WO2017134368A1 - Procede de protection d'un circuit de fluide de refroidissement d'un moteur contre une surpression interne - Google Patents

Procede de protection d'un circuit de fluide de refroidissement d'un moteur contre une surpression interne Download PDF

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WO2017134368A1
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fluid
housing
outlet
radiator
engine
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PCT/FR2017/050155
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Inventor
Christophe Coffy
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Peugeot Citroen Automobiles Sa
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/165—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control characterised by systems with two or more loops
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    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/14—Indicating devices; Other safety devices
    • F01P11/18—Indicating devices; Other safety devices concerning coolant pressure, coolant flow, or liquid-coolant level
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    • F01P2007/146—Controlling of coolant flow the coolant being liquid using valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/08—Cabin heater

Definitions

  • the invention relates to a method for protecting a cooling fluid circuit of a heat engine by circulating a cooling fluid against an internal overpressure in a fluid-cooled cooling fluid outlet box. motor output.
  • a coolant outlet housing In a cooling fluid circuit of a heat engine, it is known to use a coolant outlet housing. Such a housing is disposed at the outlet of the portion of the internal cooling fluid circuit to the engine and comprises an inlet for the admission of fluid having left the engine after having cooled.
  • the fluid outlet housing generally comprises at least three outlets.
  • a first output feeds a radiator, a second output feeds a thermostat and a third output is back to the motor.
  • the output box also includes thermostats for closing and opening one or more outputs depending on the temperature conditions in the output box.
  • Closures and partial openings of outputs are also possible.
  • outlets from the output box such as outlets for cooling a turbocharger, a heat exchanger from an exhaust gas recirculation line to an engine intake, or an auxiliary element of the powertrain such as a gearbox. This is not limiting.
  • the engine does not need to be strongly cooled.
  • the flow of fluid to the radiator can then be interrupted below a first so-called control fluid temperature, the fluid flow rates to the heater and the motor back then being effective.
  • the engine temperature rises, above a control temperature, it is necessary to cool the engine.
  • the flow of fluid to the motor coming directly from the outlet housing is then at least partially interrupted when the control temperature is exceeded and the flow to the radiator is opened while the flow rate to the heater is maintained.
  • the engine is then cooled mainly by fluid coming from the heater and the radiator by means of lines leading into a return line to the motor, this return line from the output housing and then no longer fed directly to the output of the housing.
  • the flow of fluid to the heater is also interrupted to exceed a second fluid temperature higher than the first so that all the fluid exiting the housing feeds the radiator. The most efficient cooling of the motor is then carried out.
  • the document DE-U1 -202013103901 describes a motor cooling fluid circuit with a discharge valve on the fluid outlet housing with a direct return of the fluid in the pipe back to the engine. Such a return of fluid that has not been cooled at all in the radiator or the heater heats the efficiency of the engine cooling and is not optimal.
  • the problem underlying the invention is to protect the cooling fluid circuit of an engine against an overpressure while ensuring a cooling of the fluid leaving the fluid outlet housing.
  • a method of protecting a cooling fluid circuit of a heat engine against an internal overpressure in a fluid outlet casing supplied with fluid in the outlet of the engine comprising at least three outlets with regulation of the fluid flow rates respectively to a radiator, a heater and a direct return to the engine, the flow of fluid to the engine being interrupted when a first fluid temperature is exceeded. and the flow rate of fluid to the heater is interrupted by exceeding a second fluid temperature higher than the first so that all the fluid exiting the housing feeds the radiator, characterized in that above the second fluid temperature, when the pressure in the housing is greater than a maximum allowable pressure, a portion of the flow of fluid to the radiator is diverted to the heater from the housing.
  • the technical effect is to always obtain efficient motor cooling while protecting the circuit against an internal overpressure. Part of the flow of fluid exiting the housing continues to be cooled through the radiator but another fluid flow portion is taken from that passing through the radiator to reach the heater.
  • the passage of a fluid portion by the heater allows to avoid overpressure in the circuit while ensuring that the fluid portion passing through the heater is still intensively cooled although a little less efficiently than by the radiator.
  • the advantage of the present invention is to continue to subject all the flow of fluid at the outlet of the engine when the coolant temperature reaches a threshold at an effective cooling while protecting the fluid circuit from an overpressure reached in the circuit. in this intensive cooling configuration.
  • the increased cooling obtained by closing the flow of fluid back to the coolant motor directly from the closure housing and closing the flow of fluid to the heater can be essentially preserved by allowing load shedding. flow of fluid to the radiator by removing a reduced portion of this flow to the heater. This represents a security for the implementation of this increased cooling when the pressure increases critically.
  • the maximum allowable pressure is around three bars.
  • the first fluid temperature is the temperature requiring cooling of the fluid being in the vicinity of 85 ° C and the second fluid temperature is in the vicinity of 1 10 ° C.
  • the fluid flow from the housing to the radiator is at least partially interrupted, the flow of fluid leaving the housing is distributed mainly between the heater and back to the engine and above the first fluid temperature, the flow of fluid exiting the housing back to the engine is at least partially interrupted, the flow of fluid exiting the housing is distributed mainly between the heater and the radiator.
  • Most of the flow of fluid back to the engine therefore passes through the radiator or the heater instead of going directly from the housing to the engine as was the case below the first fluid temperature.
