Brevet FR2694337A1 — publié le 19940204

Dispositif de refroidissement comprenant un condenseur pour un moteur thermique L'invention concerne un dispositif de refroidissement d'un moteur thermique, comprenant un condenseur pour un fluide de refroidissement propre à circuler en phase liquide et en phase vapeur, une pompe de circulation du fluide et un vase d'expansion. On connaît un dispositif de ce genre, dans lequel un sépara- teur de phases sépare la phase liquide et la phase vapeur du fluide sortant du moteur, la phase vapeur étant envoyée dans le condenseur pour être condensée et refroidie et la phase liquide étant dirigée vers le vase d'expansion et de là retournant au moteur sans passer par le condenseur. Le fluide refroidi par ce dispositif connu, avant de rentrer dans le moteur, traverse un radiateur de chauffage, au moins quand il est nécessaire en hiver de chauffer l'habitacle du véhicule Lorsque la charge du moteur est forte et que le fluide qui en sort est pratiquement entièrement en phase vapeur, ce fluide est condensé et refroidi dans le condenseur jusqu'à une température qui peut être trop basse pour permettre un chauffage suffisant de l'habitacle. Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient, tout en maintenant la modulation du débit de chaleur cédée par le fluide de refroidissement dans le condenseur en fonction de la charge du moteur. L'invention vise notamment un dispositif du genre défini en introduction, comprenant en outre une vanne thermostatique à trois voies commandée par la température du fluide, fonction- nant entre une première position et une seconde position dans lesquelles, respectivement, le fluide en phase liquide provenant du moteur évite le condenseur, pour les températu- res les plus basses, et traverse celui-ci, pour les tempéra- tures les plus élevées, ladite vanne à trois voies étant une vanne mélangeuse qui permet le passage de fluide en phase vapeur et en phase liquide. La vanne à trois voies permet de faire passer dans le condenseur une fraction du fluide d'autant plus grande que la température de celui-ci est plus élevée Cependant, il reste toujours une fraction du fluide qui ne traverse pas le condenseur, évitant ainsi un refroidissement trop poussé. D'autres caractéristiques, complémentaires ou alternatives, du dispositif selon l'invention sont énoncées ci-après: Il comprend une conduite d'entrée pour amener le fluide sortant du moteur à une entrée du condenseur, une conduite de sortie reliant une sortie du condenseur à une première entrée de la vanne à trois voies, fermée pour les températures les plus basses, une conduite de retour reliant une sortie unique de la vanne à trois voies au moteur, et une conduite de dérivation reliant la conduite d'entrée à une seconde entrée de la vanne à trois voies, fermée pour les températures les plus élevées. La pompe est montée dans la conduite de sortie, en aval de l'embranchement de la première conduite de dérivation. - Il comprend un clapet de dégazage à froid interposé sur la conduite d'entrée, en amont de l'embouchure de la conduite de dérivation, permettant la communication avec le vase d'expan- sion, en vue du dégazage du fluide provenant du moteur, seulement lorsque la température de celui-ci est inférieure à sa température d'ébullition. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels les figures 1, 2 et 3 sont des schémas montrant la configuration d'un dispositif de refroidissement selon l'invention pour différentes températu- res du fluide de refroidissement. Les mêmes éléments sont représentés dans les trois figures, et ils sont désignés par les mêmes numéros de référence. Le dispositif de refroidissement illustré est destiné à refroidir le moteur thermique 1 d'un véhicule automobile Il utilise un fluide de refroidissement qui circule entre le moteur 1 et un condenseur 2 rempli de ce fluide, ce dernier entrant dans le moteur en phase liquide par une entrée 3 et en ressortant, par une sortie 4, le cas échéant au moins partiellement en phase vapeur, en fonction des conditions de fonctionnement du moteur. Une conduite 5 amène le fluide de la sortie 4 à une entrée 6 du condenseur qui débouche dans une chambre d'entrée 7 Après condensation éventuelle dans le condenseur, le fluide en ressort par une sortie 8 débouchant dans une chambre de sortie 9 Une conduite 10 relie la sortie 8 à une première entrée 11 d'une vanne thermostatique à trois voies mélangeuse 12 Une autre conduite 13 relie la sortie unique 14 de la vanne 12 à une pompe de circulation 15 Une conduite 16 ramène le liquide de la pompe 15 à l'entrée 3 du moteur à travers un radiateur de chauffage de l'habitacle 17 Un échangeur eau-huile 18, servant au refroidissement de l'huile de lubrification du moteur 1, est interposé sur une conduite 1-9 qui est branchée en dérivation entre la conduite 16 et la conduite 5 Le débit de fluide produit par la pompe 15 est donc partagé