Brevet FR2594484A1 — publié le 19870821

ta présente invention se rapporte aux circuits de refroidissement pour moteurs à combustion interne, du type qui comprend : - un radiateur, - une première partie de circuit de refroidissement, intérieure à la culasse du moteur, - une deuxième partie de circuit de refroidissement, intérieure au bloc cylindres et séparée de ladite première partie, et - une pompe pour la circulation du fluide de refroidissement dans le circuit. Un circuit de refroidissement de ce type est décrit et représenté, par exemple, dans le brevet des E.U.A. 4 369 738. te but de l'invention est de réaliser un circuit de refroidissement qui permette de régler le refroidissement du moteur de la façon optimale, afin d'obtenir un rendement élevé et qui, en même temps, présente une structure relativement simple et peu conteuse. La principale caractéristique de l'invention réside dans le fait que la partie du circuit de refroidissement qui est intérieure au bloc cylindres est placée en série en aval de la partie du circuit de refroidissement qui est intérieure à la culasse. Grâce à cette caractéristique, il est possible d'utiliser une seule pompe de circulation, à la différence de ce que l'on observe dans le circuit illustré dans le brevet des E.U.. précité, dans lequel la culasse et le bloc cylindres du moteur sont parcourus par deux parties séparées du circuit de refroidissement qui sont branchées en parallèle entre elles. Selon une autre caractXristique, le circuit de refroidissement selon l'invention comprend en outre - un premier conduit qui relie la sortie de la première partie du circuit à l'entrée du radiateur, - un deuxième conduit qui relie la sortie du ra diateur à l'entrée de la première partie du circuit, et - un troisième conduit qui relie le premier et le deuxième conduits l'un à l'autre, en parallèle avec le radiateur, ladite pompe étant intercalée dans le deuxième conduit, en aval du troisième conduit, - un quatrième conduit qui relie le premier conduit à l'entrée de la deuxième partie du circuit, - un cinquième conduit qui relie une première sortie de la deuxième partie du circuit au deuxième conduit, en un point intermédiaire entre sa jonction avec le troisième conduit et la pompe, - une première soupape intercalée dans le premier conduit, adaptée pour interrompre l'écoulement dans le premier conduit lorsque la température du fluide de refroidissement à la sortie de la première partie du circuit est inférieure à un premier senil prEdit^rmintr - un sixième conduit qui relie une deuxième sor tie ae la deuxième partie Su circuit au prer conduit, et - une deuxième soupape adaptée pour interrompre la communication entre le sixième conduit et le premier conduit lorsque la température du fluide de refroidissement à la sortie de la première partie du circuit est inférieure à un deuxième seuil prédéterminé, qui est supe- rieur audit premier seuil. En outre, et de préférence, ledit circuit comprend un septième conduit qui relie une troisième sortie de la deuxième partie du circuit au premier conduit, en un point compris entre les deux soupapes et le radiateur, et une troisième soupape adaptée pour interrompre la circulation dans le septième conduit lorsque la dépression du collecteur d'admission du moteur est supérieure en valeur absolue à un seuil prédéterminé. Grâce à ces caractéristiques, il est possible d'obtenir une régulation optimale de la température de la culasse et de celle du bloc cylindres du moteur en présence de variations des conditions de fonctionnement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels, la figure I représente le schéma de fonctionnement d'un circuit de refroidissement selon l'invention les figures 2, 3, 4 et 5 illustrent une forme de réalisation du circuit de refroidissement selon l'invention, chacune dans un état de fonctionnement différent. Sur la figure 1, on représente schématiquement dans son ensemble en 1 un moteur à combustion interne qui comprend une culasse 2 et un bloc cylindres 3. te circuit de refroidissement du moteur 1 comprend une première partie 4 intérieure à la culasse 2 et une deuxième partie 5 intérieure au bloc 3. te circuit de