Brevet FR2292109A1 — publié le 19760618

L'invention est relative à un dispositif de refroidissement pour moteur à combustion interne, dispositif du genre de ceux qui comprennent - une pompe pour la mise en circulation forcée d'un liquide de refroidissement - un circuit principal de refroidissement du moteur, lequel circuit comporte un radiateur dont la sortie est reliée à un orifice d'aspiration de la pompe, ce circuit principal étant eq'ui- pé d'une soupape thermostatique monopass, propre à arrêter pratiquement la circulation de liquide de refroidissement dans le radiateur lorsque la température de ce liquide est inférieure à une limite déterminée - au moins un circuit secondaire, notamment prévu pour le réchauffage du carburateur, monté en parallèle avec le circuit principal, - une chambre d'expansion, isolée de l'atmosphère par un clapet taré et notamment constituée par un vase, cette chambre formant la partie la plus haute du circuit de refroidissement, la zone supérieure de la chambre contenant une phase gazeuse et étant reliée à la partie haute du radiateur, tandis que la zone inférieure de la chambre contient du liquide de refroidissement et est mise en communication avec l'aspiration de la pompe. Généralement, le radiateur est disposé du côté opposé à eelui du circuit secondaire et de la chambre d'expansion, par rapport au moteur et à la pompe. Une telle implantation dans l'espace conjuguée avec la nécessité d'éviter au maximum d'entrainer des gaz, en provenance de la chambre d'expansion, dans le liquide de refroidissement, a engendré des solutions suivant lesquelles les canalisations et tubulures du dispositif de refroidissement sont relativement longues et ont un trajet complu qué. L'invention a pour but, surtout, de rendre les dispositifs de refroidissement du genre en question tels qu'ils répondent mieux que jusqu'à ce jour aux diverses exigences de la pratique et notamment tels que la longueur des tubulures utilisées soit réduite et que leur trajet soit simplifié, tout en assurant un fonctionnement satisfaisant du dispositif. Selon l'invention, un dispositif de refroidissement pour moteur à combustion interne, du genre défini précédemment, est caractérisé par le fait que le circuit secondaire a une canalisa tion de retour reliée à un deuxième orifice d'aspiration de la pompe, qu'un dispositif du type venturi est placé dans cette canalisation de retour du circuit secondaire et que ce venturi comporte à son col une ouverture à laquelle est relié ùn conduit connecté à la zone inférieure de la chambre d'expansion, ce venturi étant agencé de manière telle qu'il provoque à son col une dépression suffisante pour s'opposer à une réaspiration de gaz, en provenance de la chambre d'expansion, dans le circuit principal lorsque la soupape thermostatique est fermée. Avantageusement, l'ouverture prévue au col du venturi est formée par une fente continue annulaire séparant les petites bases de deux troncs de cônes inversés formant le venturi, le conduit connecté à la chambre d'expansion débouchant dans un volume qui entoure cette fente annulaire. Avantageusement, le venturi est agencé de manière telle que pour un débit de l'ordre deindile litres/heure dans le circuit secondaire, la dépression au col du venturi par rapport au liquide situé en amont de ce venturi est au moins égale à 18 millibars. La largeur de la fente annulaire, qui correspond à la distance entre les plans des faces d'extrémité en regard des troncs de cônes, est avantageusement comprise entre deux et cinq millimètres et notamment égale à 3,5 millimètres. Le rapport du diamètre de la section d'entrée du venturi au diamètre de la section au col de ce venturi est avantageusement oompris entre 1,5 et 2,5 et de préférence voisin de 2. Généralement un troisième circuit est branché en parallèle sur le circuit secondaire, ce troisième circuit étant destiné notamment à traverser un échangeur pour le chauffage de la cabine d'un véhicule équipé du moteur ; avantageusement, la sortie de ce troisième circuit est branchée sur la canalisation de retour du circuit secondaire en amont du venturi par l'intermédiai re d'un ajutage, l'ensemble de cet