Brevet FR2489759A1 — publié le 19820312

1. - L'invention concerne une installation pour le chauffage de la cabine de service d'un engin ou d'un véhi- cule équipé avec un moteur d'entraînement à combustion interne, installation comportant une pompe hydraulique raccordée avec une canalisation d'aspiration au système d'huile de lubrifica- tion du moteur à combustion interne, un élément de travail sou- mis à l'action de cette pompe, comportant, en outre, un échan- geur de chaleur air-huile disposé dans la cabine de service ou dans son alimentation en air chaud, ainsi que la cuve à huile du moteur à combustion interne raccordée au retour de cet échangeur cette installation comportant une dérivation 'lus communément dési- gnée "by-pass" contrôlé par une soupape de passage en direction de l'élément de travail et un by-pass également contrôlé par un organE de commande en direction de l'échangeur de chaleur. Il a été proposé une installation de ce type (P 29 49 834.8), dans laquelle la production de chaleur a lieu sur un étranglement, la régulation de température étant prévue au moyen d'un organe de commande sur la canalisation sous pression en arrière de la pompe de refoulement à haute pression et la régula- tion des canalisations plus communément désignés ci-après "by-pass vers les dispositifs pour la réduction de la pression et pour la transmission de la chaleur s'effectuant entre autre thermostatique ment, seul un contournement ou une sollicitation de ces deux dispc sitifs étant alors prévu. Cette installation n'aboutit pas à un résultat optimal, soit en ce qui concerne la possibilité de régu- lation, soit en ce qui concerne l'utilisation de la chaleur offerte par le moteur à combustion interne. La dérivation d'un courant partiel pour la régulation de la production de tempéra- ture influence simultanément le débit et le niveau de pression en amont de l'élément pour la réduction de pression. Une telle régulation est hypersensible est réagit à chaque modification du débit de refoulement avec une production de chaleur modifiée. L'étranglement prévu comme élément d'abaissement de la pression est tout à-fait inadapté au cas d'application prévu dans lequel la pompe de refoulement délivre un débit volumétrique se modi- fiant fortement avec la vitesse de rotation du moteur. Une sec- tion tranversale d'étranglement plus importante ne permet au- cune production de température pour un débit réduit, tandis qu'une section transversale d'étranglement plus petite n'auto- rise pas le débit refoulé par la pompe pour des vitesses de rotation élevées, et aboutit à des pertes importantes sur la pompe. Tandis que la régulation de température s'effectue en général sur l'organe de commande en arrière de la pompe de re- foulement à haute pression et agit ainsi directement sur la production de température, l'arrêt du chauffage avec, simulta- nément un échauffement nécessaire du fluide de chauffage, ne peut s'effectuer qu'en amont de l'échangeur de chaleur. Il s'en suit que la manoeuvre de l'installation de chauffage s'effectue au moyen d'un second organe de commande, ce qui, sous la pres- sion de la nécessité aboutit à deux éléments de manoeuvre et, par ailleurs, avec une pluralité de positions de combinaisons à un système de manoeuvre confus avec influencement réciproque des organes de commande. La présente invention a pour but de créer un élément de travail pour l'abaissement de la pression dans le fluide de chauffage qui convienne sur toute l'étendue de la gamme de vitesses de rotation pour la production de chaleur, en supprimant toute équivoque dans la possibilité de manoeuvre et en rendant cette manoeuvre sensible pour des modifications dans le choix de la température, tout en autorisant une charge du moteur uniquement dans les limites requises. Dans une autre forme de l'invention, il sera proposé des possibilités pour prévoir le prélèvement de puissance du chauffage de façon qu'au- cune perte de puissance ne soit décelable sur le moteur à com- bustion interne. A cet effet, l'invention concerne une installa- tion caractérisée en ce que l'élément de travail est une sou- pape de limitation de pression réglée par construction sur une pression d'ouverture constante, éventuellement pré-commandée, l'organe de commande dans le by-pasE en direction de l'échan- geur étant un diviseur de débit susceptible d'être réglé par un levier de régulation annuel, tandis que la soupape de passage sur le by-pass en direction de l'élément de travail comporte un organe de réglage susceptible d'être commandé plusieurs fois, cet élément de travail étant susceptible d'être commandé par un commutateur de manoeuvre pour le fonctionnement à chaud, et au-dessus d'une température fixée, d'être commandé dans le sens de