Brevet FR2388133A1 — publié le 19781117

La présente invention, due à la collaboration de M. Claude BOULET et M. Patrick MÂLOSSE, se rapporte à un perfectionnement aux circuits de refroidissement de moteurs à combustion interne, plus particulièrement destiné à simplifier leur procédure de remplissage en liquide de refroidissement, en procurant un effet de purge automatique et systématique de ces circuits lors de leur fonctionnement. Les circuits de refroidissement de moteurs à combustion interne, et en particulier de ceux destinés à équiper les véhicules automobiles, sont devenus de plus en plu8 complexes. En effet, en plus de la transformation en circuit étanche avec vase d'expansion du circuit principal de refroidissement du moteur par pompe de circulation de fluide et radiateur avec interposition d'une soupape thermostatique n'autorisant la circulation du liquide de refroidissement que lorsque le moteur a atteint sa température normale de fonctionnement, sont venus se greffer en parallèle des circuits auxiliaires, mettant à profit les qualités caloporteuses de ce liquide de refroidissement, pour assurer le chauffage et le désembuage par aérotherme de la cabine du véhicule, le réchauffage du système de carburation et d'admission du moteur ou l'ouverture du volet d'air de départ à froid de ce moteur.Cette multiplication des circuits a nécessité l'adjonction sur chacun d'eux d'éléments de purge destinés à ltéli- mination des poches d'air ou de gaz pouvant sty trouver emprisonnées lors du remplissage, et susceptibles de perturber la circulation correcte du liquide de refroidissement au risque de provoquer des phénomènes de cavitation de la turbine de pompe et des surchauffes anormales du moteur préjudiciables à sa longévité, ainsi qu'unie inefficacité du réchauffage du système de circulation et d'admission ou du dispositif de starter,et de l'ensemble de chauffage et désembuage de la cabine, particulièrement nuisible à la conduite et génératrice d'une gêne importante pour les passagers. Cependant, pour être efficace, l'opération de purge au moment du remplissage doit etre effectuée rationnellement et méthodiquement selon une procédure bien définie. Or, avec la généralisation de l'assemblage et de l'utilisation des véhicules automobiles dans diverses parties du monde et, en particulier, dans les pays en voie de développement, cette opération est souvent effectuée en sortie de chaîne d'assemblage ou lors des révisions périodiques, par du personnel peu qualifié, ce qui joint aux conditions climatiques spéciales régnant dans la plupart de ces pays, risque donc de provoquer les graves inconvénients mentionnés ci-dessus. Le présent perfectionnement aux circuits de refroidissement de moteurs à combustion interne vise à prévenir de tels incidents, en assurant automatiquement, à l'aide de moyens simples, peu coûteux et de faible encombrement, la purge de ces circuits lors de leur mise en fonctionnement, réduisant ainsi l'ensemble de la procédure au simple remplissage en liquide de refroidissement sans observation de précautions particulières de la part de ltopérateur. Ce perfectionnement s'applique plus particulièrement aux circuits de refroidissement de moteurs à combustion interne du type comportant un vase d'expansion doté, à sa partie supérieure, d'un orifice d'arrivée de surpression de vapeur et d'un orifice de remplissage du circuit en liquide de refroidissement, normalement obturé par un bouchon muni d'une soupape tarée assurant le maintien de la pression interne dudit circuit de refroidissement dans une plage de valeurs déterminées et, à sa partie inférieure, d'une sortie de communica- tion avec ledit circuit de refroidissement, lequel comprend un circuit principal de refroidissement du moteur par pompe de circulation de fluide entrainée par le moteur et radiateur avec interposition d'une soupape thermostatique et, monté en parallèle avec ce circuit principal, au moins un circuit auxiliaire, tel que circuit de réchauffage du système de carburation et d'admission du moteur, circuit de chauffage et désembuage par aérotherme de la cabine du véhicule entrainé par ce moteur, lesdits circuits, principal et auxiliaire, comportant en leur partie supérieure un orifice de purge d'éléments gazeux. Suivant I'objet essentiel de l'invention, i'orifice de sortie du vase d'expansion est relié à la tubulure de retour du circuit principal, entre la base du radiateur et orifice d'aspiration de la pompe, et les orifices de purge d'éléments gazeux des différents circuits sont reliés par un ensemble de canalisations comportant chacune un ajutage de diamètre déterminé, à l'orifice d'arrivée de surpression de vapeur