ajutage, du venturi et du raccord pour le conduit provenant de la chambre d'expansion formant une pièce rigide. Cette pièce est de préférence formée par deux parties monobloc réunies rigidement l'une à l'autre, notamment par soudage, une de ces parties comportant intérieurement un tronc de cône etb transversalement le susdit raccord dont l'axe est situé dans un plan perpendiculaire à l'axe du venturi légèrement écarté de la petite base du tronc de cône, tandis que l'autre partie comporte un tronc de cône, inversé par rapport au précédent, et faisant saillie longitudinalement, ce tronc de cône étant propre à être engagé dans une extrémité correspondante de la première partie pour former le venturi avec le premier tronc de cône, une fente continue annulaire séparant les deux petites bases des troncs de cônes, les deux susdites parties étant en appui l'une contre l'autre par des collerettes dont les surfaces transversales forment un plan de joint, des moyens étant prévus pour maintenir rigidement des deux parties ensemble. De préférence encore, ces deux parties sont réalisées en matitre plastique, notaiarnent en polyamide et sont soudées l'une i l'autre par élévation de température due à un frottement provoqué par de petites oscillations alternatives à fréquence élevée. La partie comportant le tronc de cône en saillie est avantageusement munie d'une portée cylindrique prévue au niveau longitudinal de la grande base du tronc de cône et d'une collerette formant butée transversale pour l'autre partie, cette portée cylindrique étant destinée i assurer le centrage de l'autre partie. L'invention concerne également leélement,pour un dispositif de refroidissement tel que défini précEdemxent, formé par une pièce comportant intérieurement un venturi, et transversalement un raccord situé au niveau du col du venturi et un ajutage destiné à se trouver en amont du venturi ; l'invention concerne aussi les deux parties monobloc destinées à former la susdite pièce. L'invention consiste, mises à part les dispositions. exposées ci-dessus, en certaines autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-apres b propos d'un mode de réalisation préféré décrit avec référence aux dessins annexés, mais qui n'est nullement limitatif. La figure 1 de ces dessins montre schématiquement en perspective, un dispositif de refroidissement conforme à l'invention pour moteur à combustion interne La figure 2 est un sch & a des différents circuits de refroidis- sement. La figure 3 est une coupe suivant III-III figure 4, de la pièce rigide comportant le venturi. La figure 4 est une vue dé gauche par rapport à la figure 3. La figure 5, enfin, montre b grande échelle, un détail de la figure 3. En se reportant aux dessins, et plus particulièrement à la figure 1, on peut voir un dispositif de refroidissement pour un moteur 1 à combustion interne. Ce dispositif comprend une pompe 2 pour la mise en circulation forcée d' un liquide de .refroidis-sement , un circuit principal de refroidissement R et au moins un circuit secondaire S monté en parallèle avec le circuit R (figure 2.) Le circuit principal R est essentiellement prévu pour le refroidissement du moteur ; il comprend un ensemble de canalisations classiques à l'intérieur de ce moteur ; il comprend également un radiateur 3 pour le refroidissement du liquide, généralement de l'eau, qui a enlevé de la chaleur au moteur. La pompe 2 est généralement placée à la partie haute du moteur et est entraînée par ce dernier, par l'intermédiaire d'une poulie 4 et d'une courroie de transmission non représentée. Le liquide est mis en circulation b rcée par la pompe et rentre dans le moteur par l'orifice 5 pour en sortir par l'ori- fice 6. Le sens normal de circulation du liquide dans les différents circuits est indiqué par des flèches sur les figures 1 et 2. L'entrée 7 du radiateur 3 est reliée par une canalisation 8 à la sortie 6 du moteur. L'entrée 7 est généralement située à la partie haute du radiateur. La sortie 9 du radiateur 3, généralement située à la partie inférieure, est reliée à un orifice d'aspiration 10 de la pompe 2 par une canalisation 11. La pompe 2 se trouve en amont. du moteur 1 et est