l'ouverture en priorité par un commutateur dépendant de la température sur le moteur à combustion interne, dont le point d'ouverture pour la soupape de passage se situe à une Dû température nécessaire pour le chauffage.Avec l'élément de travail ainsi proposé, a lieu indépendamment du débit d'écou- lement, une élévation de température du fluide de chauffage de- meurant constante pour une pression de refoulement à peu près constante de la pompe hydraulique. Ainsi est remplie cette condition à priori de la plus grande importance pour la possi- bilité de régulation du chauffage de la cabine, à savoir que l'échange de chaleur dans l'échangeur de chaleur dépend en pre- mier lieu de la différence de température. Le débit de refou- lement de la pompe hydraulique doit être de préférence prévu de façon que déjà pour la vitesse de rotation la plus réduite du moteur, la totalité de la puissance de chauffage puisse être obtenue. La possibilité de régulation du chauffage résulte, conformément à l'invention, de ce qu'un by-pass en direction de l'échangeur de chaleur est commandé par un diviseur de débit, influencé de préférence de manière continue par un levier de régulation manuel et permettant, de cette façon, une réduction continue de la capadité de chauffage. Si, aucune puissance de chauffage n'est nécessaire et que la totalité du débit refoulé soit dérivée au diviseur de débit, un échauffement du fluide de chauffage a cependant lieu de façon souhaitable dans une certaine mesure. Le by-pass en direction de l'élément de tra- vail reste alors fermé tant que le fluide de chauffage est atteint une température suffisante pour une efficacité optimale de l'échangeur de chaleur. Si le moteur a atteint cette tempé- rature qui est détectée par l'intermédiaire d'un commutateur dé- pendant de la température dans le fluide de chauffage, ou bien sur une partie constitutive du moteur à combustion interne, alors le by-pass vers l'élément de travail s'ouvre et la cha- leur prenant naissance dans le moteur à combustion interne est seule extraite pour assurer le besoin de chaleur de chauffage. Grâce à cette commutation dépendant de la température, un commu- tateur de manoeuvre pour le fonctionnement du chauffage est éga- lement commandé en priorité, commutateur grâce auquel le by- pass peut être en principe ouvert et fermé. Tandis que grâce au commutateur dépendant de la température on emp8che, confor- mément à l'invention qu'il soit prélevé plus de puissance sur le moteur à combustion interne qu'il n'est nécessaire pour le chauffage, il peut être obtenu, grâce au commutateur de manoeu- vre, que de la puissance se perde somme toute sur le moteur à 3.- 4.combustion interne. Ceci peut être, d'une part, souhaitable lorsque du fait de la température environnante, aucun fonction- nement du chauffage ne pourrait être espéré sans cela, ou bien lorsque la totalité de la puissance de sortie du moteur est re- quise pour d'autres buts. Dans une réalisation particulière de l'invention, le même commutateur dépendant de la température ou bien un autre commutateur dépendant de la température, agit pour qu'au-dessous d'une certaine température de fonctionnement, le by-pase reste fermé, afin qu'indépendamment de la puissance offerte par le moteur à combustion interne et des besoins du chauffage à l'échangeur de chaleur, le moteur soit forcément amené à une température minimale nécessaire pour son fonctionne- ment. Selon une réalisation particulière conforme à l'invention du commutateur de manoeuvre et du levier de régulation de chauffage, ces deux organes sont réunis en une unité constitu- tive, si bien qu'après l'arrêt de la régulation du courant de fluide de chauffage en direction de l'échangeur de chaleur, si l'on continue à déplacer le levier, le by-pasE en direction de l'élément de travail sera ouvert. Comme cela a déjà été mention- né ci-dessus, la pompe hydraulique est prévue de façon telle que déjà pour des vitesses de rotation en marche à vide, un débit de refoulement suffisant soit délivré à l'échangeur de chaleur. Pour une température de fonctionnement suffisante, le by-pasE en direction de l'élément de travail est ouvert, si bien qu'il n'y a pas d'autres pertes de puissance. Jusqu'à ce que cette température soit atteinte, il est toutefois refoulé, pour des vitesses de rotation très élevées, un débit de fluide de chauf- fage plus élevé que celui qui est nécessaire-pour alimenter l'échangeur de chaleur. Il est ainsi prélevé sur le moteur à combustion interne, plus d'énergie qu'il n'est nécessaire. Pour empocher cela, le by-pass, à partir de vitesses de rotation moyennes, est ouvert selon des intervalles de temps croissants par un appareillage de commutation dans le temps dépendant de la vitesse de rotation. Ainsi, le