refroidissement comprend encore un radiateur 6 et une pompe 7 pour la circulation du fluide de refroidissement. Ce circuit comprend en outre un premier conduit 8 qui relie la sortie de la partie 4 du circuit à l'entrée du radiateur 6, un deuxième conduit 9 qui relie la sortie du radiateur 6 à l'entrée de la partie 4 du circuit, et un troisième conduit 10 qui relie le conduit 8 et le conduit 9 1'un à l'autre, en parallèle avec le ra aiateur 6. Dans le conduit 9 est intercalée la pompe 7 servant à faire circuler le fluide de refroidissement. Un quatrième conduit 11 relie le conduit 8 à l'entrée de la partie 5 du circuit ; un cinquième conduit 12 relie une première sortie 13 de la partie 5 du circuit au conduit 9, en un point intermédiaire entre la jonction du conduit 10 et du conduit 9 et la pompe 7. Une première soupape 14 intercalée dans le conduit 8 est adaptée pour interrompre la circulation dans ce conduit lorsque la température du fluide de refroidissement à la sortie de la première partie du circuit est inférieure à un premier seuil prédéterminé T1, par exemple, 70 OC. Le circuit comprend encore un sixième conduit 15, qui relie une deuxième sortie 16 de la partie 5 du circuit au conduit 8, et une deuxième soupape 17 adaptée pour interrompre la communication entre le conduit 15 et le conduit 8 lorsque la température du fluide de refroidissement à la sortie de la partie 4 du circuit est inférieure à un deuxième seuil T2 prédéterminé, T2 étant plus grand que T1. A titre indicatif, T2 peut être de 80 OC. te conduit 10 comprend un étranglement 18 et le conduit 12 comprend un étranglement 19. Une soupape auxiliaire 18a ferme le passage étranglé 18 à la suite de l'ouverture de la soupape 14. Cette soupape auxiliaire peut également astre orise et elle est simplement indi quée sthWtatiquemvnt CUL La figure 1. Le circuit comprend en outre un septième conduit 20, qui relie une troisième sortie 21 de la partie 5 du circuit au conduit 8, en un point Compris entre les deux soupapes 17 et 14 et le radiateur 6. Dans ce conduit, est intercalée une troisième soupape 22, commandée par un actionneur à dépression-36, de manière à interrompre la circulation dans le conduit 20 lorsque la dépression du collecteur d'admission 23 est supérieure en valeur absolue à un seuil prédéterminé. Cette situation correspond à une situation dans laquelle l'angle d'ouverture du papillon 23a est inférieur à un seuil prédéterminé. La soupape 22 s'ouvre au contraire lorsque le papillon 23a s'ouvre d'un angle supérieur audit seuil (ce qui se traduit par une plus faible dépression dans le collecteur d'admission 29). Le fonctionnement de l'actionneur à dépression 36 n'est pas décrit en détail, du fait qu'il est connu d'une façon générale. Une forme possible de réalisation du schéma illustré sur la figure 1 est représentée sur les figures 2 à 5, sur lesquelles les éléments correspondants à ceux de la figure 1 sont indiqués par les mêmes références nu mériques. En outre, sur ces dessins les lignes munies de pointes de flèches qui sont tracées à l'intérieur des conduits indiquent le parcours du liquide de refroidissement, et leur nombre est approximativement indicatif du débit.Sur les figures 2 à 5, les soupapes 14 et 17 sont disposées dans un seul et même corps de soupape 24, lequel comprend une première chambre 25 et une deuxième chambre 26 qui communiquent respectivement avec les deux segments du conduit 8 entre lesquels est interposée la première soupape 14. tes deux chambres 25 et 26 sont séparées l'une de l'autre par une paroi 27 présentant un trou 28. ta soupape 14 comprend en outre un obturateur 29 rappelé par un ressort 30 vers la position de fermeture du trou 28.A l'intérieur du corps 24, est disposé un actionneur thermostatique 31, sensible à la température du fluide contenu dans la chambre 25 et adapté pour pousser l'obturateur 29 vers une position d'ouverture, à l'encontre de l'action du ressort 30, lorsque la tempéra turc d fluido contenu dans la chambre 25 est supérieure au premier seuil T1. te corps de soupape 24 comprend une troisième chambre 32 qui communique avec le conduit 15. ta soupape 17 comprend un obturateur 33 réuni à l'obturateur 