donc traverséepar du liquide qui s'est refroidi dans le radiateur 3. Le circuit principal R comporte une soupape thermostatique 12 avantageusement disposée légèrement en aval de la sortie 6 du moteur 1, dans la canalisation 8, comme visible sur la figure 1. Cette soupape thermostatique est du type monopass, c'est-à-dire qu'elle est propre à se fermer et à pratiquement arrêter, à de légères fuites éventuelles près, la circulation de liquide de refroidissement dans le radiateur lorsque la température de ce liquide est insuffisante. Le circuit secondaire S est notamment prévu pour le réchauffage du carburateur 13. Ce circuit secondaire S est monté en parallèle avec le circuit principal R. Pour cela, la canalisa tion d'entrée 14 du circuit S est reliée au circuit du liquide traversant la culasse 15 du moteur de telle sorte que du liquide qui s'est échauffé dans le moteur est dérivé dans cette canalisation 14. Le liquide est ainsi conduit au dispositif 16 pour le réchauffage du carburateur 13. Le liquide sort de ce dispositif 16 par une canalisation 17 de retour reliée à un deuxième orifice d'aspiration 18 de la pompe 2. Il est à noter que cet orifice 18 est distinct du premier orifice d'aspiration 10. En particulier, l'orifice d'aspiration 10 peut être situé du côté du radiateur 3 pour faciliter le raccordement de la sortie 9 à cet orifice 10, tandis que le deuxième orifice d'aspiration 18 peut être situé du côté opposé au radiateur 3 pour faciliter le raccordement avec la canalisation de retour du circuit secondaire S. Un troisième circuit T est généralement branché en parallèle sur le circuit secondaire S afin de permettre un prélèvement de liquide chaud pour lui faire traverser un échangeur de chaleur 19 pour le chauffage de la cabine d'un véhicule équipé du moteur 1. L'entrée du circuit T est constituée, par exemple, par un piquage 20 sur la canalisation 14, au voisinage immédiat du moteur 1. Une canalisation 21 relie cette entrée 20 à l'échangeur de chaleur 19. Une canalisation de sortie 22 ramène le liquide dans le conduit secondaire S à la jonction 23. L'entrée 20etla joncYbn23sont fi posées respectivement en amont et en aval du dispositif de réchauffage 16 du carburateur. Le dispositif de refroidissement comprend en outre une chambre d'expansion 24 isolée de l'atmosphère par un clapet taré 25. Ce clapet 25 est propre à s'ouvrir lorsqu'il s'établit, par rapport à l'atmosphère, une surpression dans la chambre d'expansion dépassant une limite prédéterminée, ou lorqqutil s'établit, dans cette même chambre 24, une dépression dépassant une autre limite prédéterminée. Cette chambre d'expansion est notamment constituée par un vase d'expansion formant la partie la plus haute du dispositif de refroidissement. La zone supérieure 24a de cette chambre contient une phase gazeuse et est reliée àla partie haute 3a du radiateur par une tubulure 26. Eventuellement, la chambre 24 pourrait être prévue à la partie haute du radiateur 3. Cette chambre 24 a un volume suffisant pour servir de capacité de dégazage du liquide de refroidissement. La zone inférieure 24b de cette chambre est remplie de liquide. Cette zone inférieure 24b est reliée à la canalisation de retour 17 du circuit secondaire dans les conditions précisées ci-après. Un dispositif du type venturi 27 est placé dans la canalisation de retour 17 du circuit secondaire S, l'axe du venturi étant confondu avec celui de la partie adjacente de la canalisation 17. Ce venturi 27 (voir notamment figure 3) comporte à son col une ouverture 28 à laquelle est relié un conduit 29 connecté à la zone inférieure 24b de la chambre d'expansion 24. On rappelle qu'un dispositif du type venturi présente, suivant le sens d'écoulement du liquide représenté sur la figure 3, un profil convergent jusqu'à son col puis divergent jusqu'à sa sortie. Le profil convergent a généralement une pente plus forte que le profil divergent. Ces profils convergent et divergent sont constitués par des troncs de cônes, respectivement 30, 31 inversés, dont les petites bases sont voisines l'une de l'autre. L'ouverture 28 est avantageusement formée par une fente continue annulaire séparant les petites bases