situé à la partie supérieure du vase d'ex- pansion, au-dessus du niveau de liquide contenu dans ce vase. Dans un mode de réalisation préféré les ajutages des canalisations de purge des différents circuits sont réunis en un ensemble monobloc, en matériau plastique moulé, formant raccord multiple et comportant un unique conduit de départ vers le vase d'expansion, conduit dans lequel débouchent lesdits ajutages. Afin d'éviter les perturbations d'écoulement d'éléments gazeux, les ajutages de purge ont une section sensiblement identique et la section du conduit de départ vers le vase d'expansion est au moins égale à la somme des sections de ces ajutages. De même pour faciliter la purge du circuit de chauffage par aérotherme, l'implantation radiale, dans le conduit de départ du raccord multiple, de ajutage de ce circuit de chauffage est décalée par rapport à celle de l'ajutage du circuit principal de refroidissement, qui débouche également radialement dans ce conduit de départ en amont dudit ajutage du circuit de chauffage et légèrement en aval de l'ajutage du circuit de réchauffage du système de carburation et d'admission, lequel débouche axialement dans ce conduit de départ vers le vase d'expansion. Enfin, pour améliorer le remplissage statique de ensemble du circuit et faciliter l'amorçage du chauffage de la cabine du véhicule, la tubulure de retour du circuit de chauffage par aérotherme est directement connectée, légèrement en aval de l'orifice de sortie du vase d'expansion, à la tubulure, de diamètre accru pour la circonstance, reliant cet orifice de sortie à la tubulure de retour du circuit principal de refroidissement du moteur. La compréhension de la présente invention sera facilitée par la description suivante d'un exemple non limitatif de réalisation d'un tel perfectionnement aux circuits de refroidissement de moteurs à combustion interne, en référence aux dessins annexés, dans lesquels - La figure 1 est une vue en élévation d'un moteur à combustion interne équipé de circuits de refroidissement comportant le perfectionnement selon ltinven- tion. - La figure 2 est une vue en élévation en coupe dtun raccord multiple destiné à l'application du perfectionnement selon l'invention. - La figure 3 est une représentation schématique indiquant le sens de circula tion des éléments gazeux au niveau du raccord multiple en période de fermetu re du circuit de chauffage et de la soupape thermostatique du circuit de re froidissement principal. - La figure 4 est une représentation schématique indiquant le sens de circula tion des éléments gazeux au niveau du raccord multiple en période de ferme ture du circuit de chauffage et d'ouverture de la soupape thermostatique du circuit de refroidissement principal. - La figure 5 est une représentation schématique indiquant le sens de circula tion des éléments gazeux au niveau du raccord multiple en période d'ouverture du circuit de chauffage et de fermeture de la soupape thermostatique du cir cuit de refroidissement principal. - La figure 6 est une représentation schématique indiquant le sens de circula tion des éléments gazeux au niveau du raccord multiple en période d'ouverture du- circuit de chauffage et de la soupape thermostatique du circuit de refroi dissement principal. Le moteur à combustion interne 1, dont le circuit de refroidissement interne n'a pas été représenté, équipe du carburateur 2, et illustré par la figure 1, comporte un circuit de refroidissement externe principal classique par radiateur 3 et pompe de circulation de fluide 4 entrainée en rotation, par l'intermédiaire d1une poulie 5 et d'une courroie non représentée, par un des arbres tournants du moteur, et comprenant une tubulure de départ 6 du moteur 1 vers la boite à eau supérieure du radiateur 3, avec interposition d'une soupape thermostatique 7 n'autorisant la circulation du liquide de refroidissement que lorsque le moteur a atteint sa température normale de fonctionnement, et une tubulure de retour 8 reliant la boite à eau inférieure du radiateur 3 à l'ori- fice d'aspiration de la pompe 4. En parallèle avec ce circuit externe principal de refroidissement du moteur 1 sont branchés, un premier circuit auxiliaire de réchauffage de carburateur 2, comprenant une tubulure de départ 9 vers le carburateur 2, prenant naissance sur la tubulure de départ 6 du circuit de refroidissement principal, en amont de la soupape thermostatique 7, et une tubulure de retour 10 reliant ledit carburateur 2 à Itorifice d'aspiration de la pompe 4, et un second circuit auxiliaire de chauffage et désembuage de la cabine du véhicule par aérotherme Il alimenté par une tubulure de départ 12 prenant également naissance sur