29 de la soupape 14 et adapté pour mettre la chambre 32 en communication avec le segment de conduit 8 qui mène au radiateur, à la suite d'un déplacement additionnel provoqué par l'actionneur thermostatique 31, lorsque la température du fluide contenu dans la chambre 25 est supérieure au deuxième seuil T2. A la suite de ce déplacement additionnel, l'obturateur 33 assure également la fonction de réduction du passage entre la chambre 26 et le segment de conduit 8 qui mène au radiateur. te deuxième obturateur 33 est constitué par une paroi cylindrique tubulaire 34 dont la cavité intérieure est en communication avec la chambre 26 dans la zone de cette chambre 26 qui est proche de l'ouverture du segment de conduit 8 menant au radiateur. ta paroi 34 est entourée extorieurement par la chambre 32. Cette paroi présente des ouvertures 35 qui mettent la chambre 32 et la chambre 26 en communication entre elles sur un segment déterminé de la course de l'obturateur 29, 33. Un capteur de température 37, de type généralement connu, est monté sur le bloc 3 afin de détecter une élévation excessive de la température dans cette zone et de commander en conséquence l'actionneur thermostatique 31 qui, dans une telle situation de détresse, poussera les obturateurs 29 et 33 vers la position d'ouverture totale des soupapes 14 et 17 de manière à faire passer presque tout le fluide de refroidissement à travers le radiateur. ta figure 2 illustre état de fcl:.ttEin?emcrt du circuit de refroidissement qui existe lorsque la température du fluide à la sortie de la partie 4 du circuit intérieur à la culasse 2 est inférieure au premier seuil T1. Dans ces conditions, l'actionneur thermostatique 31 n'intervient pas, de sorte que l'obturateur 29 est maintenu par le ressort 30 en appui sur le siège du trou 28, en fermant de cette façon la communication entre les chambres 25 et 26 et, par conséquent, entre les deux segments du conduit 8.La position de la deuxième partie d'obturateur 33 est telle que la paroi 34 ferme la communication entre la chambre 32 et la chambre 26. te papillon 23a est proche de la position de fermeture du conduit d'admission 23, de sorte que la dépression dans le conduit 23 est suffisamment élevée pour maintenir la soupape 22 dans sa position de fermeture. Dans les conditions décrites plus haut, le fluide de refroidissement qui sort de-la partie 4 du circuit contenu dans la culasse 2 se divise entre le conduit 10 et le conduit 11. ta partie qui emprunte le conduit 10 retourne directement à la pompe 7 et, de là, pénètre dans la partie 4 du circuit contenue dans la culasse 2. La partie qui emprunte le conduit 11 pénètre au contraire dans la partie 5 du circuit contenue dans le bloc 3 du moteur, pour sortir ensuite par la sortie 13 et le conduit 12 et pénétrer dans le conduit 9 en amont de la pompe 7. La figure 3 montre un état de fonctionnement dans lequel la température du fluide de refroidissement contenu dans la: chambre 25 est comprise entre les deux seuils T1 et T2. Dans cette situation, l'actionneur thermostatique 31 pousse l'obturateur 29, en surmontant la réaction du ressort 30, jusqu'à ouvrir le trou 28 de la soupape 14, de façon à mettre les chambres 25 et 26 en communication. La soupape 17 est encore fermée, de sorte que la chambre 32 n'est pas mise en communication avec la chambre 26 et, de même, la soupape 22 est elle aussi fermée puisque le papillon 23a se trouve dans le même état que celui représente sur la figure 2. Le plus grand appel de fluide qui résulte de l'ouverture de la soupape 14 a pour effet que le débit qui parcourt la partie 4 du circuit contenue dans la culasse 2 s'accroît comparativement à la situation de la figure 2.A peu près les trois cinquièmes de ce débit passent à travers la soupape 14 pour pénétrer dans le deuxième segment du conduit 8 et, de là, parcourir le radiateur 6 pour parvenir au conduit 9 et, ensuite, revenir à la partie 4 du circuit de refroidissement à travers la rompe 7. A peu près un cinquième du débit passe au contraire dans le conduit 10 pour se réunir à la partie du fluide qui parcourt le conduit 9 et pour revenir par conséquent à la partie 4 du circuit de refroidissement. Le