Brevet FR2503260A1 — publié le 19821008

La présente invention concerne les véhicules automobiles à moteur à combustion interne et vise principalement à réaliser des économies d'énergie et accessoirement à réduire les délais de chauffage de l'habitacle par l'eau de refroidissement du moteur et à mettre en oeuvre des huiles moins figées, ce qui est particulièrement appréciable par temps froid. On sait qu'après un arrêt prolongé du moteur d'un véhicule automobile, les divers liquides fonctionnels qui y sont employés (eau du radiateur, huile du carter, de la botte et le cas échéant du convertisseur) se trouvent à la température ambiante. Après démarrage, leur température va progressivement crottreusqu'à atteindre, au bout dtun certain laps de temps, un état chaud, relativement stable, qui se maintiendra Jusqu' au terme du parcours du véhicule et à la coupure du moteur, en suite de quoi ils se refroidiront graduellement par déperdition de chaleur à l'atmosphère pour atteindre à nouveau la température ambiante si ltarrtt est durable. Une telle déperdition a des conséquences néfastes, spécialement par temps froid. Au démarrage du véhicule, les frottements sont importants notamment du fait de la viscosité de huile, le rendement du moteur est mauvais, la pollution est importante ainsi que la consommation énergie, enfin la conduite du véhicule n'est pas agréable. On a, depuis fort longtemps, envisagé de réduire cette perte calorifique sèche à l'arrêt du véhicule, en faisant séJourner les liquides en question dans une enceinte accessoire calorifuge rappelant ltorganisation de la bouteille "Thermos", afin de pouvoir disposer au redémarrage du moteur de liquides encore chauds. Des systèmes de ce genre ont été décrits notamment dans les brevets des Etats-Unis Nos. 2.093.599 (Clough) du 21 Septembre 1937, 2.408.183 (Wood) du 24 Septembre 1946 et 3.523.644 (Kozinski) du Il Aoflt 1970. Toutefois, bien que leur efficacité technique ne soit pas en cause, les systèmes proposés à ce Jour sont restés lettre morte et n'ont pu se traduire par des applications pratiques dans l'industrie automobile, pour des raisons ayant trait notamment à des considérations de sécurité et évidemment aussi de prix de revient. A cet égard, il ne faut bien entendu pas que la complexité et par suite le court de l'installa- tion annihilent par avance l'économie escomptée sur la récupération des calories, réduisant les proJets en cause à de pures vues de l'esprit. Mais plus sérieuses encore sont les critiques qui ont pu entre soulevées à ltencontre de ces projets sur le plan essentiel de la sécurité, dans la mesure où ils ne pouvaient satisfaire à un impératif catégorique ne souffrant aucune exception : au redémarrage et pendant toute la durée de la marche du véhicule, les liquides opérationnels doivent obligatoirement entre dans leur intégralité à leur poste de travail et ne sauraient en aucun cas en être soustraits par suite d'une quelconque manoeuvre omise ou effectuée à contretemps par le conducteur. Il convient donc de ne pas s(en remettre à ce dernier pour le déclenchement délibéré d'opérations nécessaires aux transferts globaux des liquides de l'enceinte "Thermos" à leur circuit fonctionnel normal dès le démarrage et de préférence aussi aux transferts en sens inverse à l'garrot du véhicule. Il convient également de notre pas tributaire, pour ces transferts, du bon fonctionnement d'organes constitutifs plus ou moins délicats et plus précisément de faire en sorte qu'en cas de défaillance de l'un ou l'autre de ces organes, les liquides demeurent ou bien retournent automatiquement dans leur circuit fonctionnel normal, quitte à perdre les bénéfices accessoires recherchés. La présente invention a pour objet une installation perfectionnée du type décrit mais qui, outre ses qualités de simplicité, de sécurité et de friabilité, permet de soulager le conducteur de toute contrainte de commande en sus des opérations habituelles auxquelles il est accoutumé pour la mise en route et ltarrEt de son véhicule, telles que