Brevet FR2463018A1 — publié le 19810220

- 1 - 2463018 L'invention concerne un dispositif pour chauffer la cabine de service d'une machine entraînée par un moteur à combus- tion interne, en particulier cabine d'un véhicule automobile, par de l'huile chaude du moteur envoyée dans un échangeur de chaleur placé dans cette cabine, avec retour dans le cirucit d'huile du mo- teur. On connaît déjà un dispositif de ce genre sur des véhicules avec un moteur à combustion interne refroidi à l'air (brevet DE 26 33 621). Ce dispositif de chauffage est, par son principe, sans problèmes. Toutefois, il n'est pas suffisant, si les températures extérieures sont très basses et si la charge du moteur est faible, pour répondre à toutes les conditions qui lui sont posées. Les dispositifs de chauffage utilisés avec les mo- teurs à combustion interne o l'on fait appel, pour le chauffage de la cabine de service, à un échangeur de chaleur traversé passe le liquide qui refroidit le moteur soulèvent aussi des problèmes Et ce, d'une part, comme on l'a mentionné une longue durée à faible puissance, et d'autre part, quand le moteur est froit après un long arrêt, car le liquide de refroidissement doit d'abord s'échauf- fer avant de pouvoir donner de la chaleur. En conséquence, on n'est pas assuré que les glaces de la cabine par exemple seront rapide- ment dégivrées. L'invention a en conséquence pour but de réaliser un dispositif pour le chauffage d'une cabine de conducteur avec lequel on peut disposer rapidement, par des moyens simples, d'une puissance de chauffage qui donne satisfaction, indépendamment de la charge et de la température de fonctionnement du moteur à combus- tion interne. Le dispositif doit de plus assurer l'échauffement rapide du moteur à combustion interne. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif caractérisé par une pompe hydraulique entraînée par le moteur, qui prélève de l'huile du carter d'huile ou du collecteur d'huile du moteur, un élément commande, par exemple un organe étrangleur, étant relié avec le côté refoulement de la pompe hydraulique et iéchangeur de chaleur placé dans la cabine du conducteur étant re- lié à la conduite de sortie de cet élément de commande. La pompe hydraulique peut être une pompe courante, du type utilisé dans les installations hydrauliques de machines et véhicules de volume de débit relativement faible et à pression - 2 - 2463018 élevée, environ 150 bar, cette pompe étant entrainée soit direc- tement, mécaniquement, par le moteur à combustion interne, soit par l'intermédiaire d'un embrayage. La pression produite par la pompe hydraulique est exploitée dans l'élément de commande. La chaleur produite depuis la pompe hydraulique jusqu'à l'élément de commande provoque une élévation de la température de l'huile dont on peut tirer parti, soit dans un échangeur de chaleur de la cabine du conducteur pour le chauffage, soit pour échauffer rapidement l'huile du moteur afin d'atteindre rapidement la température de l'huile nécessaire pour le bon fonctionnement. L'élément de commande peut être constitué par un simple étranglement rigide ou aussi par un étranglement rigide ou aussi par un étranglement réglable qui pourra, par exemple, être réglé par un thermostat et qui produira une température cons- tante, cet étranglement étant ouvert assez largement, quand la température voulue est atteinte, pour qu'aucun travail notable ne soit fourni par la pompe hydraulique. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la pompe hydraulique est entraîné en permanence et qu'il est prévu entre cette pompe hydraulique et l'élément de commande, une soupape a passage à laquelle se raccorde une conduite de retour conduisant au carter d'huile ou autre. Cette soupape sert alors à mettre en route ou arrêter, au choix, le dispositif de chauffage. Dans une des positions terminales,-l'huile retourne sans pression dans le carter d'huile, tandis que, dans l'autre position, l'huile de la pompe hydraulique doit passer par l'élément de commande. Etant donné que l'huile du moteur peut être souillée à un point qui pourrait entra ner une détérioration de la pompe hydraulique, on a avantage à la faire passer flans un filtre à huile monté avant la pompe. La pompe hydraulique peut toutefois avanta- geusement être raccordée également à la conduite d'huile sous pression du moteur, après la pompe à huile.sous pression du moteur, en utilisant alors éventuellement un filtre à huile supplémentaire ou le filtre à huile du moteur pour épurer l'huile. Abstration faite de ce que, dans certains cas, il est mieux d'atteindre, dans la construction ou la technique de fabrication, la conduite d'huile sous pression de sorte que l'on n'a pas à prévoir une conduite aspirante propre à la pompe. hydraulique, on peut aussi utiliser la pression de la pompe à huile du moteur comme donnant une pré-compression. _ 3 - 2463018 Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, il est proposé qu'entre l'élément de commande et l'échangeur de chaleur, soit intercalée une soupape de régulation et que l'on prévoit une conduite en by-pass qui contourne là soupape de