reste du flux qui sort de la partie 4 du circuit de refroidissement de la culasse 2 entre au contraire, par le premier segment du conduit 8 et par le conduit 11, dans la partie 5 du circuit de refroidissement contenue dans le bloc 3 et, de là, en passant par la sortie 13 et par le conduit 12, il revient au conduit 9, en amont de la pompe 7. L'état représenté sur la figure 4 est relatif à une situation dans laquelle la température du fluide a dépassé le deuxième seuil T2. Dans ce cas, l'actionneur thermostatique 31 a poussé davantage l'obturateur 29 à l'encontre de l'action du ressort 30 de manière à ouvrir entièrement le trou 28 de la soupape 14, en ouvrant en même temps le passage entre la chambre 32 et la chambre 26 à travers la soupape 17. te papillon 23a se trouve dans la même situation que celle qui a déjà été décrite sur les figures 2 et 3 et, par conséquent, la soupape 22 se trouve encore en position fermée. Dans ces conditions, le débit de fluide qui sort de la partie 4 du circuit qui parcourt la culasse 2 est encore augmenté. Une fraction qui représente, à titre indicatif, 75 8 de ce débit, est déviée, à travers le Dremier segment du conduit 8 et à travers le conduit 11, vers la partie 5 du circuit de refroidissement. Une fraction d'environ 90 % du débit de fluide qui passe par la partie 5 du circuit de refroidissement qui est inté- rieure au bloc 3 sort par la sortie 16 et, de là, en passant par le conduit 15, cette fraction parvient dans la chambre 32 du corps de soupape 24, puis, du fait que cette chambre 32 est en communication avec la chambre 26, elle atteint le conduit 8 menant au radiateur. Dans le conduit 8, s'ajoute encore un petit pourcentage du débit qui sort de la partie 4 du circuit de refroidissement et qui passe, Dar la soupape 14, de la chambre 25 à la chambre 26 du corps de soupape 24. Ces deux derniers flux passent ensuite par le radiateur 6, puis, en passant par le conduit 9 et la pompe 7, ils reviennent à la partie 4 du circuit de refroidissement. La partie restante de 10 % du flux, qui parcourt la partie 5 du circuit de refroidissement, sort de ce circuit du bloc par la sortie 13, puis, en passant par le conduit 12, elle pénètre à nouveau dans le conduit 9, pour revenir ensuite, à travers la pompe 7, à la partie 4 du circuit de refroidissement.La partie restante du flux qui parcourt la partie 4 du circuit de refroidissement intérieure à la culasse 2 est au contraire déviée vers le conduit 10, puis, elle est envoyée, par le conduit 9 et la pompe 7, dans la deuxième partie 4 du circuit de refroidissement. Les trois états de fonctionnement qui ont été décrits ci-dessus, qui correspondent à trois états différents de température du fluide de refroidissement sortant de la classe se réfèrent tous, ainsi qu'on l'a indiqué, à une situation de charge partielle du moteur, dans laquelle l'angle d'ouverture du papillon est inférieur à un seuil prédéterminé. Dans ce cas, la dépression régnant dans le collecteur d'admission 23 a pour effet que l'actionneur à dépression 36 maintient la soupape 22 dans sa position de fermeture. I1 existe trois autres états de fonctionnement, qui correspondent aux mêmes conditions de température et que l'on observe lorsque la dépression du collecteur 23 s'est réduite sous l'effet d'une ouverture du papillon 23a qui excède un angle d'ouverture prédéterminé, en provoquant l'ouverture de la soupape 22. Ces trois autres états de fonctionnement ne diffèrent des états correspondants décrits plus haut que par l'ouverture d'un autre conduit 20, qui est adapté pour transporter une partie du fluide réfrigérant de la sortie 21 de la Partie 5 du circuit au conduit 8, en amont du radiateur 6. Dans la suite, on décrit uniquement, en regard de la figure 5, le cas avec papillon ouvert qui correspond à l'état de la figure 2, c'est-à-dire dans lequel la température du liquide est inférieure au premier seuil T1, les cas qui correspondent aux deux autres in tervalles de température comportant la me me différence de fonctionnement vis-à-vis des états des figures 3 et 4. Dans le cas de la figure 5, la seule différence par rapport à l'état représenté sur la figure 2 consiste dans le