WO2018211185A1 - Procédé de régulation d'une température d'huile de lubrification d'un moteur thermique à deux flux de sortie - Google Patents

Procédé de régulation d'une température d'huile de lubrification d'un moteur thermique à deux flux de sortie Download PDF

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WO2018211185A1
WO2018211185A1 PCT/FR2018/050905 FR2018050905W WO2018211185A1 WO 2018211185 A1 WO2018211185 A1 WO 2018211185A1 FR 2018050905 W FR2018050905 W FR 2018050905W WO 2018211185 A1 WO2018211185 A1 WO 2018211185A1
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WO
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housing
outlet
engine
flow
fluid
Prior art date
Application number
PCT/FR2018/050905
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Inventor
Benjamin Petit
Mouad Diny
Matthieu FUIN
Original Assignee
Psa Automobiles Sa
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    • 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
    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/08—Arrangements of lubricant coolers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M5/00—Heating, cooling, or controlling temperature of lubricant; Lubrication means facilitating engine starting
    • F01M5/005—Controlling temperature of lubricant
    • F01M5/007—Thermostatic control
    • 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
    • F01P2060/04—Lubricant cooler

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a temperature of a lubricating oil in a motor oil heat exchanger fluidically connected to a cooling circuit of a heat engine with, under certain conditions of fluid or oil temperature when more intensive cooling of the lubricating oil is required, division of the output flow of the heat exchanger.
  • the coolant In the current cooling circuits, the coolant, frequently water with or without additives, is punctured in the engine for cooling the engine lubricating oil.
  • This makes it possible to continuously feed the heat exchanger of the lubricating oil of the heat engine with a flow of heat transfer fluid into the heat exchanger after this flow has passed through the engine, this flow therefore having a relatively high temperature. high.
  • the use of a low viscosity oil is however not an essential feature for the implementation of the present invention but only a particularly suitable application of the process according to the present invention.
  • a low viscosity oil or a very low viscosity oil is to reduce mechanical losses by friction of the engine, also known by the acronym of PMF. It can be seen that the positions concerned by the mechanical losses by friction within the engine are numerous and equivalent to 20% of the lost mechanical energy and that each of them generates different levels of friction.
  • Using an oil of very low viscosity would reduce these levels of mechanical losses by friction significantly, especially on approval cycle.
  • a viscosity stress and a temperature stress must be respected.
  • the circuit oil cooling must be optimized to achieve a suitable operating temperature, for example at most equal to 125 ° C and a viscosity of 4 Centistockes for oil, which is to be compared to a temperature of 145 ° C for a viscosity of 4 Cst with a running oil.
  • the most relevant lever to achieve this goal is the optimization of the heat exchanger of the lubricating oil which is a coolant / oil exchanger).
  • FIG. 1 shows an assembly of a thermal engine 14 and its cooling circuit comprising a heat transfer fluid outlet housing 1 comprising a first fluid outlet pipe 40 and coolant return means opening respectively into the motor 14 and into the housing 1 from the motor 14. This is effected by a direct passage between the motor 14 and the housing 1 after the fluid has passed through a heat exchanger 7 engine lubricating oil with the coolant.
  • the cooling circuit also comprises second outlet pipes 21 and inlet 20 opening respectively in a radiator 2 from the housing 1 and in the housing 1 from the radiator 2.
  • the radiator may have an auxiliary pipe radiator fluid outlet connecting it to the engine via a degassing box.
  • a pump 4 circulates the cooling fluid in the motor 14.
  • the pump 4 is on the first fluid outlet conduit 40 opening respectively into the motor 14 from the housing 1.
  • the pump 4 can also be connected to the auxiliary outlet pipe coming from the radiator.
  • the cooling circuit generally has a heater 3 connected by a third outlet pipe 31 from the housing 1 to the heater 3 heat transfer fluid and a third inlet pipe 30 from the heater 3 to the first outlet pipe 40 of the housing 1 towards the heat engine 14.
  • the housing 1 comprises two enclosures 9, 10.
  • the second enclosure 10 carries an outlet opening into the third outlet conduit 31 to the heater 3 and an outlet opening into the second outlet conduit 21 to the radiator 2.
  • the passage fluid previously mentioned between the motor 14 and the housing 1 the first chamber 9 of the housing 1 has an input directly connected to the motor 14 for receiving fluid leaving the engine, this input being visible but not referenced in Figure 1.
  • the first enclosure 9 of the housing 1 has an outlet opening in the first outlet line 40 of the housing 1 to the heat engine 14 and an inlet receiving the second inlet pipe 20 from the radiator 2.
  • the first enclosure 9 or the second enclosure 10 may comprise a thermostat 13 closing or opening at least partially an outlet of the housing 1 to the radiator 2.
  • a lubricating oil heat exchanger of the state of the art has an inlet and a coolant outlet and an inlet and a lubricating oil outlet.
  • the lubricating oil heat exchanger is usually attached directly to the crankcase or oil filter bracket. Relatively warm heat transfer fluid from the motor is continuously circulating in the lubricating oil heat exchanger. It is not possible with such an exchanger to provide enhanced cooling of the lubricating oil.
  • the document FR-A-2 776 707 describes a heat exchange management system in a motor vehicle comprising a circuit for circulating a cooling fluid of an engine and comprising in series a fluid drive pump. cooling and heat exchange radiator, in parallel with the radiator. There is present a first branch circuit provided with an exchanger and a second branch circuit provided with a heater and means for directing the fluid in the circuits. These orientation means are formed by a valve including a closed position of the circulation of the cooling fluid in the engine for a predetermined time to ensure a rapid rise in engine temperature.
  • the valve comprises a position for closing the circulation of the cooling fluid in the radiator and the heat exchanger, a position for opening the circulation of the fluid in the engine and the heater, a position for closing the circulation of the fluid in the the radiator and a position opening the circulation of this fluid in the engine, the exchanger and the heater and intermediate positions of circulation of this fluid in the circuits.
  • the problem underlying the invention is, in a thermal engine cooling circuit comprising a lubricating oil heat exchanger of the engine with a heat transfer fluid flowing in the circuit, to obtain by high lubricating oil temperature more efficient cooling of the engine lubricating oil, while requiring little modification of a conventional cooling circuit.
  • the frictional mechanical losses of an engine are largely a function of the viscosity of the oil.
  • the viscosity and thus the friction losses decrease with the increase of the oil temperature above a minimum value but the oil temperature should not become too high.
  • the oil temperature should not become too high.
  • the technical effect is a control of the flow of heat transfer fluid entering the heat exchanger, this by adding an auxiliary flow output to the flow back into the engine. This optimizes the performance of the heat exchanger.
  • the creation of an auxiliary output flow in addition to the flow returning to the engine will generate an increase in the flow rate through the lubricating oil heat exchanger, a such an increase in flow rate signifying an increased heat exchange between the oil and the coolant, resulting in a reinforced maintenance of the oil temperature below the predetermined oil temperature not to be exceeded, for example but not limiting an oil temperature to 125 ° C.
  • the predetermined oil temperature is 125 ° C for a low viscosity oil of 4 centistokes or 4.10 6 m 2 / s, the first predetermined coolant temperature being that estimated to correspond to an oil temperature of 125 ° C with a range of variation of +/- 10% around these two respective predetermined temperatures.
  • the auxiliary flow exiting the heat exchanger returns either in a flow of fluid communication to the housing from the radiator, or in a flow of fluid communication to the radiator from the housing or directly in the housing at an inlet of the fluidic communication stream from the radiator or at an outlet of the fluidic communication flow to the radiator.
  • flows of the flow returning directly to the motor and the outgoing auxiliary flow are adjustable at the output of the heat exchanger at least between a zero flow and a maximum flow rate for the outgoing auxiliary flow, the flow returning directly to the engine then from a maximum flow to a minimum flow. Since there is an increase in flow in the heat exchanger by the creation of the auxiliary flow, the flow rate of the flow returning directly to the motor may drop only moderately or not at all during the creation of the auxiliary flow. This is particularly valid for a thermostat present in the exchanger and opening or closing the passage of the auxiliary flow. When a solenoid valve regulates the two flows, it is possible to decrease or cancel one of the two flows, which gives additional possibilities of flow control.