la tubulure de départ 6 du circuit de refroidissement principal du moteur 1, en amont de la soupape thermostatique 7, et une tubulure de retour 13, la tubulure de départ 12, débouchant à la partie supérieure de l'aérotherme 11,comportant un robinet 14 d'arret et de régulation du débit de liquide dans l'aérotherme 11 afin de permettre, à volonté, l'interruption et le réglage en intensité du chauffage dans la cabine du véhicule. Chacun de ces circuits, principal et auxiliaires, comporte un orifice de purge 15, 16, 17 sensiblement situé en sa partie supérieure et destiné à permettre l'évacuation de tout élément à l'état gazeux, air ou vapeur, pouvant se trouver emprisonné dans ces circuits lors du remplissage en liquide de refroidissement ou se former en cours de fonctionnement, et susceptible de perturber la circulation correcte de ce liquide de refroidissement au risque de provoquer les incidents cités dans le préambule de la présente demande. L'ensemble du circuit de refroidissement est complété par un vase d'ex- pansion 18, du type comportant à sa partie supérieure, dans laquelle règne une atmosphère gazeuse, un orifice 19 d'arrivée de surpression de vapeur et un orifice 20 de remplissage du circuit en liquide de refroidissement, normalement obturé en fonctionnement par un bouchon amovible 21 muni d'une soupape tarée à double effet de type approprié, non représentée étant donné l'échelle du dessin, et destinée à assurer le maintien de la pression interne dudit circuit de refroidissement dans une plage de valeurs déterminées, ce vase d'expansion t8 comportant également à sa partie inférieure, contenant jusqu'à un certain niveau du liquide de refroidissement, un orifice de sortie 22 vers ledit circuit de refroidissement. Selon l'objet de l'invention, l'orifice de sortie 22 du vase d'expansion 18 est relié par une tubulure 23 à la tubulure 8 de retour du circuit principal, entre la boite à eau inférieure du radiateur 3 et l'orifice d'aspiration de la pompe 4; cette disposition favorisant un bon remplissage statique de l'ensemble, et les orifices 15, 16, 17 de purge d'éléments gazeux des différents circuits sont reliés par un ensemble de canalisations24, 25, 26 comportant chacune un ajutage 27, 28, 29 de diamètre déterminé,à l'aide d'une quatrième canalisation 30, à orifice 19 d'arrivée de surpression de vapeur situé à la partie supérieure du vase d'expansion 18, au-dessus du niveau de liquide contenu dans ce vase, procurant selon un processus décrit plus loin une purge autqmatique et systématique en fonctionnement de ces différents circuits. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, les ajutages 27, 28, 29 des canalisations 24, 25, 26 de purge des différents circuits sont réunis en un ensemble monobloc, en matériau plastique moulé, formant raccord multiple 31,représenté par la figure 2,et comportant un unique conduit de départ 32 vers le vase d'expansion 18. Ce conduit de départ 32, dans lequel débouchent lesdits ajutages 27, 28, 29, peut indifféremment être raccordé, soit directement, soit par l'intermédiaire de la canalisation 30, à l'orifice 19 d'arrivée de surpression de vapeur dans le vase d'expansion 18, en fonction de l2emplace- ment disponible et de la disposition des divers organes du circuit de refroidissement. Les diametres des ajutages 27, 28, 29 et du conduit de départ 32 du raccord multiple 31 doivent etre adaptés aux différents débits et pertes de charges régnant à travers les divers organes du circuit de refroidissement,et déterminés de telle sorte que les circulations dans les canalisations 24, 25, 26 et 30 s'établissent toujours dans le sens favorisant la purge et de déca, zage. Cependant, afin d'éviter des perturbations d'écoulement d'éléments gazeux dans ces canalisations, les ajutages de purge 27, 28, 29 auront, de préférence, une section sensiblement identique,et la section du conduit de départ 32 vers le vase d'expansion 18 sera au moins égale à la somme des sections de ces ajutages. De même, pour faciliter la purge du circuit de chauffage par aérotherme 11, il est avantageux de décaler l'implantation de l'ajutage 29 de ce circuit de chauffage dans le conduit de départ 32 du raccord multiple 31, par rapport à celle de l'ajutage 27 du circuit principal de refroidissement. C'est ainsi que la disposition la plus efficace est celle représentée par la figure 2, dans laquelle l'ajutage 27 de purge du circuit principal débouche dans le conduit de départ 32, en amont de l'ajutage 29 de purge du circuit de chauffage par aérotherme 11 et légèrement en aval de l'ajutage 28 de purge du circuit de réchauffage du carburateur 2, par rapport au sens d'écoulement vers l'orifice 