besoin de chaleur pour le chauffage peut être couvert correctement, m8me dans cette zone de vitesse de rotation, tandis que, d'autre part, une économie d'énergie est possible en ce qui concerne le moteur à combus- tion interne. Comme décrit ci-dessus, le prélèvement de puissance de la pompe hydraulique peut être suspendu lorsqu'une offre de puissance élevée du moteur à combustion interne est requise. Si cette commutation ne peut toutefois pas être prévue du fait que le fonctionnement du chauffage est inconditionnel- lement nécessaire, et lorsqu'en outre, ce besoin de puissance de pointe n'est nécessaire que temporairement, par exemple lors d'une accélération du véhicule, une ouverture limitée dans le temps du by-pasE peut 8tre provoquée par un commutateur dispo- sé, conformément à l'invention sur le levier de marche. Ainsi, m9me lorsque le chauffage est branché, le moteur à combustion interne peut disposer en tout temps de sa puissance de pointe pour permettre l'entra nement. Si le moteur à combustion interne entratne par exemple une hydraulique de travail, le m8me effet peut être obtenu par exemple grâce à un commutateur à pression dis- posé sur le cylindre sous pression, en vue de libérer une puis- sance de pointe par arrgt du chauffage. Comme l'installation conforme à l'invention peut notamment être utilisée également pour des moteurs à com- bustion interne refroidis par l'air, et que, d'une part, toute économie d'énergie doit être recherchée, tandis que, d'autre part, une partie aussi importante que possible de la chaleur prenant naissance dans le moteur à combustion interne doit être disponible pour le chauffage, un tel moteur à. combustion inter- ne doit être, conformément à l'invention, muni d'un entraine- ment de ventilateur réglé thermostatiquement, cet entra nement n'entrant en action que lorsque, d'une part, le moteur a at- teint sa température de fonctionnement et que, par ailleurs, le besoin en chaleur de chauffage est complètement couvert. Sur la figure unique ci-jointe, une pompe hydraulique 2 est reliée par l'intermédiaire d'une canalisa- tion d'aspiration 1 avec la cuve d'huile 10 d'un moteur à com- bustion interne, et attaque, par l'intermédiaire d'une canalisa- tion sous pression 3, une soupape de limitation de pression 4 éventuellement pré-commandée. Sur un by-pass 5 en direction de la soupape de limitation de pression, est disposée une sou- pape de passage 6 avec un organe de réglage 7. Entre une cana- lisation d'alimentation 8 d'un échangeur de chaleur 9 et une canalisation de retour 10 vers la cuve à huile 11, sont dispo- sées, sur un premier by-passe 12 en direction de l'échangeur de chaleur, une soupape de surpression 13 et sur un deuxième 5.- 6.- by-pass en parallèle, un diviseur de débit 14. Ce diviseur de débit est susceptible d'être réglé par l'intermédiaire d'un levier de régulation de chauffage 15, avec lequel est assemblé le commutateur de manoeuvre 16 pour l'organe de réglage 7 sur la soupape de passage 6. Cet organe de réglage peut en outre, être commandé à partir d'un commutateur 17 sur le levier de marche 18 du moteur à combustion interne, à partir d'un commu- tateur dépendant de la température 19 sur la cuve d'huile ou bien sur une autre partie constitutive du moteur à combustion interne, à partir d'un commutateur de pression 20 sur l'hydrau- lique de travail ou l'hydraulique de direction 21 du moteur à combustion interne qui dispose d'une pompe hydraulique propre 22 et d'un réservoir collecteur propre 23, ainsi que finalement à partir d'un appareillage de commutation dans le temps 24, qui opère en fonction de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne. Tandis que dans le cas des commandes men- tionnées en premier lieu, un point de commutation est défini en fonction de la pression, de la température ou bien d'une posi- tion, sur l'appareillage de commutation dans le temps les pha- ses au cours desquelles le by-pasE est ouvert de façon cadencée se modifient en fonction de la vitesse de rotation du moteur. le commutateur 9 dépendant de la température peut être affecté d'une très grande hystérésis, si bien que par exemple lorsqu'on dépasse 700, le bypass s'ouvre et lorsqu'on tombe au-dessous de par exemple 500, le by-pasE se ferme. R E V E N D I C A T I 0 N S 1.