  • the invention also relates to an assembly of a heat engine and its cooling circuit comprising an outlet housing of a coolant with, on the one hand, a first fluid outlet conduit opening respectively into the engine. and means for returning the heat transfer fluid into the housing from the engine by at least one heat exchanger with a lubricating oil of the engine and, on the other hand, a fluid communication established between the housing and a radiator, the assembly implementing such a method, the heat exchanger opening into a fluid outlet conduit back to the engine, characterized in that the heat exchanger further opens on an auxiliary outlet pipe having an outgoing nozzle on the fluidic communication between the housing and the radiator, the heat exchanger integrating means for opening and closing the auxiliary outlet duct as a function of a fluid or oil temperature in the heat exchanger.
  • the use of a low viscosity oil at a temperature of less than or equal to 125 ° C. thanks to an oil heat exchanger with optimized performance makes it possible to reduce frictional mechanical losses. and therefore C02 emissions. Fuel consumption is also reduced. It has been determined that the reduction of frictional mechanical losses associated with the use of a low viscosity oil under conditions of use at a temperature below or equal to 125 ° C could result in a reduction of C02 emissions up to to CO2 / km relative to a reference oil.
  • the present invention makes it possible to respond to a last difficulty opposing the use of a low viscosity oil in a heat engine which is the obligation to maintain the oil at a temperature below a predetermined temperature during operation. engine operation.
  • the present invention thus removes a major obstacle to the use of a low viscosity lubricating oil in a heat engine, which hampered its development.
  • the fluid communication between the housing and the radiator comprises a second outlet duct opening into the radiator from the housing and a second inlet duct opening into the housing from the radiator, the auxiliary outlet duct having the quilting output on either the second output line or the second input line or an output or an input of the housing associated respectively with the second output line or the second input line.
  • the opening and closing means of the auxiliary outlet duct are a first thermostat or a solenoid valve integrated in the heat exchanger with, for the solenoid valve, means for controlling the solenoid valve in function. an estimate or measurement of the fluid or oil temperature in the heat exchanger.
  • the housing comprises two enclosures, the first enclosure carrying an inlet opening into the second inlet pipe from the radiator and an input directly connected to the motor for receiving fluid leaving the engine by the return means, the second housing enclosure having an output opening in the first outlet pipe of the housing to the heat engine and an outlet opening into the second outlet pipe to the radiator, the first and second enclosure of the housing communicating via an internal passage, a second thermostat being housed in the second chamber and closing the outlet opening in the second outlet pipe to the radiator below a second predetermined fluid temperature.
  • the cooling circuit has a heater connected by a third outlet pipe from the housing to the coolant heat exchanger heater and a third inlet pipe from the heater to the first outlet pipe of the housing towards the heat engine, a pump being present in the first outlet pipe of the housing and circulating the heat transfer fluid to and into the engine.
  • the invention relates to a motor vehicle, characterized in that it comprises a set of a heat engine associated or not with a non-thermal engine and a cooling circuit as previously described.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an engine assembly with a heat engine and its cooling circuit according to the state of the art, the cooling circuit cooling the engine lubricating oil only with fluid having through a portion of the engine and therefore by a relatively hot fluid, the thermostat of the cooling fluid / oil exchanger being closed here and the coolant circulates conventionally,
  • FIG. 2 is a schematic representation of an engine assembly with a heat engine and its cooling circuit according to an embodiment of the present invention, the lubricating oil heat exchanger having an auxiliary outlet duct opening on the fluid inlet pipe in a fluid outlet housing from a radiator, the housing and the radiator belonging to the cooling circuit, the thermostat of the cooling fluid / oil exchanger being here open and the fluid of cooling being divided and circulating also by the quilting,
  • FIG. 3 is a schematic representation of an engine assembly with a heat engine and its cooling circuit according to another embodiment of the present invention, the lubricating oil heat exchanger having a auxiliary outlet duct leading to the fluid outlet duct towards a radiator coming from a fluid outlet housing, the casing and the radiator belonging to the cooling circuit, the thermostat of the oil water heat exchanger being here open and the coolant is divided and also circulates through a quilting.
  • the figures are given by way of examples and are not limiting of the invention. They constitute schematic representations of principle intended to facilitate the understanding of the invention and are not necessarily at the scale of practical applications. In particular, the dimensions of the various elements illustrated are not representative of reality.
  • upstream and downstream are to be taken in the direction of the circulation of the heat transfer fluid in the cooling circuit and in particular in the pipe then described.
  • Inlet and outlet are to be taken with respect to the coolant coolant outlet housing, an inlet pipe opening into the service box and an outlet pipe from the service box. The same goes for the lubricating oil heat exchanger.
  • the present invention relates to a method of controlling a temperature of a lubricating oil in a heat exchanger 7 of engine oil 14 fluidly connected to a cooling circuit of the engine.
  • a heat engine 14 for a passage of a heat transfer fluid flow in the heat exchanger 7 coming directly from the engine 14.
  • the flow at the outlet of the heat exchanger 7 returns directly to the motor 14 via an outlet pipe return 28 in the motor 14 and is then discharged into a fluid outlet housing 1 forming part of the cooling circuit.
  • the fluid outlet housing 1 is in fluid communication to and from a radiator 2, which allows to cool the coolant when it has become too hot for cooling the motor 14 and its associated elements such as a gearbox, a turbocharger, an air cooler or a valve forming part of an exhaust gas recirculation system to an intake of the engine 14, also known by the acronym of RGE.
  • a radiator 2 which allows to cool the coolant when it has become too hot for cooling the motor 14 and its associated elements such as a gearbox, a turbocharger, an air cooler or a valve forming part of an exhaust gas recirculation system to an intake of the engine 14, also known by the acronym of RGE.
  • the output stream is divided into two comprising, in addition to the flow returning directly to the motor 14, an auxiliary outgoing flow returning in the fluid communication between housing 1 and radiator 2.
  • Figure 1 shows a configuration with a single output flow returning to the motor 14. This occurs for fluid or oil temperatures lower than the predetermined temperature associated with them respectively. There is no outgoing auxiliary flow in this case.
  • Figures 2 and 3 show configurations with an output flow returning to the motor 14 and an outgoing auxiliary flow exiting the heat exchanger 7 to inlet lines 20 and outlet 21 of the housing 1 towards the radiator 2 and vice versa. This occurs at fluid or oil temperatures above the predetermined temperature associated with them. The lubricating oil then needs to be cooled more intensively than previously which was done by a single flow returning to the engine 14.
  • FIGS. 1 to 3 show a line symbolizing an auxiliary outlet line 27 connecting the outlet of the heat exchanger 7 of the engine lubricating oil 14 to either the inlet line 20 or to the outlet duct 21 extending between radiator 2 and casing 1.
  • the predetermined oil temperature may be 125 ° C for a low viscosity oil of 4 centistokes is 4.10 6 m 2 / s. This is indeed a temperature that should not be exceeded for this type of low viscosity oil. On the other hand, it is not necessary to maintain this temperature at 125 ° C, the important thing is to approach or reach a temperature close to it but lower after the start as soon as possible and especially to do not exceed this temperature.
  • the first predetermined coolant temperature may be that estimated to correspond to an oil temperature of 125 ° C with a range of variation of +/- 10% around these two respective predetermined temperatures. Indeed, the coolant temperature can rise faster or slower than the oil temperature.
  • the temperature of the cooling fluid can therefore be extrapolated from the temperature of the heat transfer fluid. This lubricating oil temperature can also be measured which is more accurate.
  • the auxiliary flow exiting the heat exchanger 7 can return in either a flow of fluid communication to the housing 1 from the radiator 2, that is to say the pipe called hereinafter second conduct of 20, or a flow of fluid communication to the radiator 2 from the housing 1, that is to say the pipe hereinafter second outlet pipe 21.