entre une fraction traversant le moteur 1 et une fraction traversant l'échangeur 18. Une conduite 20 part de la conduite 5 et arrive à une seconde entrée 21 de la vanne thermostatique à trois voies Celle-ci comporte un organe d'obturation 22 qui se déplace, en fonction de la température du fluide, entre deux positions extrêmes, à savoir une première position illustrée à la figure 1, dans laquelle il obture l'entrée 11 et une seconde position illustrée à la figure 3, dans laquelle il obture l'entrée 21 pour le fluide en phase liquide tout en permet- tant la pénétration -du fluide en phase vapeur par cette entrée. Lors du démarrage à froid du moteur 1, le fluide de refroi- dissement qui en sort est à basse température, et l'organe d'obturation est dans sa première position obturant l'entrée 11 Le fluide ne peut circuler dans le condenseur et passe en totalité dans la conduite 20 et par l'entrée 21 de la vanne à trois voies Cette position est maintenue, dans l'exemple décrit, jusqu'à une température de 880 C, permettant ainsi un échauffement rapide du moteur. Entre cette température et celle de 950 C, qui correspond à peu près à la température d'ébullition du fluide, l'organe d'obturation 22 est dans une position intermédiaire, comme montré à la figure 2 Une fraction du débit de fluide sortant du moteur, fonction croissante de la température de ce fluide, traverse le condenseur et parvient à la vanne à trois voies par la conduite 10 et l'entrée 11, la fraction restante passant par la conduite 20 et l'entrée 21, ce qui assure une régulation de la température du fluide traversant le radia- teur 17 et entrant dans le moteur. Enfin, lorsque la température est supérieure à 950 C, ce qui correspond à une charge élevée du moteur et à l'arrivée de fluide en phase vapeur au condenseur et à la vanne à trois voies, l'organe d'obturation 22 interdit l'entrée 21 de la vanne au fluide en phase liquide mais permet à du fluide en phase vapeur de pénétrer par celle-ci Ce fluide en phase vapeur se mélange dans la vanne au fluide en phase liquide sortant du condenseur et le réchauffe quelque peu, ce qui permet de conserver pour le radiateur de chauffage 17 une efficacité suffisante. Le dispositif illustré comprend encore un vase d'expansion 23 présentant un volume intérieur variable grâce à une membrane déformable 24, ce volume intérieur contenant du fluide de refroidissement en phase liquide 25 Le vase d'expansion est relié par une conduite de dégazage 26 à un clapet de dégazage à froid 27 monté sur la conduite 5, immédiatement en amont de l'embranchement de la conduite 20, et par une conduite de retour 28 à la conduite 13, ces conduites 26 et 28 étant plus bas que le vase d'expansion Lorsque la température du fluide sortant du moteur est inférieure à 950 C, le clapet 27 est ouvert et permet à l'air qui peut être mélangé à ce fluide de monter par la conduite 26 et de se rassembler en 29 dans le volume intérieur du vase d'expansion, au-dessus du liquide Lorsque la température du fluide est supérieure à 950 C, le clapet 27 se ferme pour interdire le passage de fluide en phase vapeur vers le vase d'expansion. Le dispositif comprend également, de façon connue en soi, un thermocontact 30 placé sur la conduite 13 pour commander en fonction de la température un groupe motoventilateur 31 destiné à accélérer la circulation d'air de refroidissement à travers le condenseur 2, un thermocontact 32 placé sur la conduite 5, près de la sortie 4 du moteur, pour signaler une température anormalement élevée, et un détecteur de niveau de liquide 33 monté sur le fond du vase d'expansion 23 et propre à fournir un signal lorsque celui-ci ne contient pas de liquide, indiquant ainsi que la quantité de fluide dans le circuit de refroidissement est insuffisante. Revendications 1 Dispositif de refroidissement d'un moteur thermique ( 1), comprenant un condenseur ( 2) pour un fluide de refroidisse- ment propre à circuler en phase liquide et en phase vapeur, une pompe ( 15) de circulation du fluide et un vase d'expan- sion ( 23), caractérisé en ce qu'il comprend en outre une vanne thermostatique à trois voies ( 12) commandée par la température du fluide, fonctionnant entre une première position et une seconde position dans lesquelles, respective- ment, le fluide en phase liquide provenant du moteur évite le condenseur, pour les températures les plus basses, et traverse celui-ci, pour les températures les plus élevées, ladite vanne à trois voies étant une vanne mélangeuse qui permet le passage de fluide en phase vapeur et en phase liquide. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une conduite d'entrée ( 5) pour amener le fluide sortant du moteur à une entrée ( 6) du condenseur, une conduite de sortie ( 10) reliant une sortie ( 8) du condenseur à une première entrée ( 11) de la vanne à trois voies, fermée pour les températures les plus basses, une conduite de retour ( 13,16) