicates with the second chamber by an outlet conduit supplying cooling fluid to the second chamber.
  • the heat exchanger of the gearbox comprises an output connected to a branch connecting it to a coolant pump, the bypass line opening into the branch between the water pump and the heat exchanger.
  • the first and second thermostatic means are based on expandable wax. These means are inexpensive and effective in operation.
  • the second thermostatic means is housed in an air filter present at the air inlet of the thermal combustion engine. It is thus as close as possible to the fresh air entering the motor vehicle.
  • said at least one gearbox is an automatic gearbox.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a powertrain comprising an internal combustion engine and at least one gearbox, this group having a cooling assembly regulated according to the method according to the present invention, the powertrain also being in accordance with FIG. the present invention.
  • the gearbox comprises a heat exchanger 6 for controlling the temperature of its lubricating oil and is associated with an internal combustion engine 1 cooled by circulation of a cooling fluid, this cooling fluid being also used for cooling of the gearbox.
  • the control method is to supply the heat exchanger of the gearbox which is a fluid coolant / lubricating gearbox oil exchanger with cooling fluid hot from the coolant at the outlet of the engine 1.
  • the present invention also provides a control of the temperature of the lubricating oil in temperature increase of the gearbox oil if necessary, for example at the beginning of running of the motor vehicle for low outside temperatures.
  • the invention relates to a temperature control method of a gearbox, including an automatic gearbox, comprising a heat exchanger 6 cooling fluid / lubricating oil of the box speeds.
  • the gearbox is associated with an internal combustion engine 1 cooled by circulation of a cooling fluid using the same cooling fluid in a cooling assembly.
  • lubrication oil of the gearbox that is to be maintained in a range of temperatures corresponding to adequate temperatures for optimal operation of the gearbox.
  • a first supply of the heat exchanger 6 of the cooling fluid of the engine 1 is effective for cooling the gearbox as soon as the internal combustion engine has reached a so-called regulation temperature.
  • This temperature can be measured or estimated for example according to the temperature of the cooling fluid.
  • a second supply of the heat exchanger 6 of cooling fluid is effective, the cooling fluid then performing a heating action on oil, provided that the outside temperature is above a minimum temperature threshold. This condition makes it possible to favor the heating of the passenger compartment of the motor vehicle.
  • the minimum temperature threshold is intended not to initiate the heating of the gearbox too early so as not to hinder the heating of the passenger compartment which remains a priority over the heating of the gearbox.
  • the cooling fluid is used for heating the lubricating oil of the gearbox for low outside air temperatures if the cabin comfort temperature allows it.
  • a portion of the cooling fluid, at the output of the engine, can be driven to the first and second power supply having been in exchange for heat with a radiator while the rest of the cooling fluid can be led directly to the first and second power supplies.
  • the minimum temperature threshold may be 0 ° C and the maximum temperature of the cooling fluid may be equal to or greater than 70 ° C. As previously mentioned, the minimum temperature threshold is used to prioritize the heating function of the cabin relative to the heating of the gearbox oil.
  • the maximum temperature of the cooling fluid is determined to protect the lubricating oil against too high temperature rise of the lubricating oil, the cooling fluid passing through the heat exchanger 6 having a temperature too high to perform sufficient cooling. At this maximum temperature, it is advantageous to use only a cooling fluid having lost a few degrees, advantageously about ten degrees, having passed through a radiator 3 located in the cooling assembly.
  • Such a powertrain comprises a cooling assembly of an internal combustion engine 1 having an air intake 7 and at least one gearbox associated with the engine 1 by circulation of a same cooling fluid.
  • the gearbox (es) comprise a heat exchanger (6) through which the cooling fluid flows out of the engine (1).
  • a first branch 10 of fluid feeds the heat exchanger 6 being associated with a first thermostatic means 5 preventing the circulation of the cooling fluid in its interior when the temperature of the coolant is below a first threshold temperature corresponding to the control temperature of the internal combustion engine.
  • the cooling assembly comprises a second branch 1 1 in branch of the first branch 10 supplying the heat exchanger 6.
  • the second branch 1 1 comprises a second thermostatic means 4 preventing the circulation of the cooling fluid in its interior when the temperature of the air in the air intake 7 is below a minimum temperature threshold.
  • the cooling assembly comprises at the output of the engine 1 a coolant outlet housing 13, frequently referred to as a water outlet housing 13, since the cooling fluid is the more often water-based.
  • the coolant outlet housing 13 may comprise two chambers 13a, 13b.
  • a first chamber 13a communicates, on the one hand, with a radiator 3 via an inlet pipe 14 to the radiator 3 and, on the other hand, with a second chamber 13b through an internal communication orifice 15 between the two rooms 13a, 13b.
  • the second chamber 13b has three outputs with a first output connected to the first branch 10, a second output connected to the second branch 1 1 and a bypass output of the exchanger 6 of the gearbox connected to a pipe bypassing 8 bringing fluid to the internal combustion engine 1 via a pump 9.
  • the first thermostatic means 5 is housed in the second chamber 13b at its first output connected to the first branch 10.
  • a third thermostatic means 2 may be present in the first chamber 13a of the coolant outlet casing 13 sequentially closing at least partially the internal communication orifice 15 or the outlet of the first chamber 13a opening into the duct. input 14 to the radiator 3.
  • the radiator 3 can communicate with the second chamber 13b by an outlet pipe 14a supplying cooling fluid to the second chamber 13b, when the third thermostatic means 2 present in the first chamber 13a of the fluid outlet box 13 of cooling sequentially closes at least partially the internal communication port 15, it is a cooling fluid having passed through the radiator 3 and therefore less hot that fills the second chamber 13b.
  • the cooling fluid is directed using the third thermostatic means 2 or thermostat, either to the radiator 3, or to the second 13b chamber 13 of the coolant outlet housing, or to both. From this second chamber 13b, the cooling fluid can go to the heat exchanger 6 of the gearbox or exit directly via the bypass line 8.
  • the heat exchanger 6 of the or each gearbox may include an output connected to a return branch 16 connecting it to a coolant pump 9.
  • the bypass line 8 opens into the return branch 16 between the coolant pump 9 and the heat exchanger 6.
  • the cooling assembly further comprises a heater 12, in other words an exchanger for heating the passenger compartment.
  • This heater 12 is connected on the one hand to the return branch 16, between the heat exchanger 6 and the bypass line 8 and on the other hand in the engine coolant outlet box 13 of the engine 1, of the first chamber 13a.
  • first and second thermostatic means 4, 10 are based on expandable wax. These thermostatic means 4, 10 may also be other being thermostats of another type.
  • a preferred application of the invention is for a vehicle comprising a passenger compartment that can be heated by the heater 12 and a power train having an automatic gearbox.
  • the second branch 1 1 can open via the second thermostatic element 4, including an expandable wax, in contact with the outside air via the engine air inlet 1 in the air filter of the inlet d 'admission.
  • the expandable wax is chosen to allow opening of the second leg January 1 when the temperature of the outside air exceeds a threshold, for example 0 ° C.
  • the first branch 10 can open when the coolant temperature output of the engine 1 exceeds a threshold, for example above 60 ° C, preferably 70 ° C.
  • the bypass line 8 can lead to the output of the heat exchanger 6 of the gearbox to permeabilize the return to the inlet of the coolant pump 9.
  • a threshold for example 0 ° C
  • the wax present in the second branch 1 1 supplying the heat exchanger 6 of the gearbox closes this way to preserve the thermal performance for the passenger compartment, which is then a priority for the comfort of the passengers of the vehicle.
  • the first thermo-static element 5 including an expandable wax
  • the first thermo-static element 5 opens the first branch 10 supplying the heat exchanger 6 box heat to cool the lubricating oil of the gearbox with coolant.
  • the first thermo-static element 5 including an expandable wax
  • the first branch 10 supplying the heat exchanger 6 box heat to cool the lubricating oil of the gearbox with coolant.
  • the third thermostatic means 2 can be proceeded to the placing in position of the third thermostatic means 2 to close the communication port 15 between first and second chambers 13a, 13b and open the outlet opening into the inlet pipe 14 of the radiator. All the coolant output of the engine 1 then passes through the radiator 3 before being conveyed at least partly to the heat exchanger 6.
  • the cooling fluid coming from the outlet of the radiator 3 through the outlet pipe 14b opening into the second chamber 13b of the coolant outlet housing 13 is about 10 ° C. colder than the cooling fluid directly at the outlet of the motor 1.
  • the second isothermal element 4 present in the second branch 1 1 supplying the heat exchanger 6 gearbox opens this second branch 1 1 to allow the transmission to heat faster to optimize the fuel consumption of the vehicle.

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Abstract

L'invention porte sur un procédé de pilotage en température d'une boîte de vitesses, notamment automatique, comprenant un échangeur (6) de chaleur et associée à un moteur (1) à combustion interne refroidi par circulation d'un fluide de refroidissement, une huile de lubrification de la boîte de vitesses étant maintenue à une température de fonctionnement, une première alimentation de l'échangeur (6) de chaleur en fluide de refroidissement du moteur (1) étant effective pour le refroidissement de la boîte de vitesses dès que le moteur à combustion interne a atteint une température dite de régulation. En dessous de la température de fonctionnement de l'huile de lubrification, une deuxième alimentation de l'échangeur (6) de chaleur en fluide de refroidissement est effective, le fluide de refroidissement effectuant alors une action de chauffage sur l'huile, à condition que la température extérieure soit au-dessus d'un seuil de température minimale.

Description

GROUPE MOTOPROPULSEUR AVEC UNE BOITE DE VITESSES PILOTEE EN TEMPERATURE PAR CIRCULATION D'UN FLUIDE DE REFROIDISSEMENT
[0001 ] La présente invention porte sur un procédé de pilotage en température d'une boîte de vitesses, notamment une boîte de vitesses automatique, dans un groupe motopropulseur ainsi qu'un véhicule comprenant un groupe motopropulseur équipé d'un ensemble de refroidissement d'un moteur à combustion interne et d'au moins une boîte de vitesses par circulation d'un même fluide de refroidissement.