  • outgoing auxiliary flow can join the fluid communication directly to the housing 1, for example to an input of the fluid communication flow from the radiator 2, as shown in Figure 2, or to an output of the flow of fluid communication to the radiator 2, as shown in Figure 3.
  • Flows of the flow returning directly to the motor 14 and the outgoing auxiliary flow can be adjustable at the output of the heat exchanger 7 at least between a zero flow and a maximum flow rate for the outgoing auxiliary flow, the flow returning directly to the motor 14 then from a maximum flow rate to a minimum flow. It is indeed advantageous that the flow returning directly to the motor 14 does not have a zero flow.
  • the total flow rate in the heat exchanger 7 is in any case increased by the creation of an outgoing auxiliary flow.
  • the invention also relates to a set of a thermal engine 14 and its cooling circuit comprising a housing 1 for the output of a heat transfer fluid.
  • the cooling circuit comprises at the outlet of the housing 1 a first fluid outlet line 40 opening respectively into the motor 14 and return means of the coolant in the housing 1 from the engine 14 by at least one heat exchanger 7 with a lubricating oil of the engine 14.
  • the cooling circuit also comprises a fluid communication established between the housing 1 and a radiator 2, this by second inlet lines 20 and fluid outlet 21 respectively in the housing 1 from the radiator 2 and in the radiator 2 from the housing 1.
  • the motor assembly 14 and cooling circuit implements the previously described method.
  • the heat exchanger 7 opens into a return fluid outlet line 28 to the motor 14, which represents the flow of the main flow can be divided.
  • the heat exchanger 7 further opens onto an auxiliary outlet duct 27, which allows the flow of the auxiliary flow to the fluid communication established between the casing 1 and a radiator 2.
  • the auxiliary outlet pipe 27 of the heat exchanger 7 has an outlet stitching on the fluid communication between the housing 1 and the radiator 2.
  • the heat exchanger 7 integrates or is associated with means for opening and closing 26 of the auxiliary outlet line 27 as a function of a fluid or oil temperature in the heat exchanger 7.
  • FIGs 2 and 3 there is illustrated two respective modes for a high-performance heat exchanger 7 of the engine oil 14.
  • the opening and closing means 26 of the auxiliary outlet pipe 27 or thermostatic module of the heat exchanger 7 are open. This can occur only after supplying fluid to the radiator 2 from the housing 1, which can be done by a second thermostat 13 integrated in the housing 1, so as not to disturb the thermal regulation of the engine 14.
  • the second Thermostat 13 opens at a second fluid temperature lower than the first predetermined fluid temperature previously mentioned.
  • the flow rate of the fluid at the outlet of the heat exchanger 7 is then divided into two flow rates that can be adjustable in particular when the opening and closing means 26 are in the form of a solenoid valve.
  • An auxiliary flow of fluid can flow to the second inlet conduit 20 to the housing 1 and from the radiator 2 in Figure 2 or to the second outlet conduit 21 towards the radiator 2 and from the housing 1 in Figure 3 .
  • the opening of the auxiliary outlet pipe 27 will generate an increase in the heat transfer fluid flow through the heat exchanger 7 of the engine oil 14 thus increasing its performance to maintain a temperature less than 125 ° C. Indeed, there was previously no enough flow and the heat exchanger 7 must operate optimally to maintain an oil temperature less than or equal to a predetermined temperature, for example 125 ° C.
  • the fluid communication between housing 1 and radiator 2 may comprise a second outlet conduit 21 opening into the radiator 2 from the housing 1 and a second inlet conduit 20 opening into the housing 1 from the radiator 2.
  • the auxiliary output duct 27 may have the outlet tap on either the second outlet duct 21 or the second inlet duct 20 or an outlet or an inlet of the housing 1 respectively associated with the second outlet pipe 21 or the second inlet pipe 20.
  • the radiator 2 is integrated in a cooling facade of which the fan motor unit 44 is part.
  • opening and closing means 26 of the auxiliary outlet duct 27 there may be two preferred embodiments of the opening and closing means 26 of the auxiliary outlet duct 27. In a first mode, these opening and closing means 26 of the auxiliary outlet duct 27 may In a second mode, these opening and closing means 26 of the auxiliary outlet pipe 27 may be a solenoid valve, advantageously a three-way solenoid valve. Only the first thermostat 26 is illustrated in the figures. The thermostat 26 or the solenoid valve can be integrated in the heat exchanger 7. Alternatively, the thermostat or the solenoid valve can be at the inlet of the auxiliary outlet pipe 27 of the exchanger, the solenoid valve not being a three way valve in this case.
  • the solenoid valve For the second mode with the solenoid valve, it can be provided means for controlling the solenoid valve according to an estimate or a measurement of the fluid temperature or the oil temperature in the heat exchanger 7.
  • the solenoid valve and the first thermostat 26 open the auxiliary outlet line 27 of the heat exchanger 7 when the fluid temperature or the oil temperature exceeds the predetermined temperature associated with them respectively.
  • the housing 1 may comprise two enclosures 9, 10.
  • the first enclosure 9 may carry an inlet opening into the second inlet conduit 20 from the radiator 2 and an input directly connected to the motor 14 for receiving fluid leaving the engine 14, this input being a direct passage between the motor 14 and the housing 1, the housing 1 being able to be applied against a wall of the motor 14.
  • the first enclosure 9 or the second enclosure 10 of the housing 1 may have an outlet opening into the first outlet conduit 40 of the housing 1 to the heat engine 14.
  • the second enclosure 10 may have an outlet opening into the second conduit of output 21 to the radiator 2.
  • the first and second speakers 9, 10 of the housing 1 can communicate through an internal passage.
  • the second thermostat 13 previously mentioned may be housed in the second chamber 10 and close the outlet opening in the second outlet pipe 21 to the radiator 2 below a second predetermined fluid temperature below the first predetermined temperature of fluid for the creation of an auxiliary flow leaving the heat exchanger 7 of the engine oil 14.
  • Such a second thermostat 13 may be generally present in a conventional cooling circuit, advantageously in the housing 1, to initiate the passage of a flow of heat transfer fluid to the radiator 2, when the heat transfer fluid needs to be cooled. Its tripping temperature is advantageously less than the opening temperature of the first thermostat 26 housed in the heat exchanger 7 of engine lubricating oil 14. Such a second thermostat 13 makes it possible not to operate the radiator 2 when the temperature of the fluid is too cold, whereas on the contrary it would be judicious to heat the engine 14 and its lubricating oil as well as the engine oil. lubrication of a gearbox or one or elements associated with the engine 14 but also, where appropriate, a passenger compartment of the motor vehicle comprising the engine 14 by cold outside temperature.
  • the cooling circuit may have a heater 3 connected by a third outlet pipe 30 from the heater 3 to the first outlet pipe 40 of the housing 1 to the heat engine 14 and a third inlet pipe 31 from the housing 1 to the heater 3.
  • a pump 4 may be present in the first outlet pipe 40 of the housing 1 and circulate the heat transfer fluid to and from the engine 14.
  • the present invention also applies to a motor vehicle comprising an assembly of a heat engine 14 associated or not with a non-thermal engine, for example an electric motor for forming a hybrid vehicle and a cooling circuit as previously described.

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Abstract

L'invention porte sur un procédé de régulation d'une température d'une huile de lubrification dans un échangeur de chaleur (7) d'huile de moteur (14) raccordé fluidiquement à un circuit de refroidissement d'un moteur thermique (14) pour un passage d'un flux de fluide caloporteur dans l'échangeur de chaleur (7) provenant directement du moteur (14), le flux en sortie de l'échangeur de chaleur (7) retournant directement au moteur (14), le circuit de refroidissement comprenant un boîtier (1) de sortie de fluide en communication fluidique vers et en provenance d'un radiateur (2). Quand, dans l'échangeur de chaleur (7), une température de fluide dépasse une première température de fluide prédéterminée ou la température d'huile dépasse une température d'huile prédéterminée, le flux en sortie est divisé en deux en comprenant, en plus du flux retournant directement au moteur (14), un flux auxiliaire sortant retournant dans la communication fluidique entre boîtier (1) et radiateur (2).