fait que le papillon 23a est ouvert d'un angle supérieur à un angle d'ouverture prédéterminé, et dans lequel la déoression dans le conduit d'admission 23 est d'une valeur absolue inférieure, de sorte que la soupape 22 est ouverte par l'actionneur à dépression 36.De cette façon, le flux qui passe par la partie du circuit de refroidissement 5 traversant le bloc 3 sort également en partie à travers la sortie 21, puis, par le conduit 20, pénètre dans le segment du conduit 8 situé en amont du radiateur 6. te dédoublement du circuit de refroidissement et les modalités de refroidissement décrites ç s haut nermettent de réaliser une régulation différenciée de a température pour la culasse et pour le blo- cylindres. te résultat que l'on obtient est sensiblement celui de pouvoir maintenir le liquide de refroidissement sortant de la culasse à des températures comprises dans un intervalle inférieur aux températures habituelles (par exemple, entre 71 bC et 79 OC), tandis que le liquide sortant du bloc est à une température comprise dans un intervalle qui est en moyenne supérieur à l'intervalle habituel (90 OC à 130 OC). En Particulier, le fait de pouvoir maintenir la température de la culasse à des valeurs plus basses permet d'obtenir des températures plus basses à l'intérieur de la chambre de combustion, ce qui, d'une part, réduit la tendance aux phénomènes d'auto-allumage du mélange et, d'autre Part, limite les émissions d'oxydes d'azote (NOx). D'un autre côté, une température plus élevée dans le bloc réduit la viscosité de l'huile lubrifiante et, par conséquent, le frottement entre piston et che mise. En outre, étant donné que, dans les situations dans lesquelles la température du liquide de refroidissement à la sortie de la culasse est inférieure au premier seuil T1 (figure 2), il n'existè pratiquement pas de circulation de liquide dans le bloc cylindres, de sorte que ce liquide est stagnant, on peut obtenir une montée plus rapide de la température des chemises des cylindres, de sorte que cette température est suffisamment élevée, même dans les toutes premières phases de la mise en température. D'un autre côté, cette situation exige absolument la présence du capteur de température 37, déjà décrit, pour éviter des températures trop élevées dans le bloc cylindres. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVEND ICT IONS 1 - Circuit de refroidissement pour moteurs à combustion interne, comprenant - un radiateur (6), - une .première partie (4) de circuit de refroidissement, intérieure à la culasse (2) du moteur, - une deuxième partie (5) de circuit de refroidissement intérieure au bloc cylindres(3) du moteur et séparée de ladite première partie (4), et - une pompe (7) pour la circulation du fluide de refroidissement dans le circuit, caractérisé en ce que la partie (5) du circuit de refroidissement qui est intérieure au bloc cylindres (3) est placée en série en aval de la partie (4) du circuit de refroidissement qui est intérieure à la culasse (2). 2 - Circuit de refroidissement seion la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre - un premier conduit (8) qui relie la sortie de la première partie (4) du circuit à l'entrée du radiateur (6), - un deuxième conduit (9) qui relie la sortie du radiateur (6) à l'entrée de la première partie (4) du circuit, - un troisième conduit (10) qui relie le premier conduit (8) et le deuxième conduit (9) l'un à l'autre, en parallèle avec le radiateur (6), ladite pompe (7) étant intercalée dans le deuxième conduit (9), en aval du troisième conduit (10), - un quatrième conduit (11) qui relie le premier conduit (8) à l'entrée de la deuxième partie (5) du circuit, - un cinquième conduit (12) qui relie une première sortie (13) de la deuxième partie (5) du circuit au deuxième conduit (9), en un point intermédiaire entre sa jonction avec le troisième conduit (10) et la pompe (7), - une première soupape (14) intercalée dans le premier conduit (8), adaptée pour interrompre l'écoulement dans ledit premier conduit (8) lorsque la température du fluide de refroidissement à la sortie de ladite première partie (4) du circuit est inférieure à un premier seuil prédéterminé, - un sixième conduit (15) qui relie une deuxième sortie (15) de la deuxième partie (5) du circuit au premier conduit (8), et - une deuxième soupape (17) adaptée pour interrompre la communication entre le sixième conduit (15) et le premier conduit (8) lorsque la température du fluide de refroidissement à la sortie de la première partie (4) du circuit est inférieure à un deuxième seuil prédéterminé et supérieure audit premier seuil. 