ré- gulation et l'échangeur de chaleur et comporte une soupape de surpression. On peut de cette façon régler supplémentairement la quantité d'huile qui passe dans l'échangeur de chaleur, de sorte que le dispositif de chauffage peut être réglé, non seulement en ce qui concerne la quantité d'air qui le traverse, mais aussi en ce qui concerne la température de cet échangeur de chaleur. Dans un autre mode de réalisation, on peut aussi prévoir une conduite en by-pass qui contourne l'élément de commande, le passage dans l'élément ou la conduite en by-pass étant maitri- se par une soupape de traversée. Cette soupape peut être commandée soit à la main, soit pariun thermostat, le réglage se faisant en fonction de la température de l'huile dans la zone de l'échangeur de chaleur ou aussi dans la zone du carter d'huile. Au moyen de ce mode de réalisation, on peut utiliser un élément de commande qui fonctionne avec un étranglement dont le réglage est fixe, sans ajustement au moyen d'un thermostat. En outre, si la température de l'huile du moteur est suffisante, on peut l'envoyer directement de l"échangedr de-chaleur; faisant ainsi l'économie de la puissance de travail de la pompe hydraulique. De cette façon, on peut aussi en même temps obtenir un refroidisse- ment de l'huile du moteur, car l'échangeur de chaleur du chauffa- ge fonctionnera comme radiateur à huile. Dans cette disposition du montage, l'élément de travail est utilisé purement comme chauffage supplémentaire. L'élément de commande peut être établi d'une façon quelconque. L'important est seulement qu'au moyen de cet élément, on puisse chauffer l'huile en liaison avec la pompe. Le dispositif de chauffage suivant l'invention peut etre utilisé aussi bien avec des moteurs refroidis à l'eau qu'avec des moteurs refroidis à, l'air, et peut servir aussi bien à chauffer une cabine de service qu'à échauffer rapidement l'huile du moteur. L'invention sera mieux comprise en regard de la des- cription ci-après et des dessins annexés représentant des exemples. de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels: - la figure 1 est un schéma de principe du dispositif de chauffage suivant l'invention avec une soupape de passage entre la pompe hydraulique et l'élément de commande. - la figure 2 est une variante dans le domaine de l'échangeur de chaleur, avec une soupape de. régulation qui précède et une conduite en by-pass. - la figure 3 est un schéma élargi d'un dispositif de chauffage avec une conduite en by-pass commandée par une soupape à passage vers l'télément de commande. - la figure 4 est une représentation schématique du raccordement de la pompe hydraulique à la conduite d'huile sous pression d'un moteur à combustion interne. Dans les dispositifs des figures 1 à 4 est prévue une pompe hydraulique 1, qui peut produire, avec un débit relative- 3- ment réduit d'environ 10 à 20 cm /min, une hautre pression d'en- viron 150 bars. La pompe hydraulique aspire, suivant les figures 1 et 3, l'huile du carter d'huile 2 ou autre élément d'un moteur à combustion interne, au moyen d'une conduite d'aspiration. Cette opération peut se faire, soit directement comme dans la figure 3,soit avec interposition d'un filtre à huile 3,suivant la figure 1. Sur le côté refoulement 4 de la pompe hydraulique 1, est rac- cordé par l'intermédiaire d'une conduite 5 et d'une soupape de passage 6, un élément de commande 7. Cet élément 7 peut être établi d'une façon quelconque, par-exemple s'ous la forme d'un étranglement. Il sert à chauffer l'huile du moteur, en collabora- tion avec la pompe hydraulique 1. A la conduite 8 de sortie de cet élément de commande, est raccordé un échangeur de chaleur 9, qui est placé, de la façon habituelle, dans la cabine de commande d'une machine, ou dans la cabine du conducteur d'un véhicule auto- mobile. L'huile venant de l'échangeur 9 de chaleur retourne, par une conduite 10, dans le carter d'huile 2, la conduite 10 étant raccordée suivant les figures 1 et 3, à un tetour Il de la soupape à passage 6, qui conduit également au carter d'huile 2. Dans le mode de réalisation modifié suivant la figure 2, est montée, en avant de l'échangeur de chaleur 9, une soupape de régulation 12 et il est prévu, pour les contourner tous deux, une conduite en by-pass 13 sur laquelle est montée.une soupape 14 à surpression. Grâce à ce mode de réalisation suivant la figure 2, on peut régler la quantité d'huile qui est chauffée par la pompe hydraulique 1 et l'élément de commande 7 et qui s'écou- le dans l'échangeur de chaleur 9,, de sorte que l'on peut régler aussi la température de l'échangeur de chaleur 9. - 4 - - 5 - 2463018 Dans la figure 3, il est prévu en supplément une conduite en by-pass contournant l'élément de commande 7 et une soupape à passage 16 supplémentaire, de sorte que l'huile peut aussi arriver à l'échangeur de chaleur 9 sans passer par l'élément de commande 7, ce qui est souhaitable quand l'huile de moteur à combustion interne est suffisamment chaude. Dans la figure 3, ltélé- ment de commande 7 sert à charger et chauffer supplémentairement l'huile du circuit et peut être raccordé ou séparé à