  • the present invention also relates to a cooling fluid circuit for a heat engine for the implementation of such a method, the circuit comprising a cooling fluid outlet housing comprising a first fluid inlet from a heat engine and fluid outlets, a first fluid outlet connecting the housing to a radiator through a first inlet conduit, a second fluid outlet connecting the housing to a heater by a second inlet conduit, a third outlet of fluid connecting the housing to a cooling fluid circuit portion internal to the engine through a return line, the housing comprising a thermostat for each of the outputs of the housing, each thermostat closing or opening its associated output, characterized in that the housing includes a pressure relief valve ensuring the passage of a portion of fluid to the heater above a maximum pressure admi ssible in the housing when the second output is closed and the first output is opened by their associated thermostat.
  • the pressure relief valve at the fourth outlet to the heater opens thereby allowing the pressure to be maintained at an acceptable level in the cooling fluid circuit.
  • a pressure relief valve is the most effective and least expensive way to derive from the housing part of the fluid flow originally intended for the radiator to the heater when the pressure in the housing is greater than a maximum pressure. eligible.
  • the addition of a pressure sensor in the coolant circuit is also desirable, which is not a big change to the circuit and does not increase its cost significantly.
  • the housing comprises a fourth output associated with the pressure relief valve, the fourth output being associated with a branch line of an end portion of the second input line connected to the second output of the housing, the bypass duct opening into the second inlet duct downstream of said end portion.
  • the pressure relief valve is housed in the bypass pipe.
  • the first and third outputs of the housing are associated with a common thermostat, the common thermostat opening or closing in opposition the first and third outputs, the thermostat being movable between at least two positions, on the one hand, a position opening the first output and closing the third output and, secondly, a closed position of the first output and opening of the third output.
  • the common thermostat of the first and third outputs of the housing takes intermediate positions between the two positions for partial openings and closures of the first and third outputs.
  • the radiator and the heater are connected to the conduit back to the motor of the housing respectively by first and second outlet pipes, the first and second outlet pipes having different outlets in the return pipe to the engine, the return pipe to the engine comprising a pump near a portion of the internal cooling fluid circuit to the engine through a return line, the outlets being upstream of the pump.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a heat engine with a cooling fluid circuit according to the present invention respectively supplying a radiator, a heater and a fluid circuit internal to the engine, the cooling fluid circuit being shown in this figure with an inlet pipe to the radiator closed to the flow of fluid, while the pipes of the heater and back to the engine are open,
  • FIG. 2 is a schematic representation of the heat engine and a fluid circuit shown in FIG. 1, the cooling fluid circuit being shown in this figure with inlet ducts to the radiator and the fan heater open to the circulation of the fluid while the return pipe to the engine is closed,
  • FIG. 3 is a schematic representation of the heat engine and a fluid circuit shown in FIGS. 1 and 2, the cooling fluid circuit being shown in this figure with an inlet pipe to the radiator open to the circulation of the fluid. while the pipes to the heater and back to the motor are closed, the pressure in the housing being less than a maximum allowable pressure
  • - Figure 4 is a schematic representation of the heat engine and a fluid circuit shown in Figures 1 to 3, the cooling fluid circuit being shown in this figure with an inlet pipe to the radiator open to the circulation of the fluid while the pipes to the heater and back to the motor are closed, a conduit branch of the pipe to the heater is opened by a pressure relief valve, the pressure in the housing being greater than a maximum allowable pressure.
  • the present invention relates to a method of protecting a cooling fluid circuit of a thermal engine by circulating a cooling fluid against an internal overpressure in a housing 3 of outlet of cooling fluid supplied with fluid leaving the engine 5.
  • the cooling fluid is most frequently water or water-based.
  • the housing 3 comprises at least three outputs 31 to 34 with fluid flow control respectively to a radiator 4, a heater 1 and a return to the engine 5.
  • a return to the motor 5 from the outlet housing 3 is a direct return of the fluid from the housing 3, an indirect return to the motor 5 being through the radiator 4 or the heater.
  • a return of the fluid to the motor 5 passing through the radiator 4 and a return of the fluid to the motor 5 passing through the heater 1, these returns initially starting from the housing 3, are also present in the circuit of cooling fluid. These returns are not considered as direct within the meaning of the invention because having been in exchange for heat in the radiator 4 or respectively the heater 1.
  • the fluid does not need to be cooled. This may for example be the case for coolant temperatures lower than a control temperature, this temperature may be around 85 ° C.
  • the low flow to the radiator 4 may be possible at temperatures near 85 ° C being lower, the flow to the radiator 4 is then gradually increased for these nearby temperatures. This is not necessarily always the case.
  • the fluid flow from the housing 3 to the radiator 4 is at least partially interrupted, the flow of fluid leaving the housing 3 is distributed mainly between the heater 1 and back to the engine 5.
  • the flow of fluid to the motor 5 is interrupted when exceeding the control temperature or first temperature Treg fluid in the following. This can happen from a temperature of 85 ° C and below a temperature of 1 10 ° C.
  • the flow of fluid leaving the service box 3 is shared between the radiator 4 leaving the housing 3 by a first outlet 31 and the heater 1 for heating the passenger compartment leaving the housing 3 by a second outlet 32, a third output 33 of the housing 3 associated with the return of the fluid to the motor 5 directly from the housing 3 is then closed.
  • the flow of cooling fluid to the radiator 4 goes from 95l / min to 1251 / min when the radiator 4 is the only element supplied with cooling fluid to the detriment of the heater 1 and the return to the motor 5 directly from the housing 3.
  • the connector associated with the first inlet pipe 41 of the radiator 4 which is most likely to be damaged by an overpressure.
  • the overpressure can also damage among other elements the outlet housing 3, including its connection associated with the first inlet conduit 41 of the radiator 4 and / or elements present in the housing 3. This is not limiting.
  • a pressure sensor may therefore be present in the cooling fluid circuit, advantageously in the outlet housing 3 for measuring the pressure Pb.