3 - Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que le troisième conduit (10) comprend un passage étranglé (18). 4 - Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que le cinquième conduit (12) comprend un passage étranglé (19). 5 - Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit circuit comprend en outre un septième conduit (20) qui relie une troisième sortie (21) de la deuxième partie (5) du circuit au premier conduit (8) en un point compris entre les deux soupapes (14, 17) et le radiateur (6), et une troisième soupape (22) adaptée pour interrompre l'écoulement dans le septième conduit (20) lorsque la dépression du collecteur d'admission (23) du moteur est supérieure en valeur absolue à un seuil prédéterminé. 6 - Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première soupape (14) et la deuxième soupape (17) sont disposées dans un seul et même corps de soupape (24), lequel possède une première chambre (25) et une deuxième chambre (26) qui communiquent respectivement avec les deux segments du premier conduit (8) entre lesquels est interposée la première soupape (14) et qui sont séparées l'une de l'autre par une paroi (27) percée d'un trou (28), en ce que ladite première soupape (14) comprend en outre un obturateur (29) rappelé par des moyens élastiques (30) vers une position de fermeture dudit trou (28) et qu'à l'intérieur dudit corps (24), est disposé un actionneur thermostatique (31) sensible à la température du fluide de ladite première chambre (25) et adapté pour pousser ledit obturateur (29) vers une position d'ouverture, à l'encontre de l'action desdits moyens élastiques (30) lorsque la température du fluide dans la première chambre (25) est supérieure audit premier seuil et en ce que le corps (24) de la soupape comprend une troisième chambre (32) qui communique avec le sixième conduit (15) et que la deuxième soupape (17) comprend un obturateur (33) réuni à l'obturateur (29) de la première soupape (14) et adapté pour mettre la troisième chambre (32) en communication avec le segment de conduit (8) qui mène au radiateur à la suite du déplacement provoqué par ledit actionneur thermostatique (31) lorsque la température du fluide contenu dans la première chambre (25) est supérieure audit deuxième seuil. 7 - Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce que le deuxième obturateur (33) est constitué par une paroi cylindrique tubulaire (34) dont la cavité intérieure est en communication avec la deuxième chambre (26) et qui est entourée extérieurement par la troisième chambre (32), ladite paroi (34) présentant des ouvertures (35) qui mettent en communication entre elles la deuxième chambre (26) et la troisième chambre (32) sur un segment déterminé de la course de l'obturateur (33). 8 - Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend une soupape auxiliaire (18a) qui ferme le passage étranglé (18) sous l'effet de l'ouverture de la soupape (14). 9 - Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit obturateur (33) est également adapté pour restreindre ou fermer le passage entre la deuxième chambre (26) et le segment du conduit (8) qui mène au radiateur (6) sous l'effet du déplacement provoqué par l'actionneur thermique (31) lorsque la température du fluide dans la première chambre (25) est supérieure audit deuxième seuil. 10 - Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un capteur de température (37) fixé au bloc cylindres (3) et adapté pour détecter une élévation excessive de la température dans cette zone et pour commander l'actionneur thermique -(31) en conséquence de façon à ouvrir entièrement la première soupape (14) et la deuxième soupape (17), et à faire ainsi passer sensiblement la totalité du fluide de refroidissement par le radiateur (6).