[0002] Actuellement, un ensemble de refroidissement d'un tel groupe motopropulseur comprend un radiateur et un échangeur de chaleur pour la boîte de vitesses. L'ensemble de refroidissement est muni d'un ou plusieurs thermostats mécaniques qui permettent la circulation de fluide de refroidissement vers l'échangeur de chaleur associée à la boîte de vitesses, en particulier une boîte de vitesses automatique, une fois qu'une température minimale de fonctionnement du moteur a été atteinte. [0003] Cependant, actuellement, il est recherché une diminution de la consommation en carburant d'un groupe motopropulseur en privilégiant la montée en température de la ou de chaque boîte de vitesses, avantageusement une boîte de vitesses automatique, au détriment de la température du moteur pour diminuer les frottements dans la boîte de vitesses. [0004] Une contrainte majeure d'un tel ensemble de refroidissement est la régulation de la température d'une huile de lubrification dans une boîte de vitesses. D'une part, il est nécessaire que l'huile de lubrification de la boîte de vitesses atteigne rapidement sa température de fonctionnement. A basses températures extérieures, il conviendrait cependant que ce chauffage de l'huile n'impacte pas la régulation thermique dans l'habitacle qui reste prioritaire.
[0005] D'autre part, il est nécessaire de garantir que cette température de fonctionnement ne dépasse pas une température maximale. C'est pourquoi à température élevée de l'huile de lubrification, il conviendrait d'utiliser un fluide de refroidissement à une température relativement basse par exemple un fluide de refroidissement ayant transité par un radiateur et ayant ainsi subi une diminution de température. Cette température du fluide de refroidissement en sortie du radiateur est en effet plus froide que la température du fluide de refroidissement directement en sortie du moteur et permet de respecter les critères de température maximale d'huile pour la ou les boîtes de vitesses.
[0006] Cependant, il n'y a pas de débit de fluide de refroidissement dans la boîte de vitesses tant que le moteur à combustion interne d'un groupe motopropulseur n'atteint pas sa température de régulation. Or, Il existe des situations spécifiques dans lesquelles la boîte de vitesses est fortement sollicitée thermiquement quand le moteur est froid, c'est-à- dire quand le fluide de refroidissement est à une température inférieure au seuil d'ouverture d'un ou de plusieurs thermostats présents dans l'ensemble de refroidissement. Ceci pose un réel problème de fiabilité car, pour son bon fonctionnement, la boîte de vitesses doit être maintenue dans un régime de température prédéterminée.
[0007] Le document FR-A-2 994 456 décrit un dispositif de refroidissement d'une boîte de vitesses d'un moteur d'un véhicule automobile au moyen d'un échangeur de chaleur eau/huile intégré dans la boîte de vitesses avec un débit d'eau variable. Il est prévu un système de pilotage de distribution de l'eau en sortie du moteur modifiant le débit d'eau dans cet échangeur de chaleur eau/huile en fonction des valeurs mesurées de la température de l'eau dans le moteur et de la température de l'huile dans la boîte de vitesses.
[0008] Le dispositif de pilotage comprend au moins un capteur de température mesurant la température de l'eau dans le système de refroidissement du moteur, au moins un capteur de température mesurant la température de l'huile dans la boîte de vitesses. Un calculateur embarqué est relié aux capteurs avec une mémoire pour stocker une table comportant des valeurs de température d'eau, de température d'huile et des valeurs de consigne pour chaque couple de valeurs de températures eau/huile pour générer un signal de pilotage d'un actionneur permettant l'ouverture ou la fermeture de voies du circuit de refroidissement.
[0009] Un tel dispositif de pilotage est compliqué de mise en œuvre et coûteux en faisant appel à un calculateur. De plus son temps de réaction est relativement élevé.
[0010] On connaît encore le document DE102009039798 décrivant un procédé de pilotage en température d'une boîte de vitesses conforme au préambule de la revendication 1 .
[001 1 ] Par conséquent, le problème à la base de l'invention est de permettre le pilotage de la température de l'huile de lubrification d'au moins une boîte de vitesses faisant partie d'un groupe motopropulseur comprenant un moteur à combustion interne, ce pilotage se faisant aussi bien en chauffage qu'en refroidissement de l'huile, le chauffage de l'huile de lubrification se faisant même quand le moteur n'a pas atteint sa température de régulation tout en respectant la fonctionnalité du chauffage de l'habitacle. [0012] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l'invention un procédé de pilotage en température d'une boîte de vitesses, notamment automatique, comprenant un échangeur de chaleur et associée à un moteur à combustion interne refroidi par circulation d'un fluide de refroidissement, le moteur équipant un véhicule comprenant un habitacle apte à être chauffé par circulation du fluide de refroidissement dans un aérotherme, une huile de lubrification de la boîte de vitesses étant maintenue à une température de fonctionnement, une première alimentation de l'échangeur de chaleur en fluide de refroidissement du moteur étant effective pour le refroidissement de la boîte de vitesses dès que le moteur à combustion interne a atteint une température dite de régulation, procédé dans lequel, en dessous de la température de fonctionnement de l'huile de lubrification, une deuxième alimentation de l'échangeur de chaleur en fluide de refroidissement est effective, le fluide de refroidissement effectuant alors une action de chauffage sur l'huile, caractérisé en ce que la deuxième alimentation de l'échangeur de chaleur en fluide de refroidissement est effective à condition que la température extérieure soit au-dessus d'un seuil de température minimale en dessous duquel le chauffage de l'habitacle devient prioritaire sur le chauffage de l'huile de la boite de vitesse.
[0013] L'effet technique obtenu est de cumuler l'avantage de l'architecture selon l'état de la technique assurant le refroidissement de la boîte de vitesses et l'avantage d'un chauffage de la boîte de vitesses à des températures basses. La montée en température de la boîte de vitesses est ainsi optimisée, le fluide de refroidissement servant alors de fluide de chauffage de la boîte de vitesses. Cela est fait sans dégrader la prestation thermique de l'habitacle, du fait que le chauffage de la boîte de vitesses ne s'effectue pas sous un seuil de température minimale, toute la chaleur du fluide de refroidissement étant alors destinée au chauffage de l'habitacle. Cela est fait avec des dispositifs passifs uniquement, comme des éléments thermostatiques, ce qui rend la mise en œuvre du procédé très économique.
[0014] Avantageusement, quand le moteur à combustion interne a atteint la température de régulation, au moins une partie du fluide de refroidissement, en sortie du moteur, est conduite aux première et deuxième alimentations en ayant été en échange de chaleur avec un radiateur tandis que le reste du fluide de refroidissement est conduit directement aux première et deuxième alimentations et, quand la température du fluide de refroidissement dépasse une température maximale estimée critique pour assurer le refroidissement de la boîte de vitesses, le fluide de refroidissement en sortie du moteur alimentant les première et deuxième alimentations passe en totalité par le radiateur. [0015] Pour des températures très chaudes du liquide de refroidissement, en utilisant uniquement un fluide ayant transité par le radiateur, ceci permet de bénéficier d'un fluide de refroidissement un peu plus froid car provenant du radiateur pour refroidir la boîte de vitesses, donc plus efficace au niveau de l'échange de chaleur en refroidissement de la boîte de vitesses. [0016] Avantageusement, le seuil de température minimale est égal à 0°C et la température maximale de fluide de refroidissement est égale ou supérieure à 70 °C.
[0017] Le seuil de température minimale est établi pour rendre prioritaire le chauffage de l'habitacle du véhicule automobile au détriment du chauffage de l'huile de lubrification de la boîte de vitesses. Cependant le chauffage de l'huile de lubrification de la boîte de vitesses s'effectue dès qu'un chauffage suffisant de l'habitacle peut aussi être garanti. La température de 0 °C est choisie pour ne pas trop diminuer la capacité de chauffage de l'habitacle par le fluide de refroidissement qui est alors prioritaire par rapport au chauffage de la boîte de vitesses.
[0018] La température maximale de fluide de refroidissement est choisie comme celle correspondant à la température maximale souhaitée pour l'huile de lubrification de la boîte de vitesses. En dessus de cette température, il y a danger de dégradation de l'huile de lubrification de la boîte de vitesses. C'est pourquoi au-dessus de cette température maximale, il est préféré utiliser un fluide de refroidissement transitant par un radiateur incorporé dans l'ensemble de refroidissement. Le fluide de refroidissement perd alors environ 10 °C lors de ce passage dans le radiateur et est donc plus apte à effectuer un refroidissement prononcé de l'huile de lubrification de la boîte de vitesses.
[0019] La présente invention concerne aussi un véhicule comprenant un habitacle et un groupe motopropulseur comportant un moteur à combustion interne présentant une boîte de vitesses et un aérotherme pour le chauffage de l'habitacle associés au moteur par circulation d'un même fluide de refroidissement ainsi qu'une admission d'air, la boîte de vitesses comprenant un échangeur de chaleur traversé par du fluide de refroidissement en sortie du moteur, une première branche de fluide alimentant l'échangeur de chaleur en étant associée avec un premier moyen thermostatique empêchant la circulation du fluide de refroidissement vers l'échangeur de chaleur quand la température du fluide de refroidissement est en dessous d'un seuil de température correspondant à une température de régulation du moteur à combustion interne , caractérisé en ce qu'il comprend une deuxième branche en dérivation de la première branche alimentant l'échangeur de chaleur, la deuxième branche comprenant un deuxième moyen thermostatique empêchant la circulation du fluide de refroidissement vers l'échangeur de chaleur quand la température de l'air dans l'admission d'air est en dessous d'un seuil de température minimale pour lequel le chauffage de l'habitacle devient prioritaire sur le chauffage de l'huile de la boite de vitesse. [0020] Avantageusement, le groupe motopropulseur comprend à la sortie du moteur un boîtier de sortie de fluide de refroidissement comportant deux chambres avec une première chambre communicant en sortie, d'une part, avec un radiateur par une conduite d'entrée et, d'autre part, avec une deuxième chambre par un orifice de communication interne entre les deux chambres, la deuxième chambre présentant trois sorties avec une première sortie raccordée à la première branche, une deuxième sortie raccordée à la deuxième branche et une sortie en dérivation de l'échangeur de la boîte de vitesses raccordée à une conduite de dérivation, le premier moyen thermostatique étant logé dans la deuxième chambre à sa première sortie raccordée à la première branche.
