Brevet FR2552813A1 — publié le 19850405

Dispositif pour la régulation de la température du fluide de refroidissement de moteurs à combustion interne. La présente invention se rapporte à un dispositif pour la régulation de la température du fluide de refroidissement de moteurs à combustion interne en fonction des conditions de température internes et de fonctionnement du moteur. I1 est courant, pour un dispositif conventionnel de refroidissement, d'adapter la température de liteau de refroidissement au fonctionnement du moteur à pleine charge. Cette température se révele donc trop aie pour un fonctionnement à basse vitesse ou sous charge partielle. Les chambres de combustion et les parois des cylindres du moteur sont alors trop refroidies du fait de cette faible température de l'eau. Ceci entraine une diminution du rendement thermique du moteur, une viscosité élevée de l'huile de lubrification et des pertes importantes par frottement. L'invention se propose de remédier à ces inconvénients en faisant fonctionner le moteur à faible charge à des températures plus élevées qu'à charge maximale, ce qui va à l'encontre des réalisations actuelles. L'invention vise ainsi à diminuer les consommations dans tous les cas de fonctionnement à basse vitesse et sous charge partielle, en particulier aux conditions d'homologation des consommations, sans pénaliser la tenue en endurance des moteurs. A cet effet, elle a pour objet un dispositif pour la régulation de la température du fluide de refroidissement d'un moteur à combustion interne, du type comprenant un circuit de fluide refroidisseur incorporant notamment un radiateur, une conduite de dérivation et une pompe. Ce dispositif comporte un thermostat destiné .ir à ouvrir ce circuit de fluide refroidisseur en commandant le débit de celui-ci lorsque la température du métal séparant les gaz chauds de combustion du fluide refroidisseur et en contact avec ces gaz, détectée par ce thermostat, dépasse une valeur prédéterminée. En augmentant la température du fluide de refroidissement à basse vitesse et sous charge partielle, on va accroître les températures des parois propres aux chambres de combustion, chemises, guides de soupape, ainsi que la température de l'huile du carter par échanges thermiques internes au moteur, et donc celle de la ligne d'arbre et d'arbre à cames. I1 en résulte une diminution des frottements et une amélioration du rendement de combustion. Suivant une autre particularité de l'invention, ce thermostat établit une circulation de fluide vers le radiateur de refroidissement, en plus de la circulation de fluide déjà existante dans le moteur par la conduite de dérivation. Suivant une autre particularité de l'invention, un second thermostat est prévu de façon connue en soi dans ce circuit de fluide refroidisseur de maniere à ouvrir celui-ci vers le radiateur lorsque la température de ce fluide dépasse une seconde valeur prédéterminée. Suivant une autre particularité de l'invention, ces deux thermostats sont réunis en un thermostat unique à double seuil. D'autres particularités et avantages de l'invention apparattront au cours de la description qui suit d'un mode de réalisation préféren- tiel, donnée à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente un schéma partiel d'un dispositif de régulation conforme à l'invention. - la figure 2 représente une variante du schéma de la figure 1. - la figure 3 représente trois courbes traduisant les variations de tem pérature, des gaz chauds de combustion au fluide refroidisseur, pour des faibles et pleine charges et des dispositifs de régulation courant et proposé par l'invention. - la figure 4 représente trois courbes traduisant les variations de la température du fluide refroidisseur pour des démarrages suivis de roulages à faible et à grande vitesse et, pour des dispositifs de régulation courant et proposé par l'invention, et - la figure 5 représente une autre variante du schéma de la figure 1. En se référant à la figure 1, un bulbe de'thermostat 1 est implanté dans le métal constituant une pipe d'échappement 2 d'un moteur à combustion interne non représenté, à l'intérieur d'un bossage 3. Cette pipe d'échappement 2 est traversée intérieurement par les gaz chauds 4 et est refroidie extérieurement par de l'eau 5. Cette eau provient du moteur suivant la fleche 7 et peut être dirigée soit vers un radiateur non représenté suivant la fleche 8, et une dérivation non représentée, à ltentrée d'une pompe suivant la flèche 9, soit seulement vers cette dérivation. Un second thermostat 6 à bulbe est éventuellement noyé dans l'eau 5 du circuit de refroidissement. Une variante du dispositif représenté à la figure 1 est illustrée à la figure 2. Un thermostat unique 10 à double seuil remplace les deux thermostats 1 et 6 précédents pour des raisons de coût, de poids et de facilité d'implantation. Un bulbe 11 est au contact du métal dans le bossage 3 de la pipe d'échappement 2 et, un bulbe 12 monté en série sur le premier 11 est au contact de l'eau de refroidissement. Ces bulbes de thermostat 1 et 11 peuvent être aussi implantés dans le métal constituant la chambre de combustion du moteur, ou sur la paroi extérieure d'une chemise, ou sur le collecteur d'échappement. Le dispositif de régulation précédemment décrit fonctionne de la maniere suivante, en référence d'abord aux figures l-et 2, puis aux figures 3, 4 et 5. Le bulbe du thermostat 1 détecte la température Ti du métal constituant la pipe d'échappement 2 en contact avec les gaz chauds. il pilote par cette détection et lorsque cette température dépasse une valeur prédéterminée 01, le débit de l'eau dans le radiateur par vannage de maniere à maintenir cette température constante. Comme les échéanges thermiques au travers des parois de la pipe d'échappement 2 sont similaires à ceux se produisant au travers des parois de la chambre de combustion et de celles d'une chemise, ce dispositif de régulation permet de réguler la température de ces deux dernières parois de façon avantageuse. Le thermostat 6 dont le bulbe détecte la température de l'eau 5 permet de limiter celle-ci dans le cas où le thermostat 1 conduirait à des températures d'eau excessives, avec un flux de chaleur faible, non admissibles par le circuit général de refroidissement. Ce ther- mostat 6 n'est pas forcément indispensable ; sa nécessité dépend des caractéristiques thermiques du moteur et- du circuit envisagés. La figure 3 montre l'évolution de la température du milieu gazeux au milieu liquide en traversant les parois de la pipe d'échappement 2. Le flux thermique qui traverse ces parois est proportionnel à (Ti - Te) ; T i étant la température interne du métal en contact avec les gaz chauds et T la température de l'eau de refroidisse e ment. La commande du débit d'eau dans le radiateur par détection de la température Ti permet de maintenir celle-ci constante, et par consé quept d'augmenter la température de l'eau lorsque le flux thermique diminue. Dans un système courant de régulation, on maintient la température de liteau constante, ce qui entrain une diminution de la température T i des parois lorsque le flux thermique baisse. Ces phénomenes sont traduits par les courbes (a) (b) et (c) de la figure 3 où - (a) correspond à un fonctionnement du moteur à pleine charge (flux thermique élevé) avec des dispositifs de régulation courant et proposé par l'invention - (b) correspond à un fonctionnement du moteur à faible charge (flux thermique faible) avec un dispositif courant de régulation - (c) correspond à un fonctionnement du moteur à faible charge (flux thermique faible) avec un dispositif de régulation conforme à l'invention. (Tg est la température du milieu gazeux ; Ti, a = Ti,C > Ti,b ) La température Te de l'eau de refroidissement de la courbe (c) est bien supérieure à celle des courbes (a) et (b), ce qui se retrouve à la figure 4 où est illustrée l'évolution de la température de l'eau de refroidissement en fonction du temps, suivant des conditions différentes de fonctionnement du moteur - la courbe (d) correspond à un démarrage suivi d'un roulage à pleine charge (vitesse élevée) avec des dispositifs de régulation courant et proposé par l'invention - la courbe (e) correspond à un démarrage suivi d'un roulage à faible charge (vitesse limitée) avec un dispositif courant de régulation - et la courbe (t) correspond à un démarrage suivi d'un roulage à faible charge (vitesse limitée) avec un dispositif de régulation conforme l'invention. La température de l'eau atteint effectivement un palier e2 sur la courbe (f) supérieur à ceux e3 sur les courbes (d) et (e). Le dispositif de régulation conforme à l'invention permet une amélioration importante du rendement du moteur à faible charge, par exemple en ville et sur route à vitesse limitée, sans perturber le fonctionnement du moteur à pleine charge (endurance du moteur non diminuée). L'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, telle que celle représentée à la figure 5 où Untharmostat 13 commande uniquement le débit de fluide refroidisseur dans le moteur, suivant la fleche 9 vers l'entrée de la pompe 15, indépendamment du débit déjà établi dans le radiateur de refroidissement 16 par le second thermostat 14. REVENDICATIONS. 1. Dispositif pour la régulation de la température du fluide de refroidissement d'un moteur à combustion interne, du type comprenant un circuit de fluide refroidisseur incorporant notamment un radiateur, une conduite de dérivation et une pompe, caractérisé en ce qu'il comporte un thermostat (1, 13) destiné à ouvrir ce circuit de fluide refroidisseur en commandant le débit de celui-ci lorsque la température Ti du métal séparant les gaz chauds de combustion (4) du fluide refroidisseur (5) et en contact avec ces gaz, détectée par ce thermostat, dépasse une valeur prédéterminée el. 2. Dispositif de régulation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ce thermostat (1) établit une circulation de fluide vers le radiateur de refroidissement, en plus de la circulation de fluide déjà existante dans le moteur par la conduite de dérivation. 3. Dispositif de régulation suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le bulbe de ce thermostat (1) est logé dans un bossage (3) d'une pipe d'échappement (2) refroidie extérieurement par un fluide refroidisseur. 4. Dispositif de régulation suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le bulbe de ce thermostat (1) est logé dans une enveloppe constituant la chambre de combustion de ce moteur. 5. Dispositif de régulation suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le bulbe de ce thermostat (1) est logé dans un bossage d'une chemise de ce moteur. 6. Dispositif de régulation suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le bulbe de ce thermostat (1) est logé dans un bossage d'un collecteur d'échappement de ce moteur. 7. Dispositif de régulation suivant l'une quelconque des revendica tions 1 à 6, caractérisé en ce qu'un second thermostat (6,14) est prévu de façon connue en soi dans ce circuit de fluide refroidisseur de maniere à ouvrir celui-ci vers le radiateur lorsque la température de ce fluide dépasse une seconde valeur prédéterminée 82. 8. Dispositif de régulation suivant la revendication 7, caractérisé en ce que ces deux thermostat (1,6) sont reunis en un thermostat unique (10) à double seuil. 9. Dispositif de régulation suivant les revendications 1 et 7, caractérisé en ce que ce thermostat (13) commande uniquement le débit de fluide de refroidisseur dans le moteur, indépendamment du débit déjà établi dans le radiateur (16) par le second thermostat (14).