Brevet FR2388994A1 — publié le 19781124

On salut que les moteurs à combustion interne pour véhicule automobile peuvent être refroidis par un liquide, tel que de liteau par exemple, se déplaçant dans un circuit fermé au moyen d'une pompe de circulation entraînée par le moteur à combustion interne Dans des circuits connus de ce genre, le liquide qui sort du moteur à combustion interne est envoyé dans un échangeur de chaleur, tel qu'un radiateur par exemple, où il cède ses calories et le liquide refroidi est ensuite recyclé dans le moteur ; entre le conduit d'alimentation et le conduit de sortie du radiateur, on prévoit généralement un conduit en dérivation dont le branchement sur l'alimentation du radiateur effectue par l'intermédiaire d'un dispositif connu sous le nom de tlCalorstat" constitué par une vanne pilotée par un thermostat.Au démarrage du moteur, lorsque celui-ci est froid, la vanne du calorstat permet la circulation du liquide dans le conduit en dérivation ---------------------------- -------------- en interrompant simultanément le passage du débit de liquide dans le radiateur ; au contraire, lorsque la température du liquide atteint une valeur déterminée, la vanne du calorstat interrompt le passage du liquide à l'intérieur du conduit en dérivation et ouvre en même temps l'arrivée de liquide dans le radia teur , de sorte que la quasi-totalité du liquide de refroidissement est recyclée dans le radiateur. Pour activer les échanges thermiques air-liquide dans le radiateur, on peut également prévoir, de façon classique, un ventilateur entraSnd par un moteur électrique dont l'arrtt ou la mise en route est commandé par une thermistance branchée sur le radiateur. On sait aussi, d'après la demande de brevet français ne 77-07800 déposée le 16 Mars 1977 au nom de la demanderesse, réguler la température du moteur autour de sa température optimum de fonctionnement par l'intermédiaire d'un calculateur qui reçoit des informations données par des capteurs servant à mesurer des variables liées au fonctionnement du moteur, telles que la temp4- rature du moteur, la dépression dans la tubulure d'admission du moteur, et la température du liquide de refroidissement dans l'dchangeur par exemple.Dans un tel calculateur peuvent etre pro grammées, d'une part, une loi de variation de la vitesse d'un moteur électrique qui entrasse la pompe a liquide et, d'autre part, une équation de commande de la mise en marche ou de l'arrêt du groupe moto-ventilateur associe au radiateur. La présente invention a pour but de décrire des perfectionnements apportés au dispositif de refroidissement décrit dans la demande de brevet français précitée, ces perfectionnements consistant à commander également la manoeuvre de la vanne branchée entre le conduit en dérivation et le conduit d'alimentation de l'dchan- geur au moyen d'un calculateur dans lequel sont introduites les mesures d'au moins une variable de fonctionnement du moteur, afin de maintenir le moteur à combustion interne dans des conditions optima de fonctionnement quel qu'en soit le régime. Avantageusement, 11 organe de manoeuvre de la vanne est constitué par au moins une capsule à thermodilatation et la grandeur de commande délivrée par le calculateur est un courant électrique agissant par chauffage sur ladite capsule. Suivant une réalisation préférée de l'invention, le calculateur élabore des ordres de commande à la fois pour l'organe de manoeuvre -de la vanne et pour les deux variateurs de vitesse associés aux moteurs électriques qui entraînent respectivement la pompe de circulation et le ventilateur qui coopère avec 11 échangeur de refroidissement. La prdsente invention a donc pour objet un dispositif de refroidissement destiné à un moteur à combustion interne pour véhicule automobile, ce dispositif comprenant un circuit fermé dans lequel un fluide de refroidissement peut se déplacer sous l'action d1au moins une pompe de circulation, le fluide étant envoyé, à sa sortie du moteur, par au moins une canalisation d'alimentation, dans au moins un changeur de chaleur qui est éventuellement asso cié à un ventilateur, ledit fluide étant recyclé à sa sortie de l'échangeur par au moins ane canalisation de sortie dans le moteur associé, ce circuit comportant également un conduit branché en débit vation entre'l'alimentation et la sortie de I'échangeur et une vanne disposée au point de branchement du conduit en dérivation avec le conduit d'alimentation de L'échangeur, ladite vanne étant susceptible d'interrompre au moins partiellement la circulation de fluide à l'intérieur de l'échangeur, caractérisé parle fait que la vanne précitée est commandée par un organe de manoeuvre en fonction d'au moins une variable de