[0021 ] Avantageusement, un troisième moyen thermostatique est présent dans la première chambre du boîtier de sortie de fluide de refroidissement obturant séquentiellement au moins partiellement l'orifice de communication interne ou la sortie de la première chambre débouchant dans la conduite d'entrée vers le radiateur. C'est ce moyen thermostatique qui, en obturant l'orifice de communication de la première chambre vers la deuxième chambre, va permettre d'alimenter la deuxième chambre uniquement par du fluide de refroidissement ayant traversé le radiateur et étant donc plus froid, par exemple avec une baisse de température d'environ 10 °C, qu'un fluide de refroidissement ayant passé directement par l'orifice de communication de la première chambre vers la deuxième chambre. Ceci permet de mieux refroidir une huile de lubrification de la boîte de vitesses à une température plus basse et donc de conserver intactes ses propriétés de lubrification.
[0022] Avantageusement, le radiateur communique avec la deuxième chambre par une conduite de sortie alimentant en fluide de refroidissement la deuxième chambre.
[0023] Avantageusement, l'échangeur de chaleur de la boîte de vitesses comprend une sortie raccordée à une branche le reliant à une pompe à fluide de refroidissement, la conduite de dérivation débouchant dans la branche entre la pompe à eau et l'échangeur de chaleur.
[0024] Avantageusement, les premier et deuxième moyens thermostatiques sont à base de cire dilatable. Ces moyens sont peu coûteux et efficaces en fonctionnement. [0025] Avantageusement, le deuxième moyen thermostatique est logé dans un filtre à air présent à l'admission d'air du moteur à combustion thermique. Il est ainsi au plus près de l'air frais pénétrant dans le véhicule automobile.
[0026] Avantageusement, ladite au moins une boîte de vitesses est une boîte de vitesses automatique. [0027] D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard du dessin annexé donné à titre d'exemple non limitatif et sur lequel :
- la figure 1 est une représentation schématique d'un groupe motopropulseur comprenant un moteur à combustion interne et au moins une boîte de vitesses, ce groupe présentant un ensemble de refroidissement régulé conformément au procédé selon la présente invention, le groupe motopropulseur étant aussi conforme à la présente invention.
[0028] En se référant à la figure 1 , il va tout d'abord être décrit un procédé de pilotage en température d'une boîte de vitesses, notamment une boîte de vitesses automatique. La boîte de vitesses comprend un échangeur 6 de chaleur pour le pilotage en température de son huile de lubrification et est associée à un moteur 1 à combustion interne refroidi par circulation d'un fluide de refroidissement, ce fluide de refroidissement étant aussi utilisé pour le refroidissement de la boîte de vitesses.
[0029] Essentiellement, pour une régulation en diminution de température, le procédé de pilotage consiste à alimenter l'échangeur de chaleur de la boîte de vitesses qui est un échangeur fluide de refroidissement/huile de lubrification de boîte de vitesses avec du fluide de refroidissement chaud provenant du fluide de refroidissement à la sortie du moteur 1 . La présente invention prévoit aussi un pilotage de la température de l'huile de lubrification en augmentation de température de l'huile de la boîte de vitesses si nécessaire, par exemple en début de roulage du véhicule automobile pour des températures extérieures basses. [0030] Ainsi, selon la présente invention, l'invention concerne un procédé de pilotage en température d'une boîte de vitesses, notamment une boîte de vitesses automatique, comprenant un échangeur 6 de chaleur fluide de refroidissement/huile de lubrification de la boîte de vitesses. [0031 ] La boîte de vitesses est associée à un moteur 1 à combustion interne refroidi par circulation d'un fluide de refroidissement en utilisant le même fluide de refroidissement dans un ensemble de refroidissement. C'est l'huile de lubrification de la boîte de vitesses qui est à maintenir dans une gamme de températures correspondant à des températures adéquates pour un fonctionnement optimale de la boîte de vitesses. Il peut exister un capteur de température implanté dans la boîte de vitesses pour suivre la température de l'huile de lubrification de la boîte de vitesses.
[0032] Une première alimentation de l'échangeur 6 de chaleur en fluide de refroidissement du moteur 1 est effective pour le refroidissement de la boîte de vitesses dès que le moteur à combustion interne a atteint une température dite de régulation. Cette température peut être mesurée ou estimée par exemple selon la température du fluide de refroidissement.
[0033] Selon l'invention, en dessous de la température de fonctionnement de l'huile de lubrification, une deuxième alimentation de l'échangeur 6 de chaleur en fluide de refroidissement est effective, le fluide de refroidissement effectuant alors une action de chauffage sur l'huile, à condition que la température extérieure soit au-dessus d'un seuil de température minimale. Cette condition permet de privilégier le chauffage de l'habitacle du véhicule automobile.
[0034] Ce déclenchement permet de réchauffer la boîte de vitesses pour des températures extérieures sensiblement basses. Le seuil de température minimale a pour but de ne pas initier le réchauffement de la boîte de vitesses trop tôt afin de ne pas gêner le chauffage de l'habitacle qui reste prioritaire par rapport au chauffage de la boîte de vitesse.