Description

PROCEDE DE REGULATION D'UNE TEMPERATURE D'HUILE DE LUBRIFICATION D'UN MOTEUR THERMIQUE A DEUX FLUX DE SORTIE
[0001 ] L'invention porte sur un procédé de régulation d'une température d'une huile de lubrification dans un échangeur de chaleur d'huile de moteur raccordé fluidiquement à un circuit de refroidissement d'un moteur thermique avec, dans certaines conditions de température du fluide ou de l'huile quand un refroidissement plus intensif de l'huile de lubrification est requis, une division du flux de sortie de l'échangeur de chaleur.
[0002] Dans les circuits de refroidissement actuels, le fluide caloporteur, fréquemment de l'eau comprenant ou non des additifs, est ponctionné dans le moteur thermique pour le refroidissement de l'huile de lubrification du moteur. Cela permet d'alimenter en continu l'échangeur de chaleur de l'huile de lubrification du moteur thermique par un flux de fluide caloporteur dans l'échangeur de chaleur après que ce flux soit passé par le moteur, ce flux ayant donc une température relativement élevée. [0003] Il est de plus en plus fréquent, d'utiliser des huiles de lubrification à basse viscosité. Cela nécessite cependant de refroidir de manière plus importante l'huile que précédemment. Par exemple, une huile de lubrification ordinaire possède la même viscosité à 145°C qu'une huile basse viscosité à 125°C. Par conséquent, il est nécessaire de mieux refroidir une huile basse viscosité afin de ne pas dépasser 125°C. L'emploi d'une huile basse viscosité n'est cependant pas une caractéristique essentielle pour la mise en œuvre de la présente invention mais seulement une application particulièrement adaptée du procédé selon la présente invention.
[0004] Le but d'utiliser une huile basse viscosité ou une huile très basse viscosité est de diminuer les pertes mécaniques par frottement du moteur, connues aussi sous l'acronyme de PMF. Il est possible de constater que les postes concernés par les pertes mécaniques par frottement au sein du moteur sont nombreux et équivalents à 20% de l'énergie mécanique perdue et que chacun d'entre eux génère des niveaux de frottements différents.
[0005] Utiliser une huile de très basse viscosité permettrait de réduire ces niveaux de pertes mécaniques par frottement de manière non négligeable, notamment sur cycle d'homologation. Pour que l'utilisation d'une telle huile à très basse viscosité soit possible, il doit être respecté une contrainte de viscosité et une contrainte de température. Le circuit de refroidissement de l'huile doit être optimisé pour atteindre une température de fonctionnement adéquate, par exemple au plus égale à 125°C ainsi qu'une viscosité de 4 Centistockes pour l'huile, ce qui est à comparer à une température de 145°C pour une viscosité de 4 Cst avec une huile courante. [0006] Le levier le plus pertinent pour atteindre cet objectif est l'optimisation de l'échangeur de chaleur de l'huile de lubrification qui est un échangeur liquide de refroidissement/huile).
[0007] En se référant à la figure 1 , qui montre une des configurations possibles d'un ensemble d'un moteur et de son circuit de refroidissement dans le cadre de la présente invention mais qui est l'unique configuration possible selon l'état de la technique avec une unique sortie de flux de refroidissement, la figure 1 montre un ensemble d'un moteur 14 thermique et de son circuit de refroidissement comportant un boîtier 1 de sortie d'un fluide caloporteur comportant une première conduite de sortie 40 de fluide et des moyens de retour du fluide caloporteur débouchant respectivement dans le moteur 14 et dans le boîtier 1 en provenance du moteur 14. Ceci s'effectue par un passage direct entre le moteur 14 et le boîtier 1 après que le fluide soit passé à travers un échangeur de chaleur 7 d'huile de lubrification du moteur avec le fluide caloporteur.
[0008] Le circuit de refroidissement comprend aussi des deuxièmes conduites de sortie 21 et d'entrée 20 débouchant respectivement dans un radiateur 2 en provenance du boîtier 1 et dans le boîtier 1 en provenance du radiateur 2. De plus, accessoirement, bien que non montré à la figure 1 , le radiateur peut présenter une conduite annexe de sortie de fluide du radiateur le reliant au moteur, via une boîte de dégazage. De manière classique, une pompe 4 fait circuler le fluide de refroidissement dans le moteur 14. La pompe 4 se trouve sur la première conduite de sortie 40 de fluide débouchant respectivement dans le moteur 14 en provenance du boîtier 1 . La pompe 4 peut aussi être raccordée à la conduite annexe de sortie provenant du radiateur.
[0009] Le circuit de refroidissement présente en général un aérotherme 3 relié par une troisième conduite de sortie 31 en provenance du boîtier 1 vers l'aérotherme 3 de fluide caloporteur et une troisième conduite d'entrée 30 en provenance de l'aérotherme 3 vers la première conduite de sortie 40 du boîtier 1 en direction du moteur thermique 14.
[0010] Le boîtier 1 comprend deux enceintes 9, 10. La deuxième enceinte 10 porte une sortie débouchant dans la troisième conduite de sortie 31 vers l'aérotherme 3 et une sortie débouchant dans la deuxième conduite de sortie 21 vers le radiateur 2. Pour le passage de fluide précédemment mentionné entre le moteur 14 et le boîtier 1 , la première enceinte 9 du boîtier 1 comporte une entrée directement connectée au moteur 14 pour recevoir du fluide sortant du moteur, cette entrée étant visible mais non référencée à la figure 1 .
[001 1 ] La première enceinte 9 du boîtier 1 comporte une sortie débouchant dans la première conduite de sortie 40 du boîtier 1 vers le moteur thermique 14 et une entrée recevant la deuxième conduite d'entrée 20 provenant du radiateur 2. La première enceinte 9 ou la deuxième enceinte 10 peut comprendre un thermostat 13 obturant ou ouvrant au moins partiellement une sortie du boîtier 1 vers le radiateur 2. Dans cet état de la technique, le refroidissement de l'huile de lubrification du moteur via l'échangeur de chaleur 7 se fait uniquement avec un fluide caloporteur chaud car ayant déjà servi au refroidissement d'une partie du moteur.
[0012] En résumé, un échangeur de chaleur d'huile de lubrification de l'état de la technique possède une entrée et une sortie de fluide de refroidissement ainsi qu'une entrée et une sortie d'huile de lubrification. L'échangeur de chaleur d'huile de lubrification est habituellement fixé directement sur le carter ou sur le support du filtre à huile. Du fluide caloporteur relativement chaud en provenance du moteur circule en permanence dans l'échangeur de chaleur d'huile de lubrification. Il n'est pas possible avec un tel échangeur de prévoir un refroidissement renforcé de l'huile de lubrification.
[0013] Le document FR-A-2 776 707 décrit un système de gestion des échanges thermiques dans un véhicule automobile comprenant un circuit de circulation d'un fluide de refroidissement d'un moteur et comportant en série une pompe d'entraînement du fluide de refroidissement et un radiateur d'échange thermique, en parallèle avec le radiateur. Sont présents un premier circuit de dérivation muni d'un échangeur et un second circuit de dérivation muni d'un aérotherme et des moyens d'orientation du fluide dans les circuits. [0014] Ces moyens d'orientation sont formés par une vanne comportant notamment une position de fermeture de la circulation du fluide de refroidissement dans le moteur pendant un temps déterminé pour assurer une montée rapide en température du moteur. La vanne comporte une position de fermeture de la circulation du fluide de refroidissement dans le radiateur et l'échangeur, une position d'ouverture de la circulation du fluide dans le moteur et l'aérotherme, une position de fermeture de la circulation du fluide dans le radiateur et une position d'ouverture de la circulation de ce fluide dans le moteur, l'échangeur et l'aérotherme et des positions intermédiaires de circulation de ce fluide dans les circuits. [0015] Bien que ce document décrive un système de gestion des échanges thermiques pour un moteur thermique comprenant deux circuits de dérivation, un radiateur d'échange thermique et un échangeur de chaleur, il ne donne aucun enseignement quant à faire varier la capacité de refroidissement d'un échangeur de chaleur d'huile de lubrification du moteur.