fonctionnement du moteur à combustion interne, la mesure de cette variable effectuée à l'aide dtun capteur approprié étant traitée dans un calculateur pour élaborer une grandeur de commande destinée à l'organe de manoeuvre précité Dans un mode préféré de réalisation, les capteurs utilisés sont des capteurs de température associés au moteur à combustion interne et/ou à ltéchangeur de refroidissement;la grandeur de commande délivrée par le calculateur est un courant électrique agissant par chauffage sur l'organe de manoeuvre de la vanne;l'organe de manoeuvre de la vanne est dans ce cas constitué d'au moins une capsule à thermodilatation susceptible d'entre chauffée par une résistance électrique;la vanne utilisée est une vanne à trois voies susceptible de prendre trois positions::une première où la circulation du fluide de refroidissement se fait totalement par le conduit en dérivation, une deuxième position où la circulation du fluide de refroidissement se fait à la fois par ltéchangeur-de refroidissement et par le con duit en dérivation,la la répartition du débit de fluide entre le conduit en dérivation et l'échangeur étant sensiblement proportionnelle au courant de chauffage appliqué à 1 organe de manoeuvre,et une trois me position où la circulation du fluide de refroidissement se fait totalement par ltéchangeur de refroidissement; la pompe de circulation est actionnée soit directement par le moteur à combustion inter nejsoit par 1 1intermédiaire d'un variateur mécanique ou électrique; dans le cas d un variateur électrique,la pompe de circulation peut être avantage use ment actionnée par un moteur électrique dont la vitesse est fonction de l'écart entre une grandeur de commande délivrée par le calculateur et une grandeur de consignessle ventilateur associé à l'échangeur de refroidissement est aetionné par un moteur électrtpe dont la manoeuvre d'arret ou de mise en route est eommandée par un régulateur et est fonction de l'écart entre une grandeur de commande délivrée par le calculateur et une grandeur de consigne;dans une variante,le ventilateur associé à lléchangeur de refroidissement est actionné par un moteur électrique dont la vitesse est fonction de l'écart entre une grandeur de commande délivrée par le calculateur et une grandeur de eonslgne:les grandeurs de commande délivrées par le calculateur pour les deux moteurs électriques qui entratnent la pompe de circulation et le ventilateur sont fonction d'au moins une variable liée au fonctionnement du moteur,telle que la température dudit moteur par exemple,et/ou au fonctionnement du véhicule,telle que la vitesse dudit véhicule par exemple. Pour mieux faire comprendre l1objet de l'invention,sn va en décrire ci-après,à titre d'exemple purement illustratif et non limi tartir, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexe. Sur ce dessin - la figure 1 représente schématiquement un circuit de reNnxE dissement selon l'invention équipant un moteur b combustion interne pour véhicule automobile. En se référant au dessin, on voit que l'on a désigné par 1, un moteur à combustion interne équipant un véhicule automobile. A l'intérieur du moteur à combustion interne I est prévue d'une façon classique, une circulation de liquide. de refroidissement telle que de l'eau par exemple. Le liquide de refroidissement qui sort du moteur 1 est envoyé par un conduit d'alimentation 2a à l'intérieur d'un échangeur air-eau ou radiateur 3 et le liquide refroidi qui en sort est recyclé dans le moteur 1 par un conduit de sortie 2b. Le- déplacement du liquide de refroidissement entre le moteur i et le radiateur 3 se fait par une pompe de-circulation 4 placée sur le conduit d'alimentation 2a. Entre les conduits 2a d'alimentation et 2b de sortie du radiateur 3, est branché en dérivation un conduit 2c. Au point de branchement du conduit 2c avec le conduit d'alimentation 2a du radiateur, est placée une vanne à trois voies 5 susceptible de prendre trois positions : une première position dans laquelle Le liquide de refroidissement passe entièrement dans le conduit en dérivation 2c selon le sens indiqué par la flèche 6, le radiateur 7 nté- tant pas alors alimenté par un débit de liquide ; une position in termédiaire où la circulation de liquide sé fait à la fois dans le radiateur 3 et dans le conduit en dérivation 2c. ,une troisième position dans laquelle le passage du liquide à l'intérieur du conduit en dérivation est fermé, la quasi-totalité du liquide de refroidissement passant à 11 intérieur du radiateur 3 selon le sens indiqud par la flèche 7. La vanne à trois voies 5 est actionnée par un organe de manoeuvre 8 constitué par une capsule à thermodilatation de type connu. Cette capsule contient une