19 d'arrivée de surpression de vapeur dans le vase d'expansion 18, lesdits ajutages 27 de purge du circuit principal et 29 de purge du circuit de chauffage par aérotherme 11 étant implantés radialement,et l'ajutage 28 de purge du circuit de réchauffage du carburateur 2 axialement, dans ledit conduit de départ 32. Enfin, dans le but de faciliter l'amorçage du circuit de chauffage par aérotherme 11, tout en conservant un bon remplissage statique de l'ensemble du circuit, la tubulure de retour 13 de ce circuit de chauffage, prenant naissance à la base de l'aérotherme 11, est directement connectée, légèrement en aval de l'orifice de sortie 22 du vase d'expansion 18, à la tubulure 23 reliant cet orifice de sortie 22 au conduit de retour 8 du circuit principal, le diamètre de cette tubulure 23 étant sensiblement accru afin de favoriser une circulation de liquide convenable dans ce circuit de chauffage. Le processus de fonctionnement selon la présente invention est illustré par les schémas des figures 3 à 6 dans lesquelles des flèches indiquent le sens de circulation de purge des éléments gazeux, dans le raccord multiple 31, pendant les différentes phases de ce fonctionnement. Lorsque le robinet 14 du circuit de chauffage par aérotherme il est en position fermée, lors de la mise en marche, à froid, du moteur 1 (figure 3), la soupape thermostatique 7 du circuit de refroidissement principal étant fermée, ce circuit de refroidissement principal, et en particulier le radiateur 3, se trouve en légère dépression du fait de l'aspiration produite par la pompe 4. il s'en suit une purge, par aspiration, des éléments gazeux emprisonnés dans le circuit de réchauffage du carburateur 2, ces éléments gazeux étant entraînés vers la boite à eau supérieure du radiateur 3, par l'intermédiaire des ajutages 28 et 27, et vers la partie supérieure du vase d'expansion 18, par ltinter- médiaire de l'ajutage 28 et du conduit de départ 32, I'ajutage 29 de purge du circuit de chauffage par aérotherme Il ne débitant pas. Dès que le moteur 1 atteint sa température normale de fonctionnement (figure 4), la soupape thermostatique 7 du circuit de refroidissement principal s'ouvre, la pression remonte dans ce circuit de refroidissement principal et les éléments gazeux accumulés dans la botte à eau supérieure du radiateur 3 sont évacués, par l'intermédiaire de l'ajutage 27 et du conduit de départ 32, vers la partie supérieure du vase d'expansion 18. Pendant cette phase les débits de purge dans les ajutages 28 du circuit de réchauffage du carburateur 2 et 29 du circuit de chauffage par aérotherme 11 sont pratiquement nuls. Lorsque le robinet 4 du circuit de chauffage par aérotherme 11 est en position ouverte, lors de la mise en marche, à froid, du moteur 1 (figure 5), la soupape thermostatique 7 du circuit de refroidissement principal étant fer mée, ce circuit de refroidissement principal, et en particulier le radiateur 3, se trouve en légère dépression du fait de ltaspiration produite par la pompe 4. il s'en suit une purge, par aspiration, des éléments gazeux emprisonnés dans le circuit de ré chauffage du carburateur 2 et le circuit de chauffage par aérotherme 11, ces éléments gazeux étant entraînés vers la botte à eau supé rieure du radiateur 3, par l'intermédiaire des ajutages 28 et 27 ou 29 et 27, et vers la partie supérieure du vase d'expansion 18, par l'intermédiaire des ajutages 28 ou 29 et du conduit de départ 32. Dès que le moteur 1 atteint sa température normale de fonctionnement (figure 6), la soupape thermostatique 7 du circuit de refroidissement principal s'ouvre, la pression remonte dans ce circuit de refroidissement principal et les éléments gazeux accumulés dans la bote à eau supérieure du radiateur 3 sont évacués, par l'intermédiaire de l'ajutage 27 et du conduit de départ 32, vers la partie supérieure du vase d'expansion 18, pendant que se termine, accessoirement, la purge du circuit de chauffage par aérotherme 11, par l'intermédiaire de l'ajutage 29 et du conduit de départ 32, vers la partie supérieure du vase d'expansion 18, le débit de purge dans l'ajutage 28 du circuit de réchauffage du carburateur 2 étant alors pratiquement nul. Le présent perfectionnement aux circuits de refroidissement de moteurs à combustion interne permet donc, à l'aide de moyens simples, peu coûteux et de faible encombrement, d'assurer automatiquement la purge de ces circuits de refroidissement lors de leur mise en fonctionnement, réduisant ainsi leur procédure de remplissage au simple remplissage, ou complément en liquide de refroidissement,par l'orifice 20 du vase d'expansion 18, sans autre précaution à observer par l'opérateur que le