[0016] Par conséquent, le problème à la base de l'invention est, dans un circuit de refroidissement de moteur thermique comprenant un échangeur de chaleur d'huile de lubrification du moteur avec un fluide caloporteur circulant dans le circuit, d'obtenir par température élevée de l'huile de lubrification un refroidissement plus efficace de l'huile de lubrification du moteur, tout en ne requérant que peu de modification d'un circuit de refroidissement classique.
[0017] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l'invention un procédé de régulation d'une température d'une huile de lubrification dans un échangeur de chaleur d'huile de moteur raccordé fluidiquement à un circuit de refroidissement d'un moteur thermique pour un passage d'un flux de fluide caloporteur dans l'échangeur de chaleur provenant directement du moteur, le flux en sortie de l'échangeur de chaleur retournant directement au moteur, le circuit de refroidissement comprenant un boîtier de sortie de fluide en communication fluidique vers et en provenance d'un radiateur, caractérisé en ce que, quand, dans l'échangeur de chaleur, une température de fluide dépasse une première température de fluide prédéterminée ou la température d'huile dépasse une température d'huile prédéterminée, le flux en sortie est divisé en deux en comprenant, en plus du flux retournant directement au moteur, un flux auxiliaire sortant retournant dans la communication fluidique entre boîtier et radiateur.
[0018] Les pertes mécaniques par frottements d'un moteur sont en grandes partie fonction de la viscosité de l'huile. La viscosité et donc les pertes par frottement diminuent avec l'augmentation de la température d'huile au-dessus d'une valeur minimale mais la température d'huile ne doit pas devenir trop élevée. Par exemple, pour une huile basse viscosité, il est à éviter que la température de l'huile basse viscosité ne soit trop élevée, auquel cas les propriétés de lubrification de l'huile pourraient être trop diminuées. [0019] L'effet technique est un pilotage du débit de fluide caloporteur pénétrant dans l'échangeur de chaleur, ceci par l'ajout d'un flux auxiliaire de sortie au flux retournant dans le moteur. Ceci permet d'optimiser les performances de l'échangeur de chaleur. En effet, la création d'un flux auxiliaire de sortie en plus du flux retournant au moteur va générer une augmentation du débit traversant l'échangeur de chaleur d'huile de lubrification, une telle augmentation de débit signifiant un échange de chaleur augmenté entre l'huile et le fluide caloporteur, d'où un maintien renforcé de la température de l'huile en dessous de la température d'huile prédéterminée à ne pas dépasser, par exemple mais non limitativement une température d'huile à 125°C. [0020] Avantageusement, la température d'huile prédéterminée est de 125°C pour une huile basse viscosité de 4 centistokes ou 4.10 6 m2/s, la première température de fluide de refroidissement prédéterminée étant celle estimée correspondre à une température d'huile de 125°C avec une plage de variation de +/- 10% autour de ces deux températures prédéterminées respectives. [0021 ] Avantageusement, le flux auxiliaire sortant de l'échangeur de chaleur retourne soit dans un flux de communication fluidique vers le boîtier en provenance du radiateur, soit dans un flux de communication fluidique vers le radiateur en provenance du boîtier ou soit directement dans le boîtier à une entrée du flux de communication fluidique en provenance du radiateur ou à une sortie du flux de communication fluidique vers le radiateur.
[0022] Avantageusement, des débits du flux retournant directement au moteur et du flux auxiliaire sortant sont réglables en sortie de l'échangeur de chaleur au moins entre un débit nul et un débit maximal pour le flux auxiliaire sortant, le flux retournant directement au moteur passant alors d'un débit maximal à un débit minimal. Comme il y a augmentation de débit dans l'échangeur de chaleur par la création du flux auxiliaire, le débit du flux retournant directement au moteur peut ne chuter que modérément ou pas du tout lors de la création du flux auxiliaire. Ceci est particulièrement valable pour un thermostat présent dans l'échangeur et ouvrant ou fermant le passage du flux auxiliaire. Quand une électrovanne régule les deux flux, il y a possibilité de diminuer ou annuler un des deux flux, ce qui donne des possibilités additionnelles de réglage des flux.
[0023] L'invention concerne aussi un ensemble d'un moteur thermique et de son circuit de refroidissement comportant un boîtier de sortie d'un fluide caloporteur avec, d'une part, une première conduite de sortie de fluide débouchant respectivement dans le moteur et des moyens de retour du fluide caloporteur dans le boîtier en provenance du moteur par au moins un échangeur de chaleur avec une huile de lubrification du moteur et, d'autre part, une communication fluidique établie entre le boîtier et un radiateur, l'ensemble mettant en œuvre un tel procédé, l'échangeur de chaleur débouchant dans une conduite de sortie de fluide en retour au moteur, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur débouche de plus sur une conduite auxiliaire de sortie présentant un piquage de sortie sur la communication fluidique entre boîtier et radiateur, l'échangeur de chaleur intégrant des moyens d'ouverture et de fermeture de la conduite auxiliaire de sortie en fonction d'une température de fluide ou d'huile dans l'échangeur de chaleur.
[0024] Dans un cas non limitatif, l'utilisation d'une huile basse viscosité à une température inférieure ou égale à 125°C, grâce à un échangeur de chaleur d'huile à la performance optimisée permet de diminuer les pertes mécaniques par frottement et donc les émissions de C02. La consommation de carburant est aussi diminuée. Il a été déterminé que la diminution des pertes mécaniques par frottement liée à l'utilisation d'une huile basse viscosité dans des conditions d'utilisation à une température inférieure ou égale à 125°C pourrait engendrer une diminution des rejets de C02 pouvant aller jusqu'à C02/km par rapport à une huile de référence.
[0025] La présente invention permet de répondre à une dernière difficulté s'opposant à l'utilisation d'une huile basse viscosité dans un moteur thermique qui est l'obligation de maintenir l'huile à une température inférieure à une température prédéterminée lors du fonctionnement du moteur. La présente invention lève ainsi un obstacle majeur s'opposant à l'utilisation d'une huile de lubrification basse viscosité dans un moteur thermique, ce qui freinait son développement.
[0026] Avantageusement, la communication fluidique entre boîtier et radiateur comprend une deuxième conduite de sortie débouchant dans le radiateur en provenance du boîtier et une deuxième conduite d'entrée débouchant dans le boîtier en provenance du radiateur, la conduite auxiliaire de sortie présentant le piquage de sortie sur soit la deuxième conduite de sortie, soit la deuxième conduite d'entrée ou soit une sortie ou une entrée du boîtier associée respectivement à la deuxième conduite de sortie ou à la deuxième conduite d'entrée. [0027] Avantageusement, les moyens d'ouverture et de fermeture de la conduite auxiliaire de sortie sont un premier thermostat ou une électrovanne intégré dans l'échangeur de chaleur avec, pour l'électrovanne, des moyens de pilotage de l'électrovanne en fonction d'une estimation ou d'une mesure de la température de fluide ou d'huile dans l'échangeur de chaleur. [0028] Avantageusement, le boîtier comprend deux enceintes, la première enceinte portant une entrée débouchant dans la deuxième conduite d'entrée provenant du radiateur et une entrée directement connectée au moteur pour recevoir du fluide sortant du moteur par les moyens de retour, la deuxième enceinte du boîtier comportant une sortie débouchant dans la première conduite de sortie du boîtier vers le moteur thermique et une sortie débouchant dans la deuxième conduite de sortie vers le radiateur, les première et deuxième enceintes du boîtier communiquant par un passage interne, un deuxième thermostat étant logé dans la deuxième enceinte et obturant la sortie débouchant dans la deuxième conduite de sortie vers le radiateur en dessous d'une deuxième température prédéterminée de fluide.
[0029] Avantageusement, le circuit de refroidissement présente un aérotherme relié par une troisième conduite de sortie en provenance du boîtier vers l'aérotherme de fluide caloporteur et une troisième conduite d'entrée en provenance de l'aérotherme vers la première conduite de sortie du boîtier vers le moteur thermique, une pompe étant présente dans la première conduite de sortie du boîtier et faisant circuler le fluide caloporteur vers et dans le moteur.
[0030] L'invention concerne enfin un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble d'un moteur thermique associé ou non avec un moteur non thermique et d'un circuit de refroidissement tel que précédemment décrit.
[0031 ] 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 ensemble moteur avec un moteur thermique et son circuit de refroidissement selon l'état de la technique, le circuit de refroidissement effectuant un refroidissement de l'huile de lubrification du moteur uniquement par du fluide ayant traversé une portion du moteur et donc par un fluide relativement chaud, le thermostat de l'échangeur fluide de refroidissement/huile étant ici fermé et le liquide de refroidissement circule classiquement,
- la figure 2 est une représentation schématique d'un ensemble moteur avec un moteur thermique et son circuit de refroidissement selon un mode de réalisation de la présente invention, l'échangeur de chaleur de l'huile de lubrification présentant une conduite auxiliaire de sortie débouchant sur la conduite d'entrée de fluide dans un boîtier de sortie de fluide provenant d'un radiateur, le boîtier et le radiateur appartenant au circuit de refroidissement, le thermostat de l'échangeur fluide de refroidissement/huile étant ici ouvert et le fluide de refroidissement étant divisé et circulant également par le piquage,
- la figure 3 est une représentation schématique d'un ensemble moteur avec un moteur thermique et son circuit de refroidissement selon un autre mode de réalisation de la présente invention, l'échangeur de chaleur de l'huile de lubrification présentant une conduite auxiliaire de sortie débouchant sur la conduite de sortie de fluide vers un radiateur en provenance d'un boîtier de sortie de fluide, le boîtier et le radiateur appartenant au circuit de refroidissement, le thermostat de l'échangeur eau huile étant ici ouvert et le liquide de refroidissement est divisé et circule également par un piquage. [0032] 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. [0033] Dans ce qui va suivre, amont et aval sont à prendre dans le sens de la circulation du fluide caloporteur dans le circuit de refroidissement et notamment dans la conduite alors décrite. Entrée et sortie sont à prendre par rapport au boîtier de sortie d'un fluide caloporteur du circuit de refroidissement, une conduite d'entrée débouchant dans le boîtier de service et une conduite de sortie partant du boîtier de service. Il en va de même pour l'échangeur de chaleur d'huile de lubrification.
[0034] En se référant aux figures 1 à 3, la présente invention concerne un procédé de régulation d'une température d'une huile de lubrification dans un échangeur de chaleur 7 d'huile de moteur 14 raccordé fluidiquement à un circuit de refroidissement d'un moteur thermique 14 pour un passage d'un flux de fluide caloporteur dans l'échangeur de chaleur 7 provenant directement du moteur 14. Le flux en sortie de l'échangeur de chaleur 7 retourne directement au moteur 14 par une conduite de sortie en retour 28 dans le moteur 14 et est ensuite évacué dans un boîtier 1 de sortie de fluide faisant partie du circuit de refroidissement.
[0035] D'autre part, de manière connue, le boîtier 1 de sortie de fluide est en communication fluidique vers et en provenance d'un radiateur 2, ce qui permet de refroidir le fluide caloporteur quand celui-ci est devenu trop chaud pour assurer un refroidissement du moteur 14 et de ses éléments associés tels qu'une boîte de vitesses, un turbocompresseur, un refroidisseur d'air ou une vanne faisant partie d'un système de recirculation des gaz d'échappement vers une admission du moteur 14, aussi connu sous l'acronyme de RGE.
[0036] Selon l'invention, quand, dans l'échangeur de chaleur 7, une température de fluide dépasse une première température de fluide prédéterminée ou la température d'huile dépasse une température d'huile prédéterminée, le flux en sortie est divisé en deux en comprenant, en plus du flux retournant directement au moteur 14, un flux auxiliaire sortant retournant dans la communication fluidique entre boîtier 1 et radiateur 2.
[0037] La figure 1 montre une configuration à un seul flux en sortie retournant vers le moteur 14. Ceci se produit pour des températures de fluide ou d'huile inférieures à respectivement la température prédéterminée qui leur est associée. Il n'y a pas de flux auxiliaire sortant dans ce cas.
[0038] Les figures 2 et 3 montrent des configurations avec un flux en sortie retournant vers le moteur 14 et un flux auxiliaire sortant s'évacuant de l'échangeur de chaleur 7 vers des conduites d'entrée 20 et de sortie 21 du boîtier 1 en direction du radiateur 2 et réciproquement. Ceci se produit pour des températures de fluide ou d'huile supérieures à respectivement la température prédéterminée qui leur est associée. L'huile de lubrification a alors besoin d'être refroidie plus intensivement que précédemment qui se faisait par un flux unique retournant vers le moteur 14.
[0039] Il est possible de diviser le flux en sortie en trois flux avec deux flux auxiliaires sortants dirigés respectivement vers une conduite d'entrée 20 et de sortie 21 reliant le radiateur 2 et le boîtier 1 , mais ceci n'est qu'optionnel et relativement compliqué à mettre en oeuvre. La création d'un flux auxiliaire sortant augmente le débit de flux en entrée du moteur 14 et concourt à un meilleur refroidissement, ceci par un appel de fluide dans les conduites d'entrée 20 et de sortie 21 reliant le radiateur 2 et le boîtier 1 . [0040] Aux figures 1 à 3, les flèches dans le moteur 14 et l'échangeur de chaleur 7 indiquent le parcours du fluide dans le moteur 14, l'échangeur 7 et en sortie de l'échangeur 7. Pour les flux auxiliaire sortants, aux figures 2 et 3, il est dessiné un trait symbolisant une conduite auxiliaire de sortie 27 reliant la sortie de l'échangeur de chaleur 7 de l'huile de lubrification du moteur 14 soit à la conduite d'entrée 20 ou soit à la conduite de sortie 21 s'étendant entre radiateur 2 et boîtier 1 .
[0041 ] La température d'huile prédéterminée peut être de 125°C pour une huile basse viscosité de 4 centistokes soit 4.10 6 m2/s. C'est en effet une température qu'il convient de ne pas dépasser pour ce type d'huile basse viscosité. Par contre, il n'est pas nécessaire de maintenir cette température à 125°C, l'important est de s'en approcher ou d'arriver à atteindre une température voisine bien qu'inférieure après le démarrage le plus vite possible et surtout de ne pas dépasser cette température. [0042] La première température de fluide de refroidissement prédéterminée peut être celle estimée correspondre à une température d'huile de 125°C avec une plage de variation de +/- 10% autour de ces deux températures prédéterminées respectives. En effet, la température de fluide de refroidissement peut monter plus vite ou moins vite que la température d'huile.
[0043] Il existe cependant une correspondance entre la température du fluide de refroidissement et la température de l'huile de lubrification en pouvant tenir compte d'autres paramètres comme la durée de fonctionnement du moteur 14 et des conditions extérieures, par exemple le fonctionnement d'un aérotherme 3. La température d'huile de lubrification peut donc être extrapolée à partir de la température du fluide caloporteur. Cette température d'huile de lubrification peut aussi être mesurée ce qui est plus précis.
[0044] Le flux auxiliaire sortant de l'échangeur de chaleur 7 peut retourner dans soit un flux de communication fluidique vers le boîtier 1 en provenance du radiateur 2, c'est-à-dire la conduite dite ci-après deuxième conduite d'entrée 20, ou soit un flux de communication fluidique vers le radiateur 2 en provenance du boîtier 1 , c'est-à-dire la conduite dite ci- après deuxième conduite de sortie 21 .
[0045] Il est aussi possible que le flux auxiliaire sortant puisse rejoindre la communication fluidique directement au boîtier 1 , par exemple à une entrée du flux de communication fluidique en provenance du radiateur 2, comme montré à la figure 2, ou à une sortie du flux de communication fluidique vers le radiateur 2, comme montré à la figure 3.