[0035] Ainsi, selon l'invention, le fluide de refroidissement sert au réchauffement de l'huile de lubrification de la boîte de vitesses pour des températures d'air extérieur basses si le confort habitacle en température le permet.
[0036] Quand le moteur à combustion interne a atteint la température de régulation, une partie du fluide de refroidissement, en sortie du moteur, peut être conduite aux première et deuxième alimentations en ayant été en échange de chaleur avec un radiateur tandis que le reste du fluide de refroidissement peut être conduit directement aux première et deuxième alimentations.
[0037] Quand la température du fluide de refroidissement dépasse une température maximale estimée critique pour assurer le refroidissement de la boîte de vitesses, le fluide de refroidissement en sortie du moteur alimentant les première et deuxième alimentations peut alors passer en totalité par le radiateur 3. Il perd alors de la chaleur et devient plus performant pour effectuer le refroidissement de l'huile de lubrification de la boîte de vitesses. [0038] Le seuil de température minimale peut être égal à 0°C et la température maximale de fluide de refroidissement peut être égale ou supérieure à 70 °C. Comme précédemment mentionné, le seuil de température minimale sert à privilégier la fonction de chauffage de l'habitacle par rapport au chauffage de l'huile de la boîte de vitesses.
[0039] La température maximale de fluide de refroidissement est déterminée pour protéger l'huile de lubrification contre une trop forte montée en température de l'huile de lubrification, le fluide de refroidissement passant par l'échangeur 6 de chaleur présentant une température trop haute pour effectuer un refroidissement suffisant. A cette température maximale, il est avantageux d'utiliser uniquement un fluide de refroidissement ayant perdu quelques degrés, avantageusement une dizaine de degrés, en ayant traversé un radiateur 3 se trouvant dans l'ensemble de refroidissement.
[0040] Il va maintenant être décrit un groupe motopropulseur conforme à la présente invention.
[0041 ] Un tel groupe motopropulseur comprend un ensemble de refroidissement d'un moteur 1 à combustion interne présentant une admission d'air 7 et d'au moins une boîte de vitesses associée au moteur 1 par circulation d'un même fluide de refroidissement. La ou les boîtes de vitesses comprennent un échangeur 6 de chaleur traversé par le fluide de refroidissement en sortie du moteur 1 .
[0042] Une première branche 10 de fluide alimente l'échangeur 6 de chaleur en étant associée avec un premier moyen thermostatique 5 empêchant la circulation du fluide de refroidissement en son intérieur quand la température du fluide de refroidissement est en dessous d'un premier seuil de température correspondant à la température de régulation du moteur à combustion interne . [0043] Selon l'invention, l'ensemble de refroidissement comprend une deuxième branche 1 1 en dérivation de la première branche 10 alimentant l'échangeur 6 de chaleur. La deuxième branche 1 1 comprend un deuxième moyen thermostatique 4 empêchant la circulation du fluide de refroidissement en son intérieur quand la température de l'air dans l'admission d'air 7 est en dessous d'un seuil de température minimale.
[0044] Ce sont donc des première et deuxième branches 10, 1 1 de fluide de refroidissement qui alimentent l'échangeur 6 de chaleur. Dans une forme de réalisation de la présente invention, l'ensemble de refroidissement comprend à la sortie du moteur 1 un boîtier 13 de sortie de fluide de refroidissement, fréquemment appelé boîtier 13 de sortie d'eau étant donné que le fluide de refroidissement est le plus souvent à base d'eau.
[0045] Le boîtier 13 de sortie de fluide de refroidissement peut comprendre deux chambres 13a, 13b. Une première chambre 13a communique en sortie, d'une part, avec un radiateur 3 par une conduite d'entrée 14 vers le radiateur 3 et, d'autre part, avec une deuxième chambre 13b par un orifice 15 de communication interne entre les deux chambres 13a, 13b.
[0046] La deuxième chambre 13b présente trois sorties avec une première sortie raccordée à la première branche 10, une deuxième sortie raccordée à la deuxième branche 1 1 et une sortie en dérivation de l'échangeur 6 de la boîte de vitesses raccordée à une conduite de dérivation 8 ramenant du fluide vers le moteur 1 à combustion interne via une pompe 9. Le premier moyen thermostatique 5 est logé dans la deuxième chambre 13b à sa première sortie raccordée à la première branche 10.
[0047] Un troisième moyen thermostatique 2 peut être présent dans la première chambre 13a du boîtier 13 de sortie de fluide de refroidissement obturant séquentiellement au moins partiellement l'orifice 15 de communication interne ou la sortie de la première chambre 13a débouchant dans la conduite d'entrée 14 vers le radiateur 3.