  • maximum allowable Pmaxadmi can be around three bars.
  • the present invention relates to a cooling fluid circuit for a thermal engine 5 for the implementation of such a method.
  • the circuit comprises a coolant service housing 3 having a first fluid inlet from a thermal engine and fluid outlets 31 to 33.
  • a first fluid outlet 31 connects the casing 3 to a radiator 4 via a first inlet duct 41.
  • a second fluid outlet 32 connects the housing 3 to a heater 1 by a second inlet pipe 11.
  • a third fluid outlet 33 connects the casing 3 to a cooling fluid circuit portion internal to the motor 5 via a return duct 51, this directly because the radiator 4 and the heater 1 are also connected to the cooling fluid circuit. internal to the engine 5, which also realizes indirect connections between the housing 3 and the motor 5 passing respectively through the radiator 4 and the heater 1.
  • the housing 3 comprises a thermostat 2, 7 for each of the first, second and third outputs 31 to 33 of the housing 3. Each thermostat 2, 7 closes and opens its outlet 31 to 33 associated.
  • the thermostat 7 of the third output 33 back to the motor 5 can be common with the thermostat 7 of the first output 31 to the radiator 4, the common thermostat 7 performing opening an outlet 31, 33 by closing the other 33, 31 .
  • the housing 3 comprises a pressure relief valve 8 ensuring the passage of a portion of fluid to the heater 1 above a maximum permissible pressure Pmaxadmi in the housing 3. This is particularly well suited to the situation where the second output 32 to the heater 1 is closed and the first output 31 to the radiator 4 is opened by their associated thermostat 2, 7 thus providing a safety against an overpressure in the cooling fluid circuit.
  • the housing 3 may then include a fourth outlet 34 associated with the valve 8 of overpressure.
  • the fourth outlet 34 may be associated with a branch line 1 1b of an end portion 1 1c of the second inlet line 1 1 connected to the second outlet 32 of the housing 3. In this case, the conduct in branch 1 1 b opens in the second inlet conduit 1 1 downstream of said end portion 1 1 c, being close to the second outlet 32 of the housing 3.
  • the second outlet 32 or the second inlet pipe 1 1 to the heater 1 has its thermostat 2, 7 depending on a pressure sensor, the pressure sensor canceling at least partially the the action of the thermostat 2, 7 to at least partially open the second outlet 32 and allow a portion of the fluid flow originally intended for the radiator 4 to leave the housing 3 by the second outlet 32.
  • the fourth outlet 34 may have a reduced orifice relative to the orifice of the first outlet 31, in order to take only a limited portion of the flow to the radiator 4. This sample of a limited portion may be just sufficient to maintain the pressure Pb to the radiator 4 under the maximum allowable pressure Pmaxadmi.
  • the overpressure valve 8 can be housed in the bypass line 11b by closing or opening the fourth outlet 34 of the housing 3 from the inside of the bypass line 11b.
  • the first and third outlets 31, 33 of the housing 3 may be associated with a common thermostat 7.
  • the common thermostat 7 opens or closes in opposition the first and third outlets 31, 33.
  • common thermostat 7 is then movable between at least two positions.
  • a first position is an opening position of the first exit 31 and closing of the third output 33.
  • a second position is a closing position of the first output 31 and opening of the third output 33.
  • the common thermostat 7 of the first and third outputs 31, 33 of the housing 3 can take intermediate positions between the two positions for partial openings and closures of the first and third outlets 31, 33.
  • radiator 4 and the heater 1 are connected to the return line 51 to the motor 5 of the housing 3 by respectively first and second outlet pipes 41 a, 1 1 a for the return to the circuit of internal cooling fluid to the motor 5 of the fluid having been in heat exchange with them.
  • the first and second outlet pipes 41a, 1a may have different outlets in the return line 51 to the engine 5.
  • the return line 51 to the engine 5 may comprise a pump 6 near a portion of the internal cooling fluid circuit to the engine 5, thus to the input of this internal circuit portion 5, the outlets located upstream of the pump 6.
  • the pump 6 initiates the circulation of fluid in the fluid circuit cooling.

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Abstract

L'invention porte sur un procédé de protection d'un circuit de fluide de refroidissement d'un moteur (5) contre une surpression interne dans un boîtier (3) de sortie alimenté en fluide en sortie du moteur (5) et comprenant au moins trois sorties (31 à 34) respectivement vers un radiateur (4), un aérotherme (1) et en retour vers le moteur (5), le débit de fluide vers le moteur (5) étant interrompu au dépassement d'une première température de fluide dite de régulation et le débit de fluide vers l'aérotherme (1) étant interrompu au dépassement d'une deuxième température (T2) de fluide supérieure à la première afin que tout le fluide sortant du boîtier (3) alimente le radiateur (4). Au-dessus de la deuxième température (T2), quand la pression (Pb) régnante dans le boîtier (3) est supérieure à une pression maximale admissible (Pmaxadmi), une partie du débit vers le radiateur (4) est dérivée vers l'aérotherme (1).

Description

PROCEDE DE PROTECTION D'UN CIRCUIT DE FLUIDE DE REFROIDISSEMENT D'UN MOTEUR CONTRE UNE SURPRESSION INTERNE
[0001 ] L'invention porte sur un procédé de protection d'un circuit de fluide de refroidissement d'un moteur thermique par circulation d'un fluide de refroidissement contre une surpression interne dans un boîtier de sortie de fluide de refroidissement alimenté en fluide en sortie du moteur.