- Installation pour le chauffage de la ca- bine de service d'un engin ou d'un véhicule équipé avec un mo- teur d'entratnement à combustion interne, installation comportant une pompe hydraulique raccordée avec une canalisation dtaspi- ration au système d'huile de lubrification du moteur à combus- tion interne, un élément de travail soumis à l'action de cette pompe, comportant en outre, un échangeur de chaleur à air- huile disposé dans la cabine de service ou dans son alimenta- tion en air chaudainsi que la cuve à huile du moteur à com- bustion interne raccordée au retour de cet échangeur, cette installation comportant un by-pass contr8lé par une soupape de passage en direction de l'élément de travail, et un by- pass également contr8lé par un organe de commande en direc- tion de l'échangeur de chaleur, installation caractérisée en ce que l'élément de travail est une soupape de limitation de pression (4) réglée par construction sur une pression d'ouver- ture constante, éventuellement pré-commandée, l'organe de commande dans le by-pasE en direction de l'échangeur (9) étant un diviseur de débit (14) susceptible d'être réglé par un le- vier de régulation annuel (15), tandis que la soupape de passa- ge (6) sur le by-pass (5) en direction de l'élément de travail (4) comporte un organe de réglage (7) susceptible d'être com- mandé plusieurs fois, cet élément de travail étant susceptible d'être commandé par un commutateur de manoeuvre (16) pour le fonctionnement à chaud, et au-dessus d'une température fixée d'être commandé dans le sens de l'ouverture en priorité par un commutateur (19) dépendant de la température sur le moteur à combustion interne, dont le point d'ouverture pour la soupape de passage (6)se situe à une température nécessaire pour le chauffage. 2,- Installation selon la revendication 1, ca- ractérisée en ce que l'organe de réglage (7) sur la soupape de passage (6) est susceptible d'être commandé pour le fonctionne- ment à chaud dans le sens de la fermeture par un commutateur (19) dépendant de la température sur le moteur à combustion interne au-dessous d'une température fixée par priorité vis à vis du commutateur de manoeuvre (16), le point de fermeture de, ce commutateur (19) pour la soupape de passage (6) se situant à une température nécessaire pour le fonctionnement du moteur. 7.- 3.- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'organe de régla- ge (7) sur la soupape de passage (6) est susceptible d'être commandé en supplément par un appareillage de commutation caden- cé (24) influencé par la vitesse de rotation du moteur et au- quel il est relié pour être commandé en priorité dans le sens de l'ouverture pour le by-pass (5) contre les signaux en-pro- venance du commutateur de manoeuvre (16) et du commutateur (19) dépendant de la température, des vitesses de rotation croissan- tes du moteur étant couplées avec des temps de cadencement croissants de l'ouverture du by-pass (5). 4.- Installation selon l'une quelconque des- revendications 1 à 3 pour des engins ou des véhicules comportant une pompe hydraulique d'un système hydraulique de travail ou de direction entraînée par le moteur à combustion interne, ins- tallation caractérisée en ce que l'organe de réglage (7) sur la soupape de passage (6) est susceptible daêtre commandé en supplément avec un indicateur de pression ou bien un commuta- teur de pression (20) dans le système hydraulique, auquel il est relié pourtêtre commandé en priorité dans le sens de l'ou- verture pour le by-pass (5) contre les signaux du commutateur de manoeuvre (16) et du commutateur (19) dépendant de la tem- pérature, une pression de fonctionnement plus élevée dans le système hydraulique étant couplée avec une ouverture du by- pase (5). 5.- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'organe de réglage (7) sur la soupape de passage (6) est susceptible d'être com- mandé de façon supplémentaire par un commutateur de fin de course (17) ou bien un indicateur de course sur le levier de marche (18) du véhicule, et auquel il est relié de façon à être commandé en priorité contre les signaux du commutateur de ma- noeuvre (16) et du commutateur (19) dépendant de la température la position de pleine charge du levier de route (18) étant cou- plée avec l'ouverture du by-pasE (5). 6.- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le commutateur de manoeuvre (16) pour le fonctionnement à chaud est réalisé sous forme d'une unité de construction avec le levier (15) de régu- lation du chauffage, la zone de régulation se raccordant à la 8.- 9.- course de commutation. 7.- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que, en parallèle sur le diviseur de débit (14) il est prévu un autre by-pase (12) avec une soupape de surpression (13) pour la protection de l'é- changeur de chaleur (9). 8.- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la soupape de surpression (13) est réalisée sous forme d'une unité de cons- truction avec le diviseur de débit (14). 9.- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 avec un moteur à combustion interne refroi- di par l'air, installation caractérisée en ce qu'elle comporte un entraînement de ventilateur en soi connu, réglé thermo- statiquement.