des deux troncs de cônes comme bien visible sur la figure 3. Ce venturi 27 est agencé de manière telle qu'il provoque, par suite de I'éc-lement du liquide dans le circuit secondaire S, une dépression à son col suffisante pour s'opposer à une réaspiration de gaz par la tubulure 26, dans le radiateur 3 lorsque la soupape thermostatique 12 est fermée, l'orifice d'aspiration 10 de la pompe 2 étant alors en dépression. Plus précisément, on peut indiquer que ce venturi est de préférence agencé de manière telle que pour un débit moyen de l'ordre de miiîe litres/heure dans le circuit secondaire, la dépression au col du venturi, c'est-à-dire au niveau de la fente 28, par rapport à la pression statique du liquide en amont de ce venturi est au moins égale à 18 millibars. Avantageusement, la fente annulaire 28 a une largeur 1 (figure 3) comprise entre 2 et 5 millimètres, et de préférence égale à 3,5 millimètres. De préférence encore, le rapport du diamètre D de la section d'entrée du venturi 27 (égal au diamètre de la section de sortie) au diamètre d de la section au col du venturi est compris entre lj5 et 2,5 et est de préférence voisin de 2. Avantageusement, la jonction 23 de la canalisation 22 de sortie de l'échangeur 19 avec la canalisation 17 est effectuée par l'intermédiaire d'un ajutage 23a bien visible sur la figure 3, au voisinage du venturi 27, en amont de ce venturi suivant le sens normal d'écoulement. Cet ajutage 23a a son axe incliné sur 1' l'axe du venturi de manière à former un angle aigu tourné vers l'amont du sens normal de circulation de fluide. Cette inclinaison favorise la réunion des deux courants de liquide. Le conduit 29 est relié au col du venturi par l'intermédiaire d'un raccord tubulaire 32 (fig.3) faisant saillie transversalement sur le venturi et dont l'axe est orthogonal à celui du venturi. Le plan passant par cet axe et perpendiculaire à l'axe du venturi passe par la fente 28 et est de préférence équidistant des extrémités de petite section des troncs de cônes 30, 31. Ce raccord 32 débouche dans un volume 33 qui entoure la fente annulaire 28. Comme visible sur la figure 4, les plans passant par l'axe du venturi 27 et respectivement par les axes du raccord 32 et de l'ajutage 23a forment un angle obtus A, notamment de l'or- dre de 1350. L'ensemble du venturi 27 du raccord 32 et de l'ajutage 23a forme de préférence une pièce rigide 34 montrée sur les figures 3 et 4. Cette pièce 34 est avantageusement constituée de deux parties 34SJ 34b réunies rigidement l'une à l'autre, notamment par sou Ces parties 34a, 34b sont de préférence réalisées en matière plastique injectée, notamment en polyamide, chaque partie 34a, 34b étant monobloc. La partie 34a comporte intérieurement le tronc de cône 31 et transversalement le raccord 32 dont l'axe est situé dans un plan perpendiculaire à l'axe du venturi et légèrement écarté de la petite base du tronc de cône 31. L'autre partie 34b comporte le tronc de cône 30, inversé par rapportiu tronc de cône 31 ; ce tronc de cône 30 fait saillie longitudinalement à une extrémité de la partie 34b et est propre à s'engager dans l'extrémité correspondante de la partie 34a, comme visible sur la figure 3, pour venir former le venturi avec l'autre tronc de cône 31. Les deux parties 34a, 34b viennent en appui l'une contre l'autre par des surfaces transversales t (figure 5) prévues sur des collerettes 35, 36, suivant un plan de joint P de préférence perpendiculaire à l'axe du venturi 27. Des moyens sont prévus pour assembler rigidement les deux parties 34a, 34b. Avantageusement, cet assemblage rigide est obtenu par soudage, par élévation de température due à un frottement des collerettes 35, 36, provoquée par des petites oscillations alternatives à fréquence élevée, oscillations dont l'amplitude est faible et peut être de l'ordre du degré. On prévoit alors avantageusement une portée cylindrique 37 (figure 5) sur la pièce 34b au niveau axial de la collerette 36, en saillie sur cette collerette. Cette portée 37 a un diamètre extérieur égal au diamètre intérieur de la collerette 35 et permet d'assurer le centrage de la pièce 34a par rapport à la pièce 34b. Ceci étant, le