[0002] Dans un circuit de fluide de refroidissement d'un moteur thermique, il est connu d'utiliser un boîtier de sortie de fluide de refroidissement. Un tel boîtier est disposé en sortie de la portion du circuit de fluide de refroidissement interne au moteur et comprend une entrée pour l'admission de fluide ayant quitté le moteur après l'avoir refroidi.
[0003] Le boîtier de sortie de fluide comprend généralement au moins trois sorties. Une première sortie alimente un radiateur, une deuxième sortie alimente un thermostat et une troisième sortie est en retour vers le moteur. Le boîtier de sortie comprend aussi des thermostats pour fermer et ouvrir une ou des sorties selon les conditions de température régnant dans le boîtier de sortie.
[0004] Des fermetures et ouvertures partielles de sorties sont aussi possibles. De même, il peut exister d'autres sorties partant du boîtier de sortie comme des sorties pour le refroidissement d'un turbocompresseur, d'un échangeur de chaleur d'une ligne de recirculation des gaz d'échappement à une admission du moteur ou d'un élément auxiliaire du groupe motopropulseur comme une boîte de vitesses. Ceci n'est pas limitatif.
[0005] Pour illustrer l'action des thermostats selon les conditions de température régnant dans le boîtier de sortie, juste après le démarrage du véhicule, le moteur n'a pas besoin d'être fortement refroidi. Le débit de fluide vers le radiateur peut alors être interrompu en dessous d'une première température de fluide dite de régulation, les débits de fluide vers l'aérotherme et le moteur en retour étant alors effectifs.
[0006] Comme en fonctionnement, la température du moteur monte, au-dessus d'une température de régulation, il est nécessaire de refroidir le moteur. Le débit de fluide vers le moteur sortant directement du boîtier de sortie est alors au moins partiellement interrompu au dépassement de la température de régulation et le débit vers le radiateur est ouvert tandis que le débit vers l'aérotherme est conservé. Le moteur est alors refroidi principalement par du fluide en provenance de l'aérotherme et du radiateur par des conduites débouchant dans une conduite en retour vers le moteur, cette conduite en retour partant du boîtier de sortie et n'étant alors plus alimentée directement en sortie du boîtier.
[0007] Le débit de fluide vers l'aérotherme est aussi interrompu au dépassement d'une deuxième température de fluide supérieure à la première afin que tout le fluide sortant du boîtier alimente le radiateur. Il est alors effectué le refroidissement le plus efficace du moteur.
[0008] Ceci est notamment divulgué par le document FR-B-2 863 661 qui décrit un boîtier de sortie de fluide de refroidissement avec suspension de la circulation de fluide dans l'aérotherme pour ne garder qu'une boucle de refroidissement du moteur passant par le radiateur en retournant vers le moteur.
[0009] Il a été proposé pour diminuer les sections d'entrée d'air dans le véhicule pour la ventilation du radiateur, entre autres mesures, d'augmenter le débit de fluide de refroidissement vers le radiateur afin d'augmenter l'efficacité du radiateur en refroidissant une plus grande quantité de fluide de refroidissement. Ceci pose cependant un problème de surpression dans le boîtier de sortie de fluide et dans le radiateur.
[0010] Le document DE-U1 -202013103901 décrit un circuit de fluide de refroidissement moteur avec un clapet de décharge sur le boîtier de sortie de fluide avec un retour direct du fluide dans la conduite en retour vers le moteur. Un tel retour de fluide qui n'a pas été du tout refroidi ni dans le radiateur ni dans l'aérotherme nuît à l'efficacité du refroidissement du moteur et n'est pas optimal.
[001 1 ] Par conséquent, le problème à la base de l'invention est de protéger le circuit de fluide de refroidissement d'un moteur contre une surpression tout en garantissant un refroidissement du fluide quittant le boîtier de sortie de fluide.
[0012] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l'invention un procédé de protection d'un circuit de fluide de refroidissement d'un moteur thermique contre une surpression interne dans un boîtier de sortie de fluide de refroidissement alimenté en fluide en sortie du moteur, le boîtier comprenant au moins trois sorties avec régulation des débits de fluide respectivement vers un radiateur, un aérotherme et un retour direct vers le moteur, le débit de fluide vers le moteur étant interrompu au dépassement d'une première température de fluide dite de régulation et le débit de fluide vers l'aérotherme étant interrompu au dépassement d'une deuxième température de fluide supérieure à la première afin que tout le fluide sortant du boîtier alimente le radiateur, caractérisé en ce qu'au-dessus de la deuxième température de fluide, quand la pression régnante dans le boîtier est supérieure à une pression maximale admissible, une partie du débit de fluide vers le radiateur est dérivée vers l'aérotherme à partir du boîtier.
[0013] L'effet technique est d'obtenir toujours un refroidissement du moteur efficace tout en protégeant le circuit contre une surpression interne. Une partie du débit de fluide sortant du boîtier continue à être refroidie en passant par le radiateur mais une autre partie débit de fluide est prélevée de celle passant dans le radiateur pour aboutir vers l'aérotherme.
[0014] Dans ces conditions, le passage d'une partie de fluide par l'aérotherme permet d'éviter une surpression dans le circuit tout en garantissant que la partie de fluide passant par l'aérotherme soit toujours intensivement refroidie bien qu'un peu moins efficacement que par le radiateur. L'intérêt de la présente invention est de continuer de soumettre tout le débit de fluide en sortie du moteur lorsque la température de fluide de refroidissement atteint un seuil à un refroidissement efficace tout en protégeant le circuit de fluide d'une surpression atteinte dans le circuit dans cette configuration de refroidissement intensif.