volonté. Dans les exemples de réalisation présentés jusqu'ici on part de ce que la pompe hydraulique aspire l'huile du carter d'huile, indépendamment des autres dispositifs du moteur à combus- tion interne. Dans la figure 4 toutefois, la pompe hydraulique est raccordée au circuit d'huile de graissage du moteur, et prélè- ve de l'huile sur la conduite d'huile sous pression 17, après la pompe à huile 18 du moteur. Ce prélèvement peut être fait, soit après le filtre à huile du moteur, de sorte qu'on se sert de ce filtre, soit avant ce filtre 19, et l'on aura alors avantage à in- corporer un filtre à huile 3 propre à la pompe hydraulique. On peut habituellement prévoir entre la pompe à huile du moteur 18 et le filtre 11 à huile du moteur, sur le circuit d'huile lubrifiante, un radiateur àO à huile et une conduite en by-pass 21 réglée par un thermostat qui le contourne. On remarquera toutefois que l'échan- geur de chaleur 9 suivant l'invention peut servir de radiateur à huile quand cette huile arrive en évitant l'élément de commande 7. Dans ce cas l'air chaud qui sort de l'échangeur de chaleur peut être envoyé dans l'atmosphère si l'on n'en a pas besoin pour la cabine. Grâce au mode de réalisation de la figure 4, il est possible de raccorder de manière simple le dispositif de chauffage suivant l'invention à un moteur quelconque, car habituellement, on peut atteindre de l'extérieur la conduite d'huile sous pression, ou le filtre à huile du moteur sans modification importante de la construction et de la fabrication du moteur. Suivant l'inven- tion, on isolera thermiquement la pompe hydraulique 1, la conduite 5 avec les soupapes 6 et 16 et l'élément de commande 17, ainsi que la conduite 8 de sortie jusqu'à-1'échangeur de chaleur 9, afin de disposer de la totalité de la chaleur dans cet échangeur de chaleur 9. La pompe à huile du moteur 18 et la pompe hydraulique 1 éventuellement avec les organes filtrants peuvent être rassemblées, - 6 - 2463018 suivant l'invention, en un ensemble de construction. Cet assemblage peut se faire soit par une construction en tandem, soit par un montage en parallèle. Il est possible aussi de prévoir une pompe unique, la pression de l'huile devant alors être abaissée pour la lubrification du moteur à combustion interne. L'ensemble de construc tion peut alors aussi être lobé complètement dans le carter d'huile ou autre. -7 -2463018 REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I 0 N S 1 / Dispositif pour chauffer la cabine de service d'une machine entraînée par un moteur à combustion interne, en particulier cabine d'un véhicule automobile, par de l'huile chaude du moteur envoyée dans un échangeur deLchaleur placé dans cette cabine, avec dans le circuit d'huile du moteur, dispositif caracté- risé par une pompe hydraulique (1) entraînée par le moteur qui prélève de l'huile du carter d'huile (2) ou du collecteur d'huile du moteur, un élément de commande (7), par exemple un.organe étran- 1ogleur, étant relié avec le côté refoulement (4) de la pompe hydrau- lique (1) et l'échangeur de chaleur (9) placé dans la cabine du conducteur étant relié à la conduite de sortie (8) de cet élément de commande (7). / Dispositif suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que la pompe hydraulique (1) est entraînée en permanence et qu'il est prévu entre cette pompe hydraulique (1) et l'élément de commande (7) une soupape à passage (6) à laquelle se raccorde une conduite de retour (11) conduisant au carter d'huile (2) ou autre. 3 / Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la pompe hydraulique (1) est précédée d'un filtre à huile (3). 4 / Dispositif suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisé en ce que le côté aspiration de la pompe hydraulique (1) est raccordé à la conduite d'huile sous pression (17) après la pompe (18) à huile du moteur à combustion interne. / Dispositif suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce que la pompe hydraulique (1) est raccordée à la conduite d'huile sous pression (17) du moteur après le filtre (19) à huile du moteur. 6 / Dispositif suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 5,, caractérisé en ce qu'entre l'élément de commande (7) et l'échangeur de chaleur (9), est intercalée une soupape de régulation (12) et une conduite en by-pass (13) qui contourne cette soupape (12) de régulation et l'échangeur de chaleur (9) et qui comporte une soupape de surpression (14). 7 / Dispositif suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 6, caractérisé par une conduite en by-pass (15) contour- nant l'élément de commande (7), l'écoulement à travers l'élément (7) ou à travers le by-pass (15) étant commandé par une soupape (16) à passage. -- 8 -- / Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caract6risé en ce que la soupape-à passage (6) qui est montée la conduite de retour (11) et/ou la soupape A passage (16) qui est montée sur la conduite en by-pass (15) de l'él6ment --de commande (7) peuvent être commandées par un thermos- tat en fonction de la temp6rature de l'huile dans la zone de l'échangeur de chaleur (9) et/ou du carter à huile (2).