composition susceptible de changer d'état lorsqu'un augmente son énergie interne par un apport thermique d'origine électrique ; ce changement d ' état entraxe une variation du volume de la composition, ce qui provoque le ddplace- ment d'un élément mobile agissant sur la position de la vanne à trois voies 5. L'apport thermique est réalisé au moyen d'un bobinage résistant (non représent6) alimenté par un conducteur électrique. On prévoit au droit du radiateur 3, un ventilateur 9 entratné par un moteur électrique 10 à vitesse variable. Dans cet exemple de réalisation, on peut faire varier la vitesse de rotation du moteur électrique 10 au moyen d'un Variateur de vitesse 11. De morne, la pompe 4 est actionnée par un moteur lsotrdqUb 12 dont on peut faire varier la vitesse grSce à un variateur de vitesse 13. Le radiateur de refroidissement 3, ainsi que le moteur à combustion interne, sont chacun équipés d'un capteur de température 14, 15 tel qu'urne thermistance par exemple. Les informations données par les capteurs de température 13, 14 sont délivrées à un calculateur 16 destiné à élaborer des ordres de commande à la fois pour 1' organe de manoeuvre 8 de la vanne à trois voies 5 et pour les deux variateurs de vitesse 11 et l) des moteurs électriques 10 et 12. Dans le calculateur 16, est programmée en fonction des tem pératures mesurées par les capteurs 14 et 15, une loi de variation de la vitesse pour le moteur électrique 12 de la pompe 4 et le moteur électrique 10 du ventilateur 9.Ainsi, le calculateur 16 peut fournir à chaque variateur de vitesse Il, 13 des grandeurs de commande qui peuvent sè présenter, par exemple sous la forme de signaux tout ou rien permettant de faire varier la vitesse de rotation du moteur électrique 10, 12. A partir des informations délivrées par les capteurs de température 14, 15 > le calculatett 16 délivre un courant électri- que au bobinage résistant de la capsule à thermodilatation que constitue l'organe de manoeuvre 8 de la vanne 5.Lorsque le calculateur 16 ne fournit pas de courant de chauffage, l'organe de manoeuvre 8 n' est pas actionné et la vanne 5 occupe une position telle que la circulation du fluide de refroidissement s'effectue comme indiqué par la flèche 6 dans le conduit en dérivation 2c ; lors- que le courant fourni par le calculateur 16 est maximum, la capsule à thermodilatation assure le passage de la vanne trois Voies 5 dans une position où la quasi-totalité du liquide de refroidissement cir- cule comme indiqué par la flèche 7 ; lorsque le courant fourni par le calculateur î6 est compris entre une valeur nulle et la valeur maximum, la capsule thermodilatable fait prendre à la vanne 5 une position intermédiaire où la circulation du fluide de refroidisse- ment se répartit entre le conduit en dérivation 2c et le radiateur 3 proportionnellement à la quantité de chaleur dissipée par le passage du courant électrique. Le fonctionnement du dispositif de refroidissement qui vient d'8tre décrit s'effectue comme suit : le calculateur 16 compare en permanence la température du liquide de refroidissement à une température de référence. Si la température du liquide de refroidisse- ment est inférieure à la température de référence, par exemple au moment de la mise en route du moteur, le ventilateur 9 est à l'ar- ret ; la pompe 4 tourne à sa vitesse la plus faible compatible avec la température du moteur et la vanne trois voies 5 occupe alors une position telle que la circulation du fluide s'effectue comme indiqué par la flèche 6.Lorsque la température du liquide de refroidissement est légèrement supérieure à la température de référence, la pompe 4 assure toujours un débit minimum ; le ventilateur 9 est toujours arrenté mais la vanne trois voies 5 est actionnée de façon qu'une partie du fluide de refroidissement passe dans le conduit en dérivation 2gJ la répartition du liquide entre le conduit 2c et le radiateur 3 étant proportionnelle au courant de chauffage délivré ; lorsque la température du liquide de refroidissement continue à augmenter et que la vanne à trois voies occupe une position où la circulation de liquide se fait uniquement par le radiateur 3, la régulation de la température s'effectue, soit en augmentant la vitesse de la pompe 4, soit en faisant tourner le ventilateur 9. te choix de l'organe à actionner et le choix de la vitesse de la pompe 4 et du ventilateur 9 dépendent des carac téristiques du moteur à conibustion interne 1 (difficulté de refroidissement, puissance de la pompe 4 et du ventilateur 9, etc.), Ces choix peuvent ttre également difinis à partir de variables liées non seulement au fonctionnement du moteur mais aussi à celui du véhicule automobile associé (par exemple, la vitesse