[0015] Le refroidissement accru obtenu par la fermeture du débit de fluide en retour vers le moteur du fluide de refroidissement directement à partir du boîtier de fermeture et la fermeture du débit de fluide vers l'aérotherme peut être essentiellement conservé en permettant un délestage du débit de fluide vers le radiateur par prélèvement d'une partie réduite de ce débit vers l'aérotherme. Ceci représente une sécurité pour la mise en œuvre de ce refroidissement accru quand la pression s'accroît de manière critique.
[0016] Avantageusement, la pression maximale admissible est autour de trois bars.
[0017] Avantageusement, la première température de fluide est la température nécessitant un refroidissement du fluide en étant au voisinage de 85 °C et la deuxième température de fluide est au voisinage de 1 10°C.
[0018] Avantageusement, en dessous de la première température de fluide, le débit de fluide sortant du boîtier vers le radiateur est au moins partiellement interrompu, le débit de fluide sortant du boîtier se répartissant principalement entre l'aérotherme et en retour vers le moteur et au-dessus de la première température de fluide, le débit de fluide sortant du boîtier en retour vers le moteur est au moins partiellement interrompu, le débit de fluide sortant du boîtier se répartissant principalement entre l'aérotherme et le radiateur. La plus grande partie du débit de fluide en retour vers le moteur passe donc par le radiateur ou l'aérotherme au lieu de passer directement du boîtier vers le moteur comme c'était le cas en dessous de la première température de fluide.
[0019] La présente invention concerne aussi un circuit de fluide de refroidissement pour un moteur thermique pour la mise en œuvre d'un tel procédé, le circuit comprenant un boîtier de sortie de fluide de refroidissement comportant une première entrée de fluide en provenance d'un moteur thermique et des sorties de fluide, une première sortie de fluide reliant le boîtier à un radiateur par une première conduite d'entrée, une deuxième sortie de fluide reliant le boîtier à un aérotherme par une deuxième conduite d'entrée, une troisième sortie de fluide reliant le boîtier à une portion de circuit de fluide de refroidissement interne au moteur par une conduite de retour, le boîtier comprenant un thermostat pour chacune des sorties du boîtier, chaque thermostat fermant ou ouvrant sa sortie associée, caractérisé en ce que le boîtier comprend un clapet de surpression assurant le passage d'une portion de fluide vers l'aérotherme au-dessus d'une pression maximale admissible dans le boîtier quand la deuxième sortie est fermée et la première sortie est ouverte par leur thermostat associé.
[0020] Au-delà d'une certaine pression dans le boîtier de sortie, la tenue du radiateur, du boîtier de sortie et des raccords entre ces éléments n'est plus assurée. Le clapet de surpression à la quatrième sortie vers l'aérotherme s'ouvre en permettant ainsi de maintenir la pression à un niveau acceptable dans le circuit de fluide de refroidissement. [0021 ] Un clapet de surpression est le moyen le plus efficace et le moins coûteux pour dériver à partir du boîtier une partie du débit de fluide originellement destinée au radiateur vers l'aérotherme quand la pression régnante dans le boîtier est supérieure à une pression maximale admissible. L'ajout d'un capteur de pression dans le circuit de fluide de refroidissement est aussi souhaitable, ce qui n'est pas une grande modification du circuit et n'accroît pas notablement son coût.
[0022] Avantageusement, le boîtier comprend une quatrième sortie associée au clapet de surpression, la quatrième sortie étant associée à une conduite en dérivation d'une portion d'extrémité de la deuxième conduite d'entrée raccordée à la deuxième sortie du boîtier, la conduite en dérivation débouchant dans la deuxième conduite d'entrée en aval de ladite portion d'extrémité.
[0023] Avantageusement, le clapet de surpression est logé dans la conduite en dérivation. [0024] Avantageusement, les première et troisième sorties du boîtier sont associées à un thermostat commun, le thermostat commun ouvrant ou fermant en opposition les première et troisième sorties, le thermostat étant mobile entre au moins deux positions, d'une part, une position d'ouverture de la première sortie et de fermeture de la troisième sortie et, d'autre part, une position de fermeture de la première sortie et d'ouverture de la troisième sortie.
[0025] Avantageusement, le thermostat commun des première et troisième sorties du boîtier prend des positions intermédiaires entre les deux positions pour des ouvertures et fermetures partielles des première et troisième sorties. [0026] Avantageusement, le radiateur et l'aérotherme sont reliés à la conduite en retour vers le moteur du boîtier par respectivement des première et deuxième conduites de sortie, les première et deuxième conduites de sortie présentant des débouchés différents dans la conduite en retour vers le moteur, la conduite en retour vers le moteur comportant une pompe à proximité d'une portion de circuit de fluide de refroidissement interne au moteur par une conduite de retour, les débouchés se trouvant en amont de la pompe.
[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 des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique d'un moteur thermique avec un circuit de fluide refroidissement selon la présente invention alimentant respectivement un radiateur, un aérotherme et un circuit de fluide interne au moteur, le circuit de fluide de refroidissement étant montré à cette figure avec une conduite d'entrée au radiateur fermée à la circulation du fluide, tandis que les conduites de l'aérotherme et en retour vers le moteur sont ouvertes,
- la figure 2 est une représentation schématique du moteur thermique et d'un circuit de fluide montrés à la figure 1 , le circuit de fluide de refroidissement étant montré à cette figure avec des conduites d'entrée au radiateur et à l'aérotherme ouvertes à la circulation du fluide tandis que la conduite en retour vers le moteur est fermée,
- la figure 3 est une représentation schématique du moteur thermique et d'un circuit de fluide montrés aux figures 1 et 2, le circuit de fluide de refroidissement étant montré à cette figure avec une conduite d'entrée au radiateur ouverte à la circulation du fluide tandis que les conduites à l'aérotherme et en retour vers le moteur sont fermées, la pression dans le boîtier étant inférieure à une pression maximale admissible, - la figure 4 est une représentation schématique du moteur thermique et d'un circuit de fluide montrés aux figures 1 à 3, le circuit de fluide de refroidissement étant montré à cette figure avec une conduite d'entrée au radiateur ouverte à la circulation du fluide tandis que les conduites à l'aérotherme et en retour vers le moteur sont fermées, une conduite en dérivation de la conduite à l'aérotherme étant ouverte par un clapet de surpression, la pression dans le boîtier étant supérieure à une pression maximale admissible.