[0048] Comme le radiateur 3 peut communiquer avec la deuxième chambre 13b par une conduite de sortie 14a alimentant en fluide de refroidissement la deuxième chambre 13b, quand le troisième moyen thermostatique 2 présent dans la première chambre 13a du boîtier 13 de sortie de fluide de refroidissement obture séquentiellement au moins partiellement l'orifice 15 de communication interne, c'est un fluide de refroidissement ayant passé par le radiateur 3 et donc moins chaud qui remplit la deuxième chambre 13b. [0049] Ainsi, en sortie du moteur 1 , dans le boîtier 13 de sortie de fluide de refroidissement, le fluide de refroidissement est dirigé à l'aide du troisième moyen thermostatique 2 ou thermostat, soit vers le radiateur 3, soit vers la deuxième chambre 13b du boîtier 13 de sortie de fluide de refroidissement, ou soit vers les deux. De cette deuxième chambre 13b, le fluide de refroidissement peut aller vers l'échangeur 6 de chaleur de la boîte de vitesses ou sortir directement par la conduite de dérivation 8.
[0050] L'échangeur 6 de chaleur de la ou de chaque boîte de vitesses peut comprendre une sortie raccordée à une branche 16 de retour le reliant à une pompe 9 à fluide de refroidissement. La conduite de dérivation 8 débouche dans la branche 16 de retour entre la pompe 9 à fluide de refroidissement et l'échangeur 6 de chaleur.
[0051 ] L'ensemble de refroidissement comprend encore un aérotherme 12, autrement dit un échangeur pour le chauffage de l'habitacle. Cet aérotherme 12 est raccordée d'une part à la branche 16 de retour, entre l'échangeur 6 de chaleur et la conduite de dérivation 8 et d'autre part dans le boîtier 13 de sortie de fluide de refroidissement du moteur 1 , au niveau de la première chambre 13a.
[0052] Avantageusement, les premier et deuxième moyens thermostatiques 4, 10 sont à base de cire dilatable. Ces moyens thermostatiques 4, 10 peuvent aussi être autre en étant des thermostats d'un autre type.
[0053] Une application préférentielle de l'invention est destinée à véhicule comprenant un habitacle pouvant être chauffé par l'aérotherme 12 et un groupe motopropulseur présentant une boîte de vitesses automatique.
[0054] Un exemple de fonctionnement du groupe motopropulseur selon l'invention va maintenant être donné. La deuxième branche 1 1 peut s'ouvrir par l'intermédiaire du deuxième élément thermostatique 4, notamment une cire dilatable, en contact avec l'air extérieur via l'entrée d'air moteur 1 dans le filtre à air de l'entrée d'admission. La cire dilatable est choisie pour permettre une ouverture de la deuxième branche 1 1 lorsque la température de l'air extérieur dépasse un seuil, par exemple 0°C.
[0055] La première branche 10 peut s'ouvrir lorsque la température de fluide de refroidissement en sortie du moteur 1 dépasse un seuil, par exemple au-dessus de 60 °C, avantageusement de 70 °C. La conduite en dérivation 8 peut déboucher en sortie de l'échangeur 6 de chaleur de la boîte de vitesses afin de perméabiliser le retour à l'entrée de la pompe 9 de fluide de refroidissement. [0056] Lorsque la température d'air extérieur est inférieure à un seuil, par exemple 0 °C, la cire présente dans la deuxième branche 1 1 alimentant l'échangeur 6 de chaleur de la boîte de vitesses ferme cette voie afin de préserver la prestation thermique pour l'habitacle, prestation qui est alors prioritaire pour le confort des passagers du véhicule. [0057] Lorsque la température de fluide de refroidissement dépasse 60 °C, en atteignant par exemple 70°C ou plus, le premier élément thermœtatique 5, notamment une cire dilatable, ouvre la première branche 10 alimentant l'échangeur 6 de chaleur de boîte de vitesses, afin de refroidir l'huile de lubrification de la boîte de vitesses avec du fluide de refroidissement. [0058] Pour des températures plus hautes pouvant présenter un danger pour la qualité de l'huile de lubrification de la boîte de vitesses, il peut être procédé à la mise en position du troisième moyen thermostatique 2 pour fermer l'orifice de communication 15 entre première et deuxième chambres 13a, 13b et ouvrir la sortie débouchant dans la conduite d'entrée 14 du radiateur. [0059] Tout le fluide de refroidissement en sortie du moteur 1 passe alors par le radiateur 3 avant d'être acheminé au moins en partie vers l'échangeur 6 de chaleur. Le fluide de refroidissement provenant de la sortie du radiateur 3 par la conduite de sortie 14b débouchant dans la deuxième chambre 13b du boîtier 13 de sortie de fluide de refroidissement est d'environ 10°C plus froid que b fluide de refroidissement directement en sortie du moteur 1 .
[0060] Lorsque la température d'air extérieur est supérieure au seuil de température minimale, par exemple 0 °C, le deuxième élément themostatique 4 présent dans la deuxième branche 1 1 alimentant l'échangeur 6 de chaleur de boîte de vitesses ouvre cette deuxième branche 1 1 pour permettre à la boîte de vitesses de chauffer plus vite afin d'optimiser la consommation en carburant du véhicule.
[0061 ] L'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples.