[0046] Des débits du flux retournant directement au moteur 14 et du flux auxiliaire sortant peuvent être réglables en sortie de l'échangeur de chaleur 7 au moins entre un débit nul et un débit maximal pour le flux auxiliaire sortant, le flux retournant directement au moteur 14 passant alors d'un débit maximal à un débit minimal. Il est en effet avantageux que le flux retournant directement au moteur 14 ne présente pas un débit nul. Le débit total dans l'échangeur de chaleur 7 est en tout cas augmenté par la création d'un flux auxiliaire sortant.
[0047] L'invention concerne aussi un ensemble d'un moteur 14 thermique et de son circuit de refroidissement comportant un boîtier 1 de sortie d'un fluide caloporteur. Le circuit de refroidissement comprend en sortie du boîtier 1 une première conduite de sortie 40 de fluide débouchant respectivement dans le moteur 14 et des moyens de retour du fluide caloporteur dans le boîtier 1 en provenance du moteur 14 par au moins un échangeur de chaleur 7 avec une huile de lubrification du moteur 14.
[0048] Le circuit de refroidissement comporte aussi une communication fluidique établie entre le boîtier 1 et un radiateur 2, ceci par des deuxièmes conduites d'entrée 20 et de sortie 21 de fluide respectivement dans le boîtier 1 en provenance du radiateur 2 et dans le radiateur 2 en provenance du boîtier 1 .
[0049] L'ensemble moteur 14 et circuit de refroidissement met en œuvre le procédé précédemment décrit. Pour ce faire, l'échangeur de chaleur 7 débouche dans une conduite de sortie de fluide en retour 28 au moteur 14, ce qui représente l'écoulement du flux principal pouvant être divisé. L'échangeur de chaleur 7 débouche de plus sur une conduite auxiliaire de sortie 27, ce qui permet l'écoulement du flux auxiliaire vers la communication fluidique établie entre le boîtier 1 et un radiateur 2.
[0050] La conduite auxiliaire de sortie 27 de l'échangeur de chaleur 7 présente un piquage de sortie sur la communication fluidique entre le boîtier 1 et le radiateur 2. L'échangeur de chaleur 7 intègre ou est associé à des moyens d'ouverture et de fermeture 26 de la conduite auxiliaire de sortie 27 en fonction d'une température de fluide ou d'huile dans l'échangeur de chaleur 7.
[0051 ] A la figure 1 , il n'y a pas de circulation de fluide vers une communication fluidique entre radiateur 2 et boîtier 1 et inversement. Les moyens d'ouverture et de fermeture 26 de la conduite auxiliaire de sortie 27 en fonction d'une température de fluide ou d'huile dans l'échangeur de chaleur 7 formant un module thermostatique de l'échangeur de chaleur 7 d'huile de lubrification du moteur 14 sont alors fermés durant le fonctionnement du moteur 14. Le fluide caloporteur circule classiquement entre le moteur 14 et l'échangeur de chaleur 7 de l'huile du moteur 14. [0052] Durant cette phase, la conduite auxiliaire de sortie 27 vers la communication fluidique entre boîtier 1 et radiateur 2 est volontairement fermée afin de ne pas perturber la montée et la régulation en température du moteur 14. L'échangeur de chaleur 7 d'huile du moteur 14 fonctionne de manière optimale avec une température d'huile inférieure à une des deux températures prédéterminées, par exemple une température d'huile de 125°C. [0053] Aux figures 2 et 3, il est illustré deux modes respectifs pour un échangeur de chaleur haute performance 7 de l'huile du moteur 14. Les moyens d'ouverture et de fermeture 26 de la conduite auxiliaire de sortie 27 ou module thermostatique de l'échangeur de chaleur 7 sont ouverts. Ceci ne peut se produire qu'après alimentation en fluide du radiateur 2 à partir du boîtier 1 , ce qui peut se faire par un deuxième thermostat 13 intégré dans le boîtier 1 , afin de ne pas perturber la régulation thermique du moteur 14. Le deuxième thermostat 13 s'ouvre à une deuxième température de fluide inférieure à la première température prédéterminée de fluide précédemment mentionnée.
[0054] Le débit du fluide en sortie de l'échangeur de chaleur 7 est alors divisé en deux débits pouvant être réglables notamment quand les moyens d'ouverture et de fermeture 26 sont sous la forme d'une électrovanne. Un flux auxiliaire de fluide peut circuler vers la deuxième conduite d'entrée 20 vers le boîtier 1 et provenant du radiateur 2 à la figure 2 ou vers la deuxième conduite de sortie 21 en direction du radiateur 2 et provenant du boîtier 1 à la figure 3.
[0055] Durant cette phase de division, l'ouverture de la conduite auxiliaire de sortie 27 va générer une augmentation du débit de fluide caloporteur traversant l'échangeur de chaleur 7 de l'huile du moteur 14 augmentant ainsi ses performances pour maintenir une température d'huile inférieure à 125°C. En effet, I n'y avait pas précédemment assez débit et l'échangeur de chaleur 7 doit fonctionner de manière optimisée pour maintenir une température d'huile inférieure ou égale à une température prédéterminée, par exemple 125°C.
[0056] Comme précédemment mentionné, la communication fluidique entre boîtier 1 et radiateur 2 peut comprendre une deuxième conduite de sortie 21 débouchant dans le radiateur 2 en provenance du boîtier 1 et une deuxième conduite d'entrée 20 débouchant dans le boîtier 1 en provenance du radiateur 2.
[0057] Dans ce cas, la conduite auxiliaire de sortie 27 peut présenter le piquage de sortie sur soit la deuxième conduite de sortie 21 , soit la deuxième conduite d'entrée 20 ou soit une sortie ou une entrée du boîtier 1 associée respectivement à la deuxième conduite de sortie 21 ou à la deuxième conduite d'entrée 20. Le radiateur 2 est intégré à une façade de refroidissement dont le groupe moto-ventilateur 44 fait partie.
[0058] Il peut exister deux modes de réalisation préférentielle des moyens d'ouverture et de fermeture 26 de la conduite auxiliaire de sortie 27. Dans un premier mode, ces moyens d'ouverture et de fermeture 26 de la conduite auxiliaire de sortie 27 peuvent être un premier thermostat 26. Dans un deuxième mode, ces moyens d'ouverture et de fermeture 26 de la conduite auxiliaire de sortie 27 peuvent être une électrovanne, avantageusement une électrovanne trois voies. Seul le premier thermostat 26 est illustré aux figures. [0059] Le thermostat 26 ou l'électrovanne peuvent être intégrés dans l'échangeur de chaleur 7. En alternative, le thermostat ou l'électrovanne peuvent se trouver en entrée de la conduite auxiliaire de sortie 27 de l'échangeur, l'électrovanne n'étant pas une vanne trois voies dans ce cas. [0060] Pour le deuxième mode avec l'électrovanne, il peut être prévu des moyens de pilotage de l'électrovanne en fonction d'une estimation ou d'une mesure de la température de fluide ou de la température d'huile dans l'échangeur de chaleur 7. L'électrovanne et le premier thermostat 26 ouvre la conduite auxiliaire de sortie 27 de l'échangeur de chaleur 7 quand la température de fluide ou la température d'huile dépasse la température prédéterminée qui leur est respectivement associée.
[0061 ] Le boîtier 1 peut comprendre deux enceintes 9, 10. La première enceinte 9 peut porter une entrée débouchant dans la deuxième conduite d'entrée 20 provenant du radiateur 2 et une entrée directement connectée au moteur 14 pour recevoir du fluide sortant du moteur 14, cette entrée étant un passage direct entre le moteur 14 et le boîtier 1 , le boîtier 1 pouvant être appliqué contre une paroi du moteur 14.