la manoeuvre de la clé de contact, du frein à main, de la pédale d'accélérateur, du starter. Selon la caractéristique essentielle de la prd- sente invention, l'installation est conçue de telle sorte que le volume isolant formant réservoir calorifuge accessoire eu égard au circuit hydraulique principal de travail du liquide concerné auquel il est relié par l'entremise d'une vanne, soit monté à un niveau surélevé par rapport à ce circuit hydraulique et que ladite vanne soit agencée de façon à se trouver impérativement en position d'ouverture dés le desserrage du frein à main ou le démarrage du moteur et pendant toute la durée de son fonctionnement et à ne basculer en position de fermeture qu'après coupure du moteur et mise du véhicule en état de parcage. En vertu de cette conception particulière de l'installation, le réservoir isolant accessoire se vidange automatiquement et naturellement dans le circuit hydraulique principal de travail, sous le simple effet de la gravité et sans le secours d'aucun moyen moteur annexe non-infaillible tel qu'une pompe d'évacuation ou un compresseur de pressurisation. Dans un mode de réalisation préféré de la présente invention, l'organe obturateur mobile de la vanne associée au réservoir isolant est soumis à une force de rappel le sollicitant en position d'ouverture et l'y maintenant, tandis que son passage en position d'obturation se fait à ltencontre de ladite force de rappel. Cet organe obturateur mobile est avantageusement attelé au levier du frein à main du véhicule par l'entremise d'une transmission mécanique élastique telle que la vanne ne puisse venir en position d'obturation-à l'encontre de ladite force de rappel que si ledit levier est mis dans sa position de serrage du frein. Â titre de précaution supplémentaire, la transmission ci-dessus comporte un dispositif de verrouillage asservi à un organe représentatif de l'état de marche du véhicule tel que l'accélérateur ou le starter de telle sorte que l'actionnement de celui-ci se traduise par le déverrouillage de la transmission, permettant à la force de rappel de jouer pour l'ouverture de la vanne. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut entre réalisée. La figure 1 est un schéma synoptique d'une installation conforme à la présente invention, montrant sa relation avec les dispositions courantes d'un véhicule automobile à moteur à combustion interne. Les figures 2Â, 23 et 2a montrent la transmission de commande conjuguée des vannes dans trois posi tions différentes correspondant à trois états du véhicule. La figure 3 est un schéma d'un circuit électri que d'alimentation dtélectro-pompes. La figure 4 est une vue d'un détail de réalisation. On a représenté schématiquement sur la figure 1 certains des éléments classiques que lton rencontre dans un véhicule automobile t on voit en 1 le bloc moteur avec son carter à huile 2 à la partie inférieure et son orifice de remplissage d'huile 3 à la partie supérieure 3 on voit également le circuit d'eau 4 de refroi dissement du moteur et de chauffage de l'habitacle avec le radiateur de refroidissement 5 et son ventilateur 6, le radiateur de chauffage 7 doté d'un robinet (non représenté) et d'un branchement de dérivation 7A et son ventilateur 8, la pompe principale de circulation 9 3 on voit enfin en 10 admission d'air ou éventuellement le carbu rateur. Les parties essentielles étant ainsi repérées, la figure 1 montre par ailleurs l'installation accessoire faisant office d'éoonomiseur d'énergie dont l'élément de base est le réservoir isolant 11 à deux compartiments étanches 11A et 113 pour l'eau et l'huile respectivement4 ces compartiments ayant une capacité au moins égale à celle des circuits hydrauliques principaux d'eau et d'huile respectivement. Du fond du compartiment à eau 11A part une canalisation 12 qui débouche dans le circuit 4 de refroidissement par eau du moteur 1 et qui est équipée d'une vanne 13 dont on voit en 13A la manette de commande.De même, du fond du compartiment à huile 11B part une autre canalisation 14 qui débouche dans le carter d'huile 2 du moteur 1 et qui est elle aussi équipée d'une vanne 15 dont on voit en 15A la manette de commande. Les deux manettes 13A et 15A sont accouplées par une tringlerie de synchronisation 16 située en bout d'une transmission 17 de commande conjuguée des vannes à eau 13 et à huile 15. En sens inverse, part du fond du carter d'huile 2 une canalisation 18 munie d'une moto-pompe 19 et aboutissant au sommet du compartiment à huile 113. De même, part du bas du circuit 4 de refroidissement par eau du moteur 1 une autre canalisation 20 munie d'une motopompe 21 et aboutissant au sommet du compartiment à eau 11A. A proximité du débouché des canalisations 18 et 20 au haut des compartiments 11B et 11A sont aménagés des évents 22 et 23 qui sont avantageusement reliés à l'orifice de remplissage d'huile 3 et à un point haut du circuit d'eau 4 par des conduits 24 et 25 respectivement. En variante, le conduit 24 est relié à l'admission 10. D'après la figuration des manettes de commande 13A et 15A (inclinées sers la gauche du dessin), les vannes à eau 13 et à huile 15 sont supposées être en po position de fermeture, laquelle correspond à l'état du véhicule à l'arrtt en condition de parcage avec son frein à main serré. Cette figuration se retrouve à plus grande échelle sur la figure 2A où l'on voit en 26 le levier du frein à main en position de serrage et en 27 un petit tambour solidaire de celui-ci. La transmission 17 est représentée sous forme d'un cible 17A qui s'enroule sur ce tambour 27 de frein à main 26 et dans lequel est inséré un mécanisme de verrouillage 28. Dans le mode de réalisation illustré, ce dernier comprend essentiellement deux manchons télescopiques 29 et 30 emboftés l'un dans l'autre et dans lesquels est logé un ressort de traction 31 dont les extrémités sont fixées sur les fonds respectifs 29A et 30A des manchons pour tendre à les rapprocher l'un de l'autre en position "rentrée". Une lumière 293 est pratiquée dans la paroi du manchon 29 et de mdme une lumière 30B dans celle du manchon 30.Dans la position "rentrée" des manchons télescopiques 29 et 30 représentée sur la figure 2A, les deux lumières 29B et 30B sont en coïncidence, ce qui permet à un pdne 32 à extrémité biseautée, poussé par un ressort 33, de s'y engager, verrouillant ainsi les manchons télescopiques 29 et 30 dans ladite position "rentrée". L'ensemble du verrou à pêne 32 et ressort 33 est monté dans un bottier 34 solidarisé avec le manchon externe 29 par un support 35.A son extrémité opposée au pdne 32, le ressort 33 prend appui contre le fond du bottier 34, l'agencement étant tel que le pêne 32 suive les déplacements longitudinaux d'un câble 36 lié à celui-ci et mobile à l'intérieur d'un guide-ctble 36A, eux-m8mes régis par un organe représentatif de l'état de marche du véhicule, par exemple le starter ou la pédale d'accélérateur s aussitôt que le conducteur manipule cet organe, le cible 36 recule, ce qui entratne l'effacement du pêne 32 et par conséquent le déverrouillage des manchons télescopiques 29 et 30 et partant la libération de la transmission 17 qui peut alors s'allonger à l'encontre de l'action du ressort de traction 31, comme montré sur la figure 2B, jusqu'à butée du mécanisme 28 en 28A La transmission élastique 17 à mécanisme de verrouillage 28 est raccordée à une extrémité de la tringlerie 16 de synchronisation des manettes de vannes 13A et 15A, par l'entremise d'un ressort de traction 37. À son extrémité opposée, la tringlerie 16 est raccordée à un point fixe 38 par un autre ressort de traction 39. Les ressorts 39, 37 et 31 sont choisis de façon que leurs forces de traction respectives KI, E2, X3 satisfassent à l'inégalité : xî > K2 > E3, avec K2 voisin de K1, le ressort 37 étant destiné à rattraper les Jeux dus notamment à l'usure du frein à main et à former organe de sécurité pour les vannes 13 et 15. De la sorte, dès le déverrouillage du mécanisme 28, quand bien même le levier de frein à main 26 serait en position de serrage (figures 2A et 2B), les manettes 13A et 15A des vannes à eau 13 et à huile 15 basculent sous la traction prépondérante Ki du ressort de rappel 39, de leur position de fermeture (figure 2A) à leur position d'ouverture (figure 2B). Elles demeureront dans cette dernière position lorsque le frein à main 26 est desserré (figure 2C), le seul effet de ce desserrage étant de donner du mou au câble 17A qui se déroule du tambour 27 et par conséquent permet au ressort de traction 31 de remettre les manchons télescopiques 29 et 30 en position "rentrée" avec reverrouillage du mécanisme 28 par le pene 32, facilité par l'extrémité biseautée de ce dernier. Pour remettre les vannes à eau 13 et & huile 15 à l'obturation, il faut, la transmission 17 étant verrouillée, serrer le frein à main 26, enroulant de ce fait le câble 17A sur le tambour 27 à l'encontre de la traction des ressorts 39 et 37. On se retrouve alors dans la disposition décrite plus haut en regard de la figure 2A. il découle de ce qui précède que les vannes à eau 13 et à huile 15 ne se trouveront en position de fermeture qu'à la double condition que le véhicule soit à l'arrêt (et donc le mécanisme 28 verrouillé) et que le frein à main 26 soit serré. Autrement, les vannes 13 et 15 basculent ou demeurent impérativement en position d'ouverture. Si l'on se reporte à nouveau à la figure 1 et étant rappelé que le réservoir isolant accessoire 11 se trouve à un niveau surélevé par rapport au circuit d'eau 4 de refroidissement du moteur 1 et à son carter d'huile 2, il est clair que les compartiments à eau 17A et à huile 11B, à supposer qu'ils soient pleins, se vidangeront naturellement par gravité dans les circuits de travail correspondants dès lors que les vannes 13 et 15 se trouvent dans leur position "obligée" d'ouverture. Si par contre les compartiments du réservoir 17 sont vides, ils ne pourront guère se remplir puisque l'huile de lubrification et l'eau de refroidissement du moteur ne sauraient s'y accumuler, quand bien même, pour une raison ou pour une autre, les moto-pompes 19 et 21 débiteraient, que ce soit à bon escient ou intempestivement. Ainsi sont scrupuleusement respectées les considérations de sécurité signalées plus haut et ce par des moyens de grande simplicité puisqu'ils ne font appel en définitive qu'à un choix de disposition du réservoir isolant 11 (à un niveau surélevé) et de commande des vannes 13 et 15 (les rappelant systématiquement en position d'ouverture). Moyennant quoi, ainsi qu'on l'a vu, le transfert d'eau et d'huile de leurs circuits normaux de travail au réservoir isolant 11 pour y séjourner, ne se fera qu'au repos du véhicule. A cet effet, les moto-pompes 19 et 21 seront uses en oeuvre comme décrit ci-après. La figure 3 illustre le cas de moto-pompes séparées à moteur électrique individuel 40, mais il est bien évident qu'on pourrait tout aussi bien utiliser un appareil unique à double corps de pompage et moteur commun, le circuit électrique d'alimentation étant le meme dans les deux cas.Ce circuit d'alimentation, branché sur la batterie 41, comporte trois contacteurs en série 42, 43, 44 s - le contacteur 42 est asservi aux vannes a eau et à huile, son contact mobile étant par exemple sensible à la position de leur tringlerie de synchronisation 16, de telle sorte que la fermeture (figures 1 et 2A) et l'ouverture (figures 2B et 2C) des vannes 13 et 15 cotncident respectivement avec la fermeture et l'ouverture du contacteur 42 (figure 3); - le contacteur 43 appartient à un relais commandé par un flotteur 45 situé en position basse dans le carter d'huile 2 (voir figure 4) ou autre détecteur de fin de vidange d'huile ou d'eau du moteur (en variante, on pourrait prévoir un disjoncteur à retardement faisant fonction de minuterie ou encore une commande par microprocesseur adéquat);; - le contacteur 44 est lié à la clé de contact 46 de mise en marche du moteur 1 du véhicule, de façon à se fermer lorsqu'on coupe le moteur et inversement. On voit donc que les moto-pompes 19 et 21 sont mises en route lorsque le conducteur, ayant garé sa voiture, coupe le moteur (alors le contacteur 44 se ferme) et serre son frein à main mettant les vannes 13 et 15 en position de fermeture (alors le contacteur 42 aussi se ferme). Elles fonctionneront pendant un certain temps, puis s'arreteront (le disjoncteur 43 ayant alors déclenché). Pendant leur durée de fonctionnement, l'huile chaude du carter 2 (voir figure 1), pompée par 19 et refoulée dans la canalisation 18, est transférée dans le compartiment à huile 11B du réservoir isolant 11, la vapeur de l'huile et l'air de ce compartiment 11B s'échappant par l'évent 22 et parvenant par le conduit 24 à l'orifice de remplissage d'huile 3 du moteur 1 ou à son admission d'air 10. De son coté, l'eau chaude du moteur, pompée par 21 et refoulée dans la canalisation 20, est transférée dans le compartiment à eau lIA du réservoir isolant 11, la vapeur d'eau et l'air de ce compartiment lIA s'échappant par l'évent 23 et parvenant par le conduit 25 à la partie supérieure du circuit d'eau 4. Les liquides chauds séjourneront dans le réservoir isolant Il jusqu'à ce que le conducteur, reprenant sa voiture, entreprend les opérations usuelles de démarrage, ce qui a pour effet, comme on l'a vu, d'ouvrir aussitôt les vannes à eau 13 et à huile 15, de sorte que l'eau et l'huile encore chaudes refluent par gravité du réservoir isolant Il vers leur poste usuel de travail, par les canalisations de retour 12 et 14. Pour ce qui est du circuit électrique d'alimentation des moto-pompes 19 et 21, on retrouve la position des contacteurs illustrée sur la figure 3 : contacteur 42 ouvert puisque les vannes sont ouvertes, contacteur 43 fermé puisque les liquides retournent au moteur, contacteur 44 ouvert puisque la clé de contact 46 est actionnée. Il va de soi que le mode de réalisation décrit n'est qu'un exemple et qu'on pourrait le modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. En particulier, les vannes de vidange 13 et 15 à commande mécanique dans l'exemple illustré peuvent être remplacées par des électro-vannes commandées par un détecteur adé- quat de l'état de marche ou de stationnement du véhicule (par exemple la clef de contact 46), ces électrovannes étant alors aisément conçues et agencées pour se trouver normalement en position d'ouverture et ne passer en position de fermeture qu'après arrêt complet du moteur en stationnement du véhicule et retrait de la clé é de contact. De meme, le flotteur 45, au lieu d'être disposé au fond du carter d'huile 2 comme montré sur la figure 4, peut se situer au sommet de l'un des compartiments du réservoir isolant Il pour ouvrir le contacteur 43 lorsque celui-ci est plein. Bien entendu, le levier de frein à main 26 serait, dans les voitures concernées, la pédale de frein dit de "parking". Dans les voitures à transmission automatique, on pourrait se servir de la manette de commande en position "parking" pour actionner le ptne 32 du dispositif de verrouillage 28. REVENDICATIONS 1. Installation d'économiseur d'énergie pour véhicule automobile mfl par moteur à combustion interne ayant un circuit hydraulique de base où sont mis en oeuvre un ou plusieurs liquides fonctionnels --tels que de l'eau servant au refroidissement du moteur ou de l'huile servant à sa lubrification, ou encore de l'huile de botte de vitesses ou le cas échéant de convertisseur-- l'éco nomie d'énergie étant réalisée grâce à une enceinte thermiquement isolante ou réservoir calorifuge accessoire eu égard audit circuit hydraulique de base où travaillent le ou les liquides concernés et à laquelle ledit réservoir calorifuge est relié par l'entremise d'une vanne de vidange, caractérisée en ce que ledit réservoir calorifuge (11) est disposé à un niveau surélevé par rapport audit circuit hydraulique de base (2, 4) et en ce que ladite vanne de vidange (13, 15) est conçue et agencée de façon à se trouver impérativement en position d'ouverture dès l'actionnement d'un organe usuel de mise en route du véhicule --tel que s le frein à main (26), le contact de démarrage (46), le starter-- et pendant toute la durée de fonctionnement du moteur (1) et à ne basculer en position de fermeture qu'après coupure du moteur et mise du véhicule en état de stationnement, de sorte que ledit réservoir calorifuge, s'il est plein, se vidangera automatiquement et naturellement dans ledit circuit hydraulique de base (2, 4) à l'ouverture de ladite vanne de vidange (13, 15), sous le simple effet de la gravité et sans le secours d'un quelconque moyen moteur annexe de circulation de liquide tel que pompe d'évacuation ou compresseur de pressurisation. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la vanne de vidange (13, 75) associée au réservoir calorifuge (11) comporte un organe obturateur mobile (13A, 15A) soumis à une force de rappel prépondérante (39) le sollicitant en position d'ouverture et l'y maintenant, tandis que son passage en position de fermeture se fait à l'encontre de ladite force de rappel. 3. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'organe obturateur mobile (13A, 15A) est attelé au levier (26) du frein de parcage du véhicule par l'entremise d'une transmission mécanique élastique (17) telle que la vanne de vidange (13, 15) ne puisse venir en position de fermeture à l'encontre de la force de rappel (39) que Si ledit levier (26) est mis dans sa position de serrage du frein. 4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que la transmission mécanique élastique (17) comporte un dispositif de verrouillage (28) asservi à un organe représentatif de 1 'état de marche du véhicule --tel que l'accélérateur ou le starter-- de telle sorte que l'actionnement de cet organe se traduise par le déverrouillage de ladite transmission (17), permettant alors à la force de rappel (39) de Jouer pour contraindre la vanne de vidange (13, 15) à se mettre dans sa position d'ouverture. 5. Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la vanne de vidange (13, 15) est une électro-vanne conçue et agencée pour se trouver normalement en position d'ouverture et ne passer en position de fermeture qu'après arrêt complet du moteur en stationnement du véhicule. 6. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle une moto-pompe permet d'évacuer le liquide fonctionnel du circuit hydraulique de base (2, 4) et de le transvaser dans le réservoir calorifuge accessoire (11), cette moto-pompe (19, 21) étant entratnée par un moteur électrique (40) dont le circuit d'alimentation est branché sur la batterie (41) ou autre source de courant du véhicule, caractérisée en ce que sur ce circuit électrique sont insérés en série des contacteurs (42, 43, 44) qui doivent tous se trouver simultanément en position de contact pour que la moto pompe (19, 21) débite. 7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que le circuit électrique d'alimentation comprend un contacteur (42) sensible à la position de la vanne de vidange (13, 15), l'agencement étant tel que ledit contacteur (42) ne se ferme que si ladite vanne de vidange (13, 15) est à l'obturation. 8. Installation selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que le circuit électrique d'alimentation comprend un contacteur (43) appartenant à un relais conçu pour disjoncter après vidange du circuit hydraulique de base. 9. Installation selon la revendication 6, 7 ou 8, caractérisée en ce que le circuit électrique d'alimentation comprend un contacteur (44) lié à la clé de contact du véhicule (46), l'agencement réciproque étant tel que la fermeture de l'un corresponde à l'ouverture de l'autre et en particulier que la mise en contact de démarrage du moteur par la clé (46) provoque la coupure dudit contacteur (44). 10. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ses divers éléments constitutifs sont dédoublés pour constituer deux réseaux hydrauliques séparés et distincts l'un pour l'eau et l'autre pour l'huile, le réservoir calorifuge (11) se subdivisant ainsi en deux compartiments étanches (lIA, 11B) avec vannes de vidange respectives (13, 15) dont la commande est conjuguée par tout moyen adéquat d'accouplement (16).