Claims

Revendications
Procédé de pilotage en température d'une boîte de vitesses, notamment automatique, comprenant un échangeur (6) de chaleur et associée à un moteur (1 ) à combustion interne refroidi par circulation d'un fluide de refroidissement, le moteur (1 ) équipant un véhicule comprenant un habitacle apte à être chauffé par circulation du fluide de refroidissement dans un aérotherme (12), une huile de lubrification de la boîte de vitesses étant maintenue à une température de fonctionnement, une première alimentation de l'échangeur (6) de chaleur en fluide de refroidissement du moteur (1 ) étant effective pour le refroidissement de la boîte de vitesses dès que le moteur à combustion interne a atteint une température dite de régulation, procédé dans lequel en dessous de la température de fonctionnement de l'huile de lubrification, une deuxième alimentation de l'échangeur (6) de chaleur en fluide de refroidissement est effective, le fluide de refroidissement effectuant alors une action de chauffage sur l'huile, caractérisé en ce que la deuxième alimentation de l'échangeur (6) de chaleur en fluide de refroidissement est effective à condition que la température extérieure soit au-dessus d'un seuil de température minimale en dessous duquel le chauffage de l'habitacle devient prioritaire sur le chauffage de l'huile de la boite de vitesse.
Procédé selon la revendication 1 , dans lequel, quand le moteur à combustion interne a atteint la température de régulation, au moins une partie du fluide de refroidissement, en sortie du moteur, est conduite aux première et deuxième alimentations en ayant été en échange de chaleur avec un radiateur tandis que le reste du fluide de refroidissement est conduit directement aux première et deuxième alimentations et, quand la température du fluide de refroidissement dépasse une température maximale estimée critique pour assurer le refroidissement de la boîte de vitesses, le fluide de refroidissement en sortie du moteur alimentant les première et deuxième alimentations passe en totalité par le radiateur.
Procédé selon la revendication 2, dans lequel le seuil de température minimale est égal à 0 °C et la température maximale de fluide de refroidissement est égale ou supérieure à 70 °C.
Véhicule comprenant un habitacle et un groupe motopropulseur comportant un moteur (1 ) à combustion interne présentant une boîte de vitesses et un aérotherme (12) pour le chauffage de l'habitacle associés au moteur (1 ) par circulation d'un même fluide de refroidissement ainsi une admission d'air (7), la boîte de vitesses comprenant un échangeur (6) de chaleur traversé par du fluide de refroidissement en sortie du moteur (1 ), une première branche (10) de fluide alimentant l'échangeur (6) de chaleur en étant associée avec un premier moyen thermostatique (5) empêchant la circulation du fluide de refroidissement vers l'échangeur de chaleur (6) quand la température du fluide de refroidissement est en dessous d'un seuil de température correspondant à une température de régulation du moteur à combustion interne , caractérisé en ce qu'il comprend une deuxième branche (1 1 ) en dérivation de la première branche (10) alimentant l'échangeur (6) de chaleur, la deuxième branche (1 1 ) comprenant un deuxième moyen thermostatique (4) empêchant la circulation du fluide de refroidissement vers l'échangeur (6) de chaleur quand la température de l'air dans l'admission d'air (7) est en dessous d'un seuil de température minimale pour lequel le chauffage de l'habitacle devient prioritaire sur le chauffage de l'huile de la boite de vitesse.
5. Véhicule selon la revendication 4, dans lequel le groupe motopropulseur comprend à la sortie du moteur (1 ) un boîtier (13) de sortie de fluide de refroidissement comportant deux chambres (13a, 13b) avec une première chambre (13a) communicant en sortie, d'une part, avec un radiateur (3) par une conduite d'entrée (14) vers le radiateur et, d'autre part, avec une deuxième chambre (13b) par un orifice (15) de communication interne entre les deux chambres (13a, 13b), la deuxième chambre (13b) présentant trois sorties avec une première sortie raccordée à la première branche (10), une deuxième sortie raccordée à la deuxième branche (1 1 ) et une sortie en dérivation de l'échangeur (6) de la boîte de vitesses raccordée à une conduite de dérivation (8), le premier moyen thermostatique (5) étant logé dans la deuxième chambre (13b) à sa première sortie raccordée à la première branche (10). 6. Véhicule selon la revendication 5, dans lequel un troisième moyen thermostatique (2) est présent dans la première chambre (13a) du boîtier (13) de sortie de fluide de refroidissement obturant séquentiellement au moins partiellement l'orifice (15) de communication interne ou la sortie de la première chambre (13a) débouchant dans la conduite d'entrée (14) vers le radiateur (3). 7. Véhicule selon la revendication 5 ou la revendication 6, dans lequel le radiateur (3) communique avec la deuxième chambre (13b) par une conduite de sortie (14a) alimentant en fluide de refroidissement la deuxième chambre (13b).
8. Véhicule selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel l'échangeur (6) de chaleur de la boîte de vitesses comprend une sortie raccordée à une branche (16) le reliant à une pompe (9) à fluide de refroidissement, la conduite de dérivation (8) débouchant dans la branche (16) entre la pompe (9) à fluide de refroidissement et l'échangeur (6) de chaleur.
9. Véhicule selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, dans lequel les premier et deuxième moyens thermostatiques (4, 5) sont à base de cire dilatable.
10. Véhicule selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, dans lequel le deuxième moyen thermostatique (4) est logé dans un filtre à air présent à l'admission d'air (7) du moteur (1 ) à combustion thermique.
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