Brevet FR2482906A1 — publié le 19811127

I La présente invention s'applique plus particulièrement à un système de refroidissement classi- que de moteur à combustion interne comprenant notamment: - une pompe à eau ou autre liquide de refroidisse- ment à entraînement mécanique, - un ventilateur à entraînement électrique ou directement mécanique ou débrayable, - un radiateur muni d'un bouchon taré ou non, - un vase d'expansion muni d'un bouchon taré ou non. Dans l'industrie automobile, on a déjà proposé depuis fort longtemps de faire absorber la dilatation du liquide de refroidissement du moteur, par un vase d'expansion, comme dans les installations courantes fixes de chauffage. Le brevet français 1.269.341 du 2 Juillet 1960 décrit un tel système de radiateur associé à un vase d'expansion. On constate parfois, avec un tel système classique, des surchauffes brutales lorsque, le moteur ayant fonctionné à un régime de pleine charge de façon prolongée par exemple en roulant sur autoroute ou en grimpant une longue c8te en montagne, on s'arrgte pour une raison ou une autre (péage, douane, aire de repos), du fait de la réduction de ventilation. L'expérience établit que le retour du régime de pleine charge au régime de ralenti s'accompagne d'une énergie supplé- mentaire à évacuer par rapport au régime de ralenti sta- bilisé. Ce phénomène est connu sous le nom de "inertie thermique" du moteur. Il est caractérisé par deux paramètres principaux t - la constante de temps, - l'énergie afférente à l'inertie thermique du moteur. Cette énergie est de l'ordre de 60 à 90 Kcal (pour un moteur de 7 à 10 CV fiscaux) et pourrait donc chauffer 1 Kg d'eau depuis!00 jusqu'8à à 90OC. Sous l'angle de l'énergie, l'inertie therLlique ne présente pas d'importance; par contre, sous l'angle de la puissance, du fait de la constante de temps, elle représente jusqu'à l'ordre de grandeur de la puissance du radiateur au régime de ralenti stabilisé (environ 5000 Kcal/h). Cependant, pour un ensemble de circuit de refroidissement classique comme ci-dessus, légère- ment sous-dimensionné ou correctement -dimensionné par rapport au régime de ralenti stabilisé, l'inertie ther- mique du moteur, dès le passage du régime de pleine charge au régime de ralenti inopiné, entraîne une élé- vation de la température du liquide de refroidissement du moteur. Cette élévation dure plus ou moins longtemps et peut atteindre l'ébullition, ce qui provoque des conséquences néfastes. La-présente invention vise, sans entra ner de modification profonde dans une installa- tion classique, & empocher ou du moins réduire cette élévation de température, et pour cela & absorber ou dépenser très rapidement cette énergie due à l'inertie thermique. Elle consiste essentiellement & injecter à l'entrée du moteur (par exemple, du c8té aspiration ou refoulement de la pompe à liquide de refroidissement), avec un débit très faible de l'ordre de 25 à 90 1/h, du liquide de refroidissement froid, c'est-à-dire à une température voisine de l'ambiance, disponible dans le vase d'expansion qui ne contient généralement que de 1 à 2 litres. A cet effet, une canalisation auxiliaire relie le vase d'expansion à un point du circuit principal comportant le radiateur et la pompe de circulation, pour y injecter du liquide froid provenant du vase d'expansion et débité par une pompe auxiliaire. Etant donné qu'au régime de ralenti stabilisé, la pompe du circuit de refroidissement ne dispose pas d'une pression d'aspiration suffisante, 1 'injection du liquide de refroidissement du vase d'expansion au moteur se fait par une petite pompe au- xiliaire, par exemple électrique, de taille très réduite telle que celle de la pompe Électrique du lave-glace. On notera que tout le circuit auxiliaire d'injection de la présente invention, qui est de faible poids et d'encombrement réduit, peut Stre surajouté aisément à une installation classique pré- existante, sans nécessiter des modifications à apporter à sa conception ou à son organisation. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donnée A titre d'exemple non limita- tif, fera bien comprendre comment l'invention peut Stre réalisée. La figure unique est un schéma d'un circuit de refroidissement perfectionné conforme à un mode de réalisation de la présente invention. Pour mieux dégager les particularités inventives de l'environnement classique pr6-existant, on les désignera ci-après par des chiffres de référence, réservant les lettres de référence aux dispositions connues de la technique antérieure. Par ailleurs, les canalisations d'eau ou autre liquide sont figurées en trait épais, tandis que les connexions électriques le sont en trait mince. On voit sur le dessin le moteur à combustion interne M d'une voiture avec son circuit d'eau ou autre liquide de refroidissement L comprenant un radiateur R à circulation horizontale ou verticale et une pompe principale de circulation P, en général entratnée par le moteur M. Comme décrit dans le brevet français susmentionn6, la partie supérieure du radia- teur R t- qui peut Otre sa botte à eau d'entrée (comme illustré) ou de sortie - est reliée, par l'entremise d'un conduit C, à la partie inférieure d'un vase d'expansion V ouvert librement à l'atmosphère (conme illustré) ou muni d'un bouchon taré (non représenté). En regard du radiateur R est en principe placé un ven- tilateur ou soufflante S qui peut être avantageusement à entratnement mécanique. Conformément à la présente invention, la partie inférieure du vase d'expansion V est reliée, par un conduit 1, à l'aspiration d'une pompe électrique d'injection auxiliaire 2 de petite dimension mais néan- moins d'un débit notable, par exemple de 30 à 60 1/h (alors que la pompe de circulation principale P a un débit de l'ordre de 500 à 1000 1/h). Cette pompe élec- trique d'injection 2 refoule dans un conduit auxiliaire 3 qui est équipé d'un clapet anti-retour 4 et qui débouche dans le circuit L de refroidissement du moteur M, sur l'aspiration de la pompe principale P (conme illustré) ou, en variante, soit plus loin en amont: sur l'entrée du radiateur R, soit plus loin en aval: sur le refoulement de la pompe P. Le clapet 4 peut 8tre incorporé à la pompe électrique 2 et de mime l'en- semble 2-4 peut être incorporé au vase d'expansion V. Le circuit électrique 5 d'alimentation de la pompe auxiliaire 2 comprend, en série avec une seurce 6 (par exemple la batterie du véhicule), une sonde thermique telle qu'un thermocontact 7 sensible à la température du liquide de refroidissement du moteur M. Dès que celle-ci atteint un niveau déterminé à ne pas dépasser (par exemple une température proche de 100-C), le contact 7 se ferme et la pompe auxiliaire d'injection 2 se met en route, débitant du liquide froid en provenance du vase d'expansion V et l'injectant dans le circuit de refroidissement L du moteur M. Si le ventilateur S est entraTné mécaniquement depuis le moteur M par l'entremise d'un accouplement débrayable ou s'il est entraîné par un moteur électrique à alimentation commandée, on peut agencer le thermocontact 7 pour qu'il ferme consécuti- vement: d'abord, pour une température d'eau T1 (par exemple 98 ), un premier circuit (non représenté) de commande du ventilateur S de façon connue; ensuite, pour une température d'eau T2 (par exemple 106 ), le circuit électrique 5 de commande de la pompe auxiliaire d'injection 2. 1 En somme, l'inertie thermique du moteur M se traduit à sa sortie, dès le passage du régime de pleine charge au régime de ralenti, par une élévation de température de l'eau ou.autre liquide de refroidis- sement. Une telle élévation de température est détectée par la sonde thermique à thermocontact 7 qui commande la mise en marche: - du ventilateur S, pour le cas du moteur équipé d'un ventilateur électrique commandé ou mécanique débrayable, en premier seuil de température TI, - de la pompe d'injection 2, en deu- xième seuil de température T2. Le liquide froid dans le vase d'expan- sion V est aspiré par la pompe 2 à travers le tuyau 1 et ensuite injecté à l'entrée du moteur N. vers l'as- piration (ou, en variante, le refoulement) de la pompe principale P par le tuyau 3. Le liquide froid ainsi injecté va se mélanger avec du liquide chaud dans le moteur M et absorbe alors l'effet de son inertie thermique. La température de liquide & la sortie du moteur M décrolt progressivement ou reste constante en fonction du temps. La pompe d'injection 2 ne s'arr9te que si la température de liquide à la sortie du moteur M atteint le seuil prévu détecté par le thermocontact 7. On notera que la quantité de liquide froid en provenance du vase d'expansion V ainsi injectée dans le circuit de refroidissement L du moteur M déplace une quantité équivalente de liquide à plus haute température qui, sortant de la boite à liquide du radiateur R, passe par le conduit C pour regagner le vase d'expansion Vo Ce dernier de mime que le conduit 0 seront avantageusement en un matériau favorisant les échanges thermiques, et ils seront placés en un endroit bien ventilé du véhicule. Le conduit C sera de pré- férence équipé d'ailettes 8, toujours afin de favoriser les échanges thermiques. Il en résulte en définitive un transfert d'énergie calorifique avec une constante de temps voisine de l'inertie thermique du moteur. Comme le phénomène de surchauffe brutale exposé plus haut n'est que très épisodique et en principe ne se répète pas à de courts intervalles de temps, l'ensemble qui vient d'être décrit est prêt à intervenir à n'importe quel moment, aussit8t que le seuil de température du liquide est atteint, et ce malgré la faible capacité du vase d'expansion V (de 1 à 2 litres). Le problème d'un refroidissement efficace du moteur M en régime de ralenti étant de la sorte résolu, la construction du radiateur R à faisceau de tubes à ailettes se trouve libérée des contraintes usuelles obligeant à ménager des intervalles importants entre ailettes pour permettre le passage efficace de l'air de refroidissement. Gr9ce à la présente invention, on peut resserrer notablement les ailettes ou, en d'autres termes, en réduire le pas, ce qui permet d'avoir de meilleures performances du radiateur R à haut régime, sans porter préjudice au refroidissement en régime de ralenti. REVENDICATIONS 1. Dispositif de refroidissement d'un moteur (M) par circulation de liquide dans un circuit principal (L) comportant une pompe (P) et un radiateur (R) associé à unvase d'expansion (V), caractérisé en ce qu'une canalisation auxiliaire (1, 3) relie ledit vase d'expansion (V) à un point convenable du circuit principal (L) pour 2 injecter un flux de liquide froid provenant dudit vase d'expansion (V) et débité par une pompe auxiliaire (2). 2. Dispositif de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pompe auxiliaire d'injection (2) est associée à un clapet antiretour (4) monté dans la canalisation auxiliaire (1, 3), de préférence sur le refoulement de ladite pompe auxiliaire d'injection (2). 3. Dispositif de refroidissement selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce que la canalisation auxiliaire (3) débouche dans le circuit principal (L) en amont de la pompe de circulation (P). 4. Dispositifde refroidissement selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la pompe auxiliaire d'injection (2) est une pompe électrique dont le circuit d'alimentation (5, 6) comporte un thermocontact (7) ou autre sonde thermique sensible à la température du liquide dans le circuit principal (L), ce thermocontact fermant le circuit électrique d'alismentation (5) de la pompe auxiliaire d'injection (2) lorsque la température détectée atteint une valeur déterminée. 5. Dispositif de refroidissement selon la revendication 4, dans lequel le radiateur est associé A un ventilateur (S) dont l'entratnement peut Otre commandé, caractérisé en ce que la commande dudit ventilateur (B) se fait par ledit thermocontact (7) lorsque la température détectée atteint une valeur déterminée, en général inférieure à la précédente. 6. Dispositif de refroidissement selon l'une quelconque dem revendications précédentes, dans lequel le radiateur (R) est relié au vase d'expan- sien (Y) par l'entremise d'un conduit (C), caractérisé en ce que ce conduit (C) est équipé d'ailettes (8) favorisant les échanges thermiques.