respect du niveau convenable de liquide dans le vase d'espansion 18. Sa portée ne se limite pas au mode de réalisation décrit, auquel diverses modifications peuvent être apportées, sans sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi, par exemple, qu'il peut aisément être adapté à une variante prévue sans circuit de chauffage et ne comportant donc ni aérotherme 11, ni tubulures d'arrivée 12 et de retour 13, ni canalisation de purge 26. il suffit simplement de supprimer ou obturer, par tout moyen approprié, l'ajutage 29 du raccord multiple 31 et, accessoirement, de réduire le diamètre de la tubulure 23 de liaison entre orifice de sortie 22 du vase d'expansion 18 et la tubulure de retour 8 du circuit de refroidissement principal. Le fonctionnement devient alors rigoureusement identique à celui observé en position de fermeture du robinet 14 du circuit de chauffage,et illustré par les figures 3 et 4 de la présente demande de brevet. REVENDICADIONS 1 - Perfectionnement aux circuits de refroidissement de moteurs à combustion interne du type comportant un vase d'expansion doté à sa partie supé rieure d'un orifice d'arrivée de surpression de vapeur et d'un orifice remplissage du circuit en liquide de refroidissement, normalement obturé par un bouchon muni d'une soupape tarée assurant le maintien de la pres sion interne dudit circuit de refroidissement dans une plage de valeurs déterminées, et à sa partie inférieure d'une sortie de communication avec ledit circuit de refroidissement, lequel comprend un circuit principal de refroidissement du moteur par pompe de circulation de fluide entraînée par le moteur et radiateur avec interposition d'une soupape thermostatique ,et monté en parallèle avec ce circuit principal, au moins un circuit auxiliai re, tel que circuit de réchauffage du système de carburation et d'admission du moteur, circuit de chauffage et désembuage par aérotherme de la cabine du véhicule entrainé par ce moteur, lesdits circuits, principal et auxi liaire, comportant en leur partie supérieure un orifice de purge d'élé- ments gazeux, caractérisé par le fait que l'orifice de sortie(22) du vase d'expansion (18) est relié à la tubulure de retour (8) du circuit principal, entre la base du radiateur (3) et orifice d'aspiration de la pompe (4), et les orifices (15, 16, 17) de purge d'éléments gazeux des différents circuits sont reliés, par un ensemble de canalisations (24, 25, 26) compor tant chacune un ajutage (27, 28, 29) de diamètre déterminé, à l'orifice(19) d'arrivée de surpression de vapeur situé à la partie supérieure du vase d'expansion (18), au-dessus du niveau de liquide contenu dans ce vase. 2 - PerfeCtionnement aux circuits de refroidissement de moteurs à combustion interne, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les aju tages (27, 28, 29) des canalisations (24, 25, 26) de purge des différents circuits sont réunis en un ensemble monobloc, en matériau plastique moulé, formant raccord multiple (31), et comportant un unique conduit de départ(32) vers le vase d'expansion (18), conduit dans lequel débouchent lesdits ajutages (27, 28, 29). 3 - Perfectionnement aux circuits de refroidissement de moteurs à combustion interne, selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les ajutages de purge (27, 28, 29) ont une section sensible ment identique, et la section du conduit de départ (32) vers le vase d'ex pansion (18) est au moins égale à la somme des sections de ces ajutages 27, 28, 29). 4 - Perfectionnement aux circuits de refroidissement de moteurs à combustion interne, selon l'une quelconque des revendicatiors 1 à 3, caractérisé par le fait que l'implantation radiale, dans le conduit de départ (32) du raccord multiple (31), de l'ajutage (29) du circuit de chauffage par aéro therme (11) est déealée par rapport à celle de l'ajutage (27) du circuit principal de refroidissement,qui débouche également radialement dans ce conduit de départ (32) en amont dudit ajutage (29) du circuit de chauffage et légèrement en aval de l'ajutage (28) du circuit de réchauffage du système (2) de carburation et d'admission, lequel débouche axialement dans ce conduit de départ (32) vers le vase d'expansion (18). 5 - Perfectionnement aux circuits de refroidissement de moteurs à combustion interne, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la tubulure (13) de retour du circuit de chauffage par aérotherme (ii) est directement connectée, légèrement en aval de l'orifice (22) de sortie du vase d'expan- sion (18), à la tubulure (23),de diamètre accru pour la circonstance, reliant cet orifice de sortie (22) à la tubulure (8) de retour du circuit principal de refroidissement du moteur.