fonctionnement du dispositif de refroidissement conforme à l'invention est le suivant. Lorsque la soupape thermostatique 12 est ouverte, le liquide de refroidissement circule dans le circuit principal R et dans le circuit secondaire S dans le sens indiqué par les flèches. Le venturi 27 peut éventuellement entraîner du liquide depuis la zone inférieure 24b de la chambre 24, suivant le sens des flèches dans le conduit 29. Ce liquide éventuellement entraîné est dépourvu au maximum de gaz. Les gaz de la partie haute du radiateur 3a sont évacués vers la chambre 24, par le conduit 26, suivant le sens de la flèche de la figure 1. Lorsque la soupape thermostatique 12 est fermée, c'est-àdire lorsque le liquide de refroidissement n'a pas une temperature suffisante, la circulation de liquide est pratiquement arrêtée dans le circuit principal et donc dans le moteur 1 et le radiateur 3. La pompe 2 qui tourne avec le moteur engendre de ce fait une dépression à son orifice d'aspiration 10 et dans le radiateur 3. Toutefois, une telle dépression ne risque pas de provoquer la réaspiration dans le radiateur 3, par la tubulure 26, de gaz contenus dans la zone supérieure 24a de la chambre d'expansion 24, car, parallèlement, le venturi 27 met en dépression la zone intérieure 24b et la zone 24a. Il y a donc une compensation des dépressions, qui empêche la réaspiration de gaz dans le radiateur 3. Le fonctionnement du dispositif de refroidissement sera donc satisfaisant dans tous les cas. Le branchement de la canalisation de retour 17 sur le deuxième orifice d'aspiration 18 de la pompe 2 permet de réduire la longueur de la canalisation 17 et de simplifier son trajet en prévoyant pour cet orifice 18 la position la plus appropriée, indépendante de la position de l'orifice 10 associé au radiater 3. Le raccordement du conduit 29 à la canalisation 17 permet aussi de réduire la longueur de ce conduit 29. Enfin, la pièce formant venturi et comportant l'ajutage 23a et le raccord 32 est d'une réalisation simple et économique tout en permettant d'assurer des fonctions essentielles pour la bonne marche du dispositif de refroidissement et de simplifier les branchements des différentes canalisations ou conduits 22 et 29. REVENDICATIONS 1. Dispositif de refroidissement pour moteur à combustion interne comprenant une pompe pour la mise en circulation forcée d'un fluide de refroidissement, un circuit principal de refroidissement du moteur, lequel circuit comporte un radiateur dont la sortie est reliée à un orifice d'aspiration de la pompe, ce circuit principal étant équipé d'une soupape thermostatique monopass, propre à arrêter pratiquement la circulation de liquide de refroidissement dans le radiateur lorsque la température de ce liquide est inférieure à une limite déterminée, au moins un circuit secondaire, notamment prévu pour le réchauffage du carburateur, monté en parallèle avec le circuit principal, une chambre d'expansion, isolée de l'atmosphère par un clapet taré et notamment constituée par un vase, cette chambre formant la partie la plus haute du circuit de refroidissement, la zone supérieure de la chambre contenant une phase gazeuse et étant reliée à la partie haute du radiateur, tandis que la zone inférieure de la chambre contient du liquide de refroidissement et est mise en communication avec l'aspiration de la pompe, caractérisé par le fait que le circuit secondaire a une canalisation de retour reliée à un deuxième orifice d'aspiration de la pompe, qu'un dispositif du type venturi est placé dans cette canalisation de retour du circuit secondaire et que ce venturi comporte à son col une ouverture à laquelle est relié un conduit connecté à la zone inférieure de la chambre d'expansion, ce venturi étant agencé de manière telle qu'il provoque à son col une dépression suffisante pour s'opposer à une réaspiration de gaz, en provenance de la chambre d'expansion, dans le circuit principal lorsque la soupape thermostatique est fermée. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'ouverture prévue au col du venturi est formée par une fente continue annulaire séparant les petites bases de deux troncs de cônes inversés formant le venturi, le conduit connecté à la chambre d'expansion débouchant dans un volume qui entoure cette fente annulaire. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le venturi est agencé-de manière telle que pour un débit de l'ordre de mille litres/heure dans le circuit secondaire, la dépression au col du venturi par rapport à la pression statique du liquide situé en amont de ce venturi est au moins égale à 18 millibars. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la largeur de la fente annulaire est comprise entre 2 et 5 millimètres et notamment égale à 3,5 millimètres. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le rapport du diamètre de la section d'entrée du venturi au diamètre de la section au col de ce venturi est compris entre 1,5 et 2,5 et est notamment voisin de 2. 6. Dispositif de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel un troisième circuit est branché en parallèle sur le circuit secondaire, ce troisième circuit étant destiné notamment b traverser un échangeur pour le chauffage de la cabine d'un véhicule équipé du moteur, caractérisé par le fait que la sortie de ce troisième circuit est branché sur la canalisation de retour du circuit secondai- re en amont du venturi par l'intermédiaire d'un ajutage, l'ensemble de cet ajutage, du venturi et du raccord pour le conduit provenant de la chambre d'expansion formant une pièce rigide. 7. Dispositif de refroidissement selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la pièce constituée par l'ensemble de l'ajutage, du venturi et du raccord est formée par deux parties monobloc, une de ces parties comportant intérieurement un tronc de cône et transversalement le susdit raccord dont 1'axe est situé dans un plan perpendiculaire à l'axe du tronc de cône et légèrement écarté de la petite base de ce tronc de cône, tandis que l'autre partie comporte un tronc de cône, inversé par rapport au précédent, et faisant saillie longitudinalement, ce tronc de cône étant propre à être engagé dans une extrémité correspondante de la première partie pour former le venturi avec le premier tronc de cône, une fente continue annulaire séparant les deux petites bases des troncs de cônes, les deux susdites parties étant en appui l'une contre l'autre par des collerettes dont les surfaces transversales forment un plan de joint, ces deux parties étant maintenues ensemble rigidement, notamment par soudure. 8. Pièce pour dispositif de refroidissement selon l'nne quelconque des revendications 6 et 7, caractérisée par le fait qu'elle comporte intérieurement un venturi et transversalement un raccord et un ajutage, et qu'elle est réalisée en deux par ties monoblocs réunies rigidement l'une à l'autre, une des deux parties comportant intérieurement un tronc de cône bt transvera- lement le raccord dont l'axe est situé dans un plan perpendiculaire à l'axe du tronc de cône et légèrement écarté de la petite base du tronc de cône, et dont l'autre partie comporte un tronc de cône faisant saillie longitudinalement et propre à pénétrer dans une extrémité correspondante de la première partie pour former le venturi avec le premier tronc de cône, une fente annulaire séparant les deux petites bases voisines des troncs de cônes, cette deuxième partie comportant transversalement un ajutage. 9. Pièce selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'elle est réalisée en matière plastique, notamment en polyamide, et que les deux parties monoblocs ont été soudées par élévation de température due à un frottement provoqué par des petites oscillations alternatives à fréquence élevée, une portée cylindrique étant prévue sur la deuxième partie au niveau axial d'une collerette destinée à venir en appui contre une colletette correspondante de la première partie, cette' portée cylindrique assurant le centrage de la première partie par rapport à la deuxième. 10. Partie monobloc d'une pièce selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisée par le fait qu'elle comporte intérieurement un tronc de cône et transversalement un raccord dont l'axe est situé dans un plan perpendiculaire à l'axe du tronc de cône et légèrement écarté de la petite base du tronc de cône.