[0028] 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.
[0029] 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.
[0030] En se référant à toutes les figures, la présente invention concerne un procédé de protection d'un circuit de fluide de refroidissement d'un moteur 5 thermique par circulation d'un fluide de refroidissement contre une surpression interne dans un boîtier 3 de sortie de fluide de refroidissement alimenté en fluide en sortie du moteur 5. Le fluide de refroidissement est le plus fréquemment de l'eau ou à base d'eau.
[0031 ] De manière classique, le boîtier 3 comprend au moins trois sorties 31 à 34 avec régulation des débits de fluide respectivement vers un radiateur 4, un aérotherme 1 et un retour vers le moteur 5. Ce qui est entendu par un retour vers le moteur 5 à partir du boîtier 3 de sortie est un retour direct du fluide à partir du boîtier 3, un retour indirect vers le moteur 5 se faisant en passant par le radiateur 4 ou l'aérotherme.
[0032] En effet, un retour du fluide vers le moteur 5 passant par le radiateur 4 et un retour du fluide vers le moteur 5 passant par l'aérotherme 1 , ces retours partant initialement du boîtier 3, sont aussi présents dans le circuit de fluide de refroidissement. Ces retours ne sont pas considérés comme directs au sens de l'invention car ayant été en échange de chaleur dans le radiateur 4 ou respectivement l'aérotherme 1 . [0033] Dans un intervalle de températures basses de fluide de refroidissement, il n'y a aucun débit ou un faible débit vers le radiateur 4, le fluide n'ayant pas besoin d'être refroidi. Ceci peut par exemple être le cas pour des températures de fluide de refroidissement inférieures à une température de régulation, cette température pouvant être autour de 85 °C. Le faible débit vers le radiateur 4 peut être possible à des températures proches de 85 °C en lui étant inférieures, le débit vers le radiateur 4 étant alors progressivement augmenté pour ces températures proches. Ce n'est pas forcément toujours le cas.
[0034] Ainsi, en dessous de la température de régulation, le débit de fluide sortant du boîtier 3 vers le radiateur 4 est au moins partiellement interrompu, le débit de fluide sortant du boîtier 3 se répartissant principalement entre l'aérotherme 1 et en retour vers le moteur 5.
[0035] Par contre, directement à partir du boîtier 3 de service, le débit de fluide vers le moteur 5 est interrompu au dépassement de la température de régulation ou première température Treg de fluide dans ce qui suit. Ceci peut se passer à partir d'une température de 85°C et en dessous d'une température de 1 10°C. le débit de fluide quittant le boîtier 3 de service est partagé entre le radiateur 4 en quittant le boîtier 3 par une première sortie 31 et l'aérotherme 1 pour le chauffage de l'habitacle en quittant le boîtier 3 par une deuxième sortie 32, une troisième sortie 33 du boîtier 3 associée au retour du fluide vers le moteur 5 directement du boîtier 3 étant alors fermée.
[0036] Ensuite, quand la température du fluide de refroidissement monte encore, par exemple au-dessus de 1 10 °C, le débit de fluide vers l'aérotherme 1 est interrompu au dépassement d'une deuxième température T2 de fluide supérieure à la première température Treg de fluide dite de régulation. Dans cette configuration, tout le fluide sort du boîtier 3 par sa première sortie 31 et alimente le radiateur 4. Il est à noter que le débit de fluide vers l'aérotherme 1 peut être progressivement interrompu pour des températures proches et inférieures de la deuxième température T2, ce qui n'est pas limitatif.
[0037] Pour ordre d'idée non limitatif, pour un moteur 5 turbocompressé à un régime de 4.000tr/min, le débit de fluide de refroidissement vers le radiateur 4 passe de 95l/min à 1251/min quand le radiateur 4 est le seul élément alimenté en fluide de refroidissement au détriment de l'aérotherme 1 et du retour vers le moteur 5 directement à partir du boîtier 3.
[0038] Quand tout le fluide sortant du boîtier 3 alimente le radiateur 4, il peut y avoir un problème de surpression dans le circuit de fluide de refroidissement. [0039] Cette surpression peut par exemple endommager les raccords du radiateur 4, un raccord servant à la réception d'une première conduite d'entrée 41 partant d'une première sortie 31 du boîtier 3 et un autre raccord servant au départ d'une première conduite de sortie 41 a quittant le radiateur 4 et débouchant ensuite vers une conduite de retour 51 vers le moteur 5.
[0040] C'est le raccord associé à la première conduite d'entrée 41 du radiateur 4 qui est le plus susceptible d'être endommagé par une surpression. La surpression peut aussi endommager entre autres éléments le boîtier 3 de sortie, notamment son raccord associé avec la première conduite d'entrée 41 du radiateur 4 et/ou des éléments présents dans le boîtier 3. Ceci n'est pas limitatif.