de ce véhicule) Dans le cas où la quantité de chaleur à évacuer est très importante, par exemple après une marche à plein régime du moteur, le calcula- teur 16 peut élaborer des ordres de commande destinés à augmenter à la fois la vitesse de la pompe 4 et celle du ventilateur 9, la capacité optimum de refroidissement étant atteinte lorsque le renZ tilateur 9 et la pompe 4 tournent à leur vitesse maximum. Il est bien entendu que le mode de ralisation ci-dessus décrit n'est aucunement limitatif et pourra donner lieu b touts modifications désirables, sans sortir pour cela du cadre de i in vent on REVENDICATIONS 1 - Dispositif de refroidissement destiné à un moteur à combustion interne pour véhicule automobile, ce dispositif compre- nant un circuit fermé dans lequel un fluide de refroidissement peut se déplacer sous l'action dtau moins une pompe de circulation, ledit fluide étant envoyé, à sa sortie du moteur, par au moins une canalisation d'alimentation, dans un échangeur de chaleur qui est éventuellement associé à un ventilateur, ledit fluide étant recy -clé, à sa sortie de l'échangeur, par au moins une canalisation de sortie, dans le moteur associé, ce circuit comportant également un conduit branché en dérivation entre l'alimentation et la sortie de 1'échangeur et une vanne disposée au point de branchement du conduit en dérivation avec le conduit d'alimentation de l'échangeur, ladite vanne étant susceptible d'interrompre au moins partiellement la circulation de fluide àl'intérieur de ltéchangeur, caractérisé par le fait que la vanne précitée est commandée par un organe de manoeuvre en fonction d'au moins une variable de fonctionnement du moteur à combustion interne, la mesure de cette variable effectuée-à l'aide d'un capteur approprié étantiraitée dans un calculateur pour élaborer une grandeur de commande destinée à l'or- gane de manoeuvre précité. 2 - Dispositif selon la revendication 13 caractérisé par le fait que les capteurs utilisés sont des capteurs de température as sociés au moteur à combustion interne et/ou à l'échangeur de refroidissement. 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caraç térisé par le fait que la grandeur de commande délivrée par le calculateur est un courant électrique agissant par chauffage sur 11 or- gane de manoeuvre de la vanne. 4 - Dispositif selon la revendication 3, earactdrlsd par le fait que 11 organe de manoeuvre de la vanne est constitué d'au moins une capsule à thermodilatation susceptible entre chauffée par une résistance électrique. 5 - Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4, ca ractérisé par le fait que la vanne utilisée est une vanne à trois voies susceptible de prendre trois positions s une première où la circulation du fluide de refroidissement se fait totalement par le conduit en dérivation ; une deuxième position où la circulation du fluide de refroidissement se fait à la fois par ltéchDngeur de refroidissement et par le conduit ea dérivation, la répartition du débit de fluide entre le conduit en dérivation et le radiateur étant sensiblement propqrtionnelle au courant de chauffage applique à 1'organe de manoeuvre ; et une troisième position où la cir- culation du fluide de refroidissement se fait totalement par 1'échangeur de refroidissement. 6 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la pompe de circulation est actionnee par un moteur électrique dont la vitesse est fonction de l'écart entre une grandeur de commande délivrée par le calculateur et une grandeur de consigne. 7 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la pompe de circulation est actionnée par un variateur mécanique entrainé par le moteur à combustion interne. 8 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le ventilateur associé à l'échangeur de refroidissement est actionné par un moteur électrique dont la manoeuvre d'arrêt ou de mise en route est commandée par un régulateur et est fonction de 1 1écart entre une grandeur de commande délivrée par le calculateur et une grandeur de consigne. 9 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le ventilateur associé à l'échangeur de refroidissement est actionné par un moteur électrique dont la vitesse est fonction de l'écart entre une grandeur de commande délivrée par le calculateur et une grandeur de consigne. 10 - Dispositif selon la revendication 6, prise simultanément avec l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé par le fait que les grandeurs de commande délivrées par le calculateur pour les deux moteurs électriques qui entratnent la pompe de Circulation èt le ventilateur sont fonction d'au moins une variable liée au fonctionnement du moteur et/ou aw fonctionnement du véhicule automobile associé.