[0062] La première enceinte 9 ou la deuxième enceinte 10 du boîtier 1 peut comporter une sortie débouchant dans la première conduite de sortie 40 du boîtier 1 vers le moteur thermique 14. La deuxième enceinte 10 peut comporter une sortie débouchant dans la deuxième conduite de sortie 21 vers le radiateur 2. [0063] Les première et deuxième enceintes 9, 10 du boîtier 1 peuvent communiquer par un passage interne. De manière connue, le deuxième thermostat 13 précédemment mentionné peut être logé dans la deuxième enceinte 10 et obturer la sortie débouchant dans la deuxième conduite de sortie 21 vers le radiateur 2 en dessous d'une deuxième température prédéterminée de fluide inférieure à la première température prédéterminée de fluide pour la création d'un flux auxiliaire sortant de l'échangeur de chaleur 7 de l'huile du moteur thermique 14.
[0064] Un tel deuxième thermostat 13 peut être généralement présent dans un circuit de refroidissement classique, avantageusement dans le boîtier 1 , pour initier le passage d'un flux de fluide caloporteur vers le radiateur 2, quand le fluide caloporteur a besoin d'être refroidi. Sa température de déclenchement est avantageusement inférieure à la température d'ouverture du premier thermostat 26 logé dans l'échangeur de chaleur 7 d'huile de lubrification du moteur 14. [0065] Un tel deuxième thermostat 13 permet de ne pas faire fonctionner le radiateur 2 quand la température du fluide est trop froide alors qu'au contraire il serait judicieux de réchauffer le moteur 14 et son huile de lubrification de même que l'huile de lubrification d'une boîte de vitesses ou un ou des éléments associés au moteur 14 mais aussi, le cas échéant, un habitacle du véhicule automobile comportant le moteur 14 par température extérieure froide.
[0066] Pour le chauffage ou la climatisation de l'habitacle du véhicule automobile, le circuit de refroidissement peut présenter un aérotherme 3 relié par une troisième conduite de sortie 30 en provenance de l'aérotherme 3 vers la première conduite de sortie 40 du boîtier 1 vers le moteur thermique 14 et une troisième conduite d'entrée 31 en provenance du boîtier 1 vers l'aérotherme 3. Une pompe 4 peut être présente dans la première conduite de sortie 40 du boîtier 1 et faire circuler le fluide caloporteur vers et dans le moteur 14.
[0067] La présente invention s'applique aussi à un véhicule automobile comprenant un ensemble d'un moteur thermique 14 associé ou non avec un moteur autre que thermique, par exemple un moteur électrique pour forme un véhicule hybride et d'un circuit de refroidissement tel que précédemment décrit.
[0068] 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 régulation d'une température d'une huile de lubrification dans un échangeur de chaleur (7) d'huile de moteur (14) raccordé fluidiquement à un circuit de refroidissement d'un moteur thermique (14) pour un passage d'un flux de fluide caloporteur dans l'échangeur de chaleur (7) provenant directement du moteur (14), le flux en sortie de l'échangeur de chaleur (7) retournant directement au moteur (14), le circuit de refroidissement comprenant un boîtier (1 ) de sortie de fluide en communication fluidique vers et en provenance d'un radiateur (2), caractérisé en ce que, quand, dans l'échangeur de chaleur (7), une température de fluide dépasse une première température de fluide prédéterminée ou la température d'huile dépasse une température d'huile prédéterminée, le flux en sortie est divisé en deux en comprenant, en plus du flux retournant directement au moteur (14), un flux auxiliaire sortant retournant dans la communication fluidique entre boîtier (1 ) et radiateur (2).
Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la température d'huile prédéterminée est de 125°C pour une huile basse viscosité de 4 centistokes ou 4.10 6 m2/s, la première température de fluide de refroidissement prédéterminée étant celle estimée correspondre à une température d'huile de 125°C avec une plage de variation de +/- 10% autour de ces deux températures prédéterminées respectives.
Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le flux auxiliaire sortant de l'échangeur de chaleur (7) retourne dans soit un flux de communication fluidique vers le boîtier (1 ) en provenance du radiateur (2), soit un flux de communication fluidique vers le radiateur (2) en provenance du boîtier (1 ) ou soit directement dans le boîtier (1 ) à une entrée du flux de communication fluidique en provenance du radiateur (2) ou à une sortie du flux de communication fluidique vers le radiateur (2).
Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel des débits du flux retournant directement au moteur (14) et du flux auxiliaire sortant sont réglables en sortie de l'échangeur de chaleur (7) au moins entre un débit nul et un débit maximal pour le flux auxiliaire sortant, le flux retournant directement au moteur (14) passant alors d'un débit maximal à un débit minimal.
Ensemble d'un moteur (14) thermique et de son circuit de refroidissement comportant un boîtier (1 ) de sortie d'un fluide caloporteur avec, d'une part, une première conduite de sortie (40) de fluide débouchant respectivement dans le moteur (14) et des moyens de retour du fluide caloporteur dans le boîtier (1 ) en provenance du moteur (14) par au moins un échangeur de chaleur (7) avec une huile de lubrification du moteur (14) et, d'autre part, une communication fluidique établie entre le boîtier (1 ) et un radiateur (2), l'ensemble mettant en œuvre un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'échangeur de chaleur (7) débouchant dans une conduite de sortie de fluide en retour (28) au moteur (14), caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (7) débouche de plus sur une conduite auxiliaire de sortie (27) présentant un piquage de sortie sur la communication fluidique entre boîtier (1 ) et radiateur (2), l'échangeur de chaleur (7) intégrant des moyens d'ouverture et de fermeture (26) de la conduite auxiliaire de sortie (27) en fonction d'une température de fluide ou d'huile dans l'échangeur de chaleur (7).
Ensemble selon la revendication précédente, dans lequel la communication fluidique entre boîtier (1 ) et radiateur (2) comprend une deuxième conduite de sortie (21 ) débouchant dans le radiateur (2) en provenance du boîtier (1 ) et une deuxième conduite d'entrée (20) débouchant dans le boîtier (1 ) en provenance du radiateur (2), la conduite auxiliaire de sortie (27) présentant le piquage de sortie sur soit la deuxième conduite de sortie (21 ), soit la deuxième conduite d'entrée (20) ou soit une sortie ou une entrée du boîtier (1 ) associée respectivement à la deuxième conduite de sortie (21 ) ou à la deuxième conduite d'entrée (20).
Ensemble selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, dans lequel les moyens d'ouverture et de fermeture (26) de la conduite auxiliaire de sortie (27) sont un premier thermostat (26) ou une électrovanne intégré dans l'échangeur de chaleur (7) avec, pour l'électrovanne, des moyens de pilotage de l'électrovanne en fonction d'une estimation ou d'une mesure de la température de fluide ou d'huile dans l'échangeur de chaleur (7).
Ensemble selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel le boîtier (1 ) comprend deux enceintes (9, 10), la première enceinte (9) portant une entrée débouchant dans la deuxième conduite d'entrée (20) provenant du radiateur (2) et une entrée directement connectée au moteur (14) pour recevoir du fluide sortant du moteur (14), la deuxième enceinte (10) du boîtier (1 ) comportant une sortie débouchant dans la première conduite de sortie (40) du boîtier (1 ) vers le moteur thermique (14) et une sortie débouchant dans la deuxième conduite de sortie (21 ) vers le radiateur (2), les première et deuxième enceintes (9, 10) du boîtier (1 ) communiquant par un passage interne, un deuxième thermostat (13) étant logé dans la deuxième enceinte (10) et obturant la sortie débouchant dans la deuxième conduite de sortie (21 ) vers le radiateur (2) en dessous d'une deuxième température prédéterminée de fluide.
9. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, dans lequel le circuit de refroidissement présente un aérotherme (3) relié par une troisième conduite de sortie
(31 ) en provenance du boîtier (1 ) vers l'aérotherme (3) de fluide caloporteur et une troisième conduite d'entrée (30) en provenance de l'aérotherme (3) vers la première conduite de sortie (40) du boîtier (1 ) vers le moteur thermique (14), une pompe (4) étant présente dans la première conduite de sortie (40) du boîtier (1 ) et faisant circuler le fluide caloporteur vers et dans le moteur (14).
10. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble d'un moteur thermique (14) associé ou non à un moteur non thermique et d'un circuit de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 5 à 9.
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