[0041 ] Pour éviter cela, selon la présente invention, au-dessus de la deuxième température T2 de fluide, quand la pression Pb régnante dans le boîtier 3 est supérieure à une pression maximale admissible Pmaxadmi, une partie du débit de fluide vers le radiateur 4 est dérivée vers l'aérotherme 1 à partir du boîtier 3. [0042] Un capteur de pression peut donc être présent dans le circuit de fluide de refroidissement, avantageusement dans le boîtier 3 de sortie pour la mesure de la pression Pb. La pression maximale admissible Pmaxadmi peut être autour de trois bars.
[0043] La présente invention concerne un circuit de fluide de refroidissement pour un moteur 5 thermique pour la mise en œuvre d'un tel procédé. Comme précédemment mentionné, le circuit comprend un boîtier 3 de service de fluide de refroidissement comportant une première entrée de fluide en provenance d'un moteur 5 thermique et des sorties 31 à 33 de fluide.
[0044] Une première sortie 31 de fluide relie le boîtier 3 à un radiateur 4 par une première conduite d'entrée 41 . Une deuxième sortie 32 de fluide relie le boîtier 3 à un aérotherme 1 par une deuxième conduite d'entrée 1 1 . Une troisième sortie 33 de fluide relie le boîtier 3 à une portion de circuit de fluide de refroidissement interne au moteur 5 par une conduite de retour 51 , ceci directement car le radiateur 4 et l'aérotherme 1 sont aussi reliés au circuit de fluide de refroidissement interne au moteur 5, ce qui réalise aussi des liaisons indirectes entre le boîtier 3 et le moteur 5 passant respectivement par le radiateur 4 et l'aérotherme 1 .
[0045] Le boîtier 3 comprend un thermostat 2, 7 pour chacune des première, deuxième et troisième sorties 31 à 33 du boîtier 3. Chaque thermostat 2, 7 ferme et ouvre sa sortie 31 à 33 associée. Le thermostat 7 de la troisième sortie 33 en retour vers le moteur 5 peut être commun avec le thermostat 7 de la première sortie 31 vers le radiateur 4, le thermostat commun 7 effectuant ouvrant une sortie 31 , 33 en fermant l'autre 33, 31 .
[0046] Le boîtier 3 comprend un clapet 8 de surpression assurant le passage d'une portion de fluide vers l'aérotherme 1 au-dessus d'une pression maximale admissible Pmaxadmi dans le boîtier 3. Ceci est particulièrement bien adapté à la situation où la deuxième sortie 32 vers l'aérotherme 1 est fermée et la première sortie 31 vers le radiateur 4 est ouverte par leur thermostat 2, 7 associé en assurant ainsi une sécurité contre une surpression dans le circuit de fluide de refroidissement. [0047] Le boîtier 3 peut alors comprendre une quatrième sortie 34 associée au clapet 8 de surpression. La quatrième sortie 34 peut être associée à une conduite en dérivation 1 1 b d'une portion d'extrémité 1 1 c de la deuxième conduite d'entrée 1 1 raccordée à la deuxième sortie 32 du boîtier 3. Dans ce cas, la conduite en dérivation 1 1 b débouche dans la deuxième conduite d'entrée 1 1 en aval de ladite portion d'extrémité 1 1 c, en étant proche de la deuxième sortie 32 du boîtier 3.
[0048] Une alternative possible est que la deuxième sortie 32 ou la deuxième conduite d'entrée 1 1 vers l'aérotherme 1 présente son thermostat 2, 7 dépendant d'un capteur de surpression, le capteur de surpression annulant au moins en partie l'action du thermostat 2, 7 pour ouvrir au moins partiellement la deuxième sortie 32 et permettre à une portion du débit de fluide originellement destinée au radiateur 4 de quitter le boîtier 3 par la deuxième sortie 32.
[0049] La quatrième sortie 34 peut présenter un orifice réduit par rapport à l'orifice de la première sortie 31 , afin de ne prélever qu'une portion limitée du débit vers le radiateur 4. Ce prélèvement d'une portion limitée peut être juste suffisant pour maintenir la pression Pb vers le radiateur 4 sous la pression maximale admissible Pmaxadmi. Le clapet 8 de surpression peut être logé dans la conduite en dérivation 1 1 b en obturant ou en ouvrant de l'intérieur de la conduite en dérivation 1 1 b la quatrième sortie 34 du boîtier 3.
[0050] Comme précédemment mentionné, les première et troisième sorties 31 , 33 du boîtier 3 peuvent être associées à un thermostat commun 7. Dans ce cas, le thermostat commun 7 ouvre ou ferme en opposition les première et troisième sorties 31 , 33. Le thermostat commun 7 est alors mobile entre au moins deux positions. Une première position est une position d'ouverture de la première sortie 31 et de fermeture de la troisième sortie 33. Une deuxième position est une position de fermeture de la première sortie 31 et d'ouverture de la troisième sortie 33.
[0051 ] En plus des deux positions précédemment mentionnées, le thermostat commun 7 des première et troisième sorties 31 , 33 du boîtier 3 peut prendre des positions intermédiaires entre les deux positions pour des ouvertures et fermetures partielles des première et troisième sorties 31 , 33.
[0052] Comme précédemment mentionné, le radiateur 4 et l'aérotherme 1 sont reliés à la conduite de retour 51 au moteur 5 du boîtier 3 par respectivement des première et deuxième conduites de sortie 41 a, 1 1 a pour le retour vers le circuit de fluide de refroidissement interne au moteur 5 du fluide ayant été en échange de chaleur avec eux.
[0053] Les première et deuxième conduites de sortie 41 a, 1 1 a peuvent présenter des débouchés différents dans la conduite de retour 51 au moteur 5. La conduite de retour 51 au moteur 5 peut comporter une pompe 6 à proximité d'une portion de circuit de fluide de refroidissement interne au moteur 5, donc à l'entrée de cette portion de circuit interne au moteur 5, les débouchés se trouvant en amont de la pompe 6. La pompe 6 initie la circulation de fluide dans le circuit de fluide de refroidissement.
[0054] 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 protection d'un circuit de fluide de refroidissement d'un moteur (5) thermique contre une surpression interne dans un boîtier (3) de sortie de fluide de refroidissement alimenté en fluide en sortie du moteur (5), le boîtier (3) comprenant au moins trois sorties (31 à 34) avec régulation des débits de fluide respectivement vers un radiateur (4), un aérotherme (1 ) et un retour direct vers le moteur (5), le débit de fluide vers le moteur (5) étant interrompu au dépassement d'une première température (Treg) de fluide dite de régulation et le débit de fluide vers l'aérotherme (1 ) étant interrompu au dépassement d'une deuxième température (T2) de fluide supérieure à la première (Treg) afin que tout le fluide sortant du boîtier (3) alimente le radiateur (4), caractérisé en ce qu'au-dessus de la deuxième température (T2) de fluide, quand la pression (Pb) régnante dans le boîtier (3) est supérieure à une pression maximale admissible (Pmaxadmi), une partie du débit de fluide vers le radiateur (4) est dérivée vers l'aérotherme (1 ) à partir du boîtier (3).
Procédé selon la revendication 1 , dans lequel la pression maximale admissible (Pmaxadmi) est autour de trois bars.
Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la première température (Treg) de fluide est la température nécessitant un refroidissement du fluide en étant au voisinage de 85 °C et la deuxième température
(T2) de fluide est au voisinage de 1 10°C.
Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, en dessous de la première température (Treg) de fluide, le débit de fluide sortant du boîtier (3) vers le radiateur (4) est au moins partiellement interrompu, le débit de fluide sortant du boîtier (3) se répartissant principalement entre l'aérotherme (1 ) et en retour vers le moteur (5) et au-dessus de la première température (Treg) de fluide, le débit de fluide sortant du boîtier (3) en retour vers le moteur (5) est au moins partiellement interrompu, le débit de fluide sortant du boîtier (3) se répartissant principalement entre l'aérotherme (1 ) et le radiateur (4).
Circuit de fluide de refroidissement pour un moteur (5) thermique pour la mise en œuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, le circuit comprenant un boîtier (3) de service de fluide de refroidissement comportant une première entrée de fluide en provenance d'un moteur (5) thermique et des sorties (31 à 34) de fluide, une première sortie (31 ) de fluide reliant le boîtier
(3) à un radiateur
(4) par une première conduite d'entrée (41 ), une deuxième sortie (32) de fluide reliant le boîtier (3) à un aérotherme (1 ) par une deuxième conduite d'entrée (1 1 ), une troisième sortie (33) de fluide reliant le boîtier (3) à une portion de circuit de fluide de refroidissement interne au moteur
(5) par une conduite de retour (51 ), le boîtier (3) comprenant un thermostat (2, 7) pour chacune des première, deuxième et troisième sorties (31 à 33) du boîtier (3), chaque thermostat (2, 7) fermant ou ouvrant sa sortie (31 à 33) associée, caractérisé en ce que le boîtier (3) comprend un clapet (8) de surpression assurant le passage d'une portion de fluide vers l'aérotherme (1 ) au- dessus d'une pression maximale admissible (Pmaxadmi) dans le boîtier (3) quand la deuxième sortie (32) est fermée et la première sortie (31 ) est ouverte par leur thermostat (2, 7) associé.
6. Circuit selon la revendication 5, dans lequel le boîtier (3) comprend une quatrième sortie (34) associée au clapet (8) de surpression, la quatrième sortie (34) étant associée à une conduite en dérivation (1 1 b) d'une portion d'extrémité (1 1 c) de la deuxième conduite d'entrée (1 1 ) raccordée à la deuxième sortie (32) du boîtier (3), la conduite en dérivation (1 1 b) débouchant dans la deuxième conduite d'entrée (1 1 ) en aval de ladite portion d'extrémité (1 1 c).
7. Circuit selon la revendication 6, dans lequel le clapet (8) de surpression est logé dans la conduite en dérivation (1 1 b).
8. Circuit selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel les première et troisième sorties (31 , 33) du boîtier (3) sont associées à un thermostat commun (7), le thermostat commun (7) ouvrant ou fermant en opposition les première et troisième sorties (31 , 33), le thermostat commun (7) étant mobile entre au moins deux positions, d'une part, une position d'ouverture de la première sortie (31 ) et de fermeture de la troisième sortie (33) et, d'autre part, une position de fermeture de la première sortie (31 ) et d'ouverture de la troisième sortie (33).
9. Circuit selon la revendication 8, dans lequel le thermostat commun (7) des première et troisième sorties (31 , 33) du boîtier (3) prend des positions intermédiaires entre les deux positions pour des ouvertures et fermetures partielles des première et troisième sorties (31 , 33).
10. Circuit selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, dans lequel le radiateur (4) et l'aérotherme (1 ) sont reliés à la conduite de retour (51 ) au moteur (5) du boîtier (3) par respectivement des première et deuxième conduites de sortie (41 a, 1 1 a), les première et deuxième conduites de sortie (41 a, 1 1 a) présentant des débouchés différents dans la conduite de retour (51 ) au moteur (5), la conduite de retour (51 ) au moteur (5) comportant une pompe (6) à proximité d'une portion de circuit de fluide de refroidissement interne au moteur (5) par une conduite de retour (51 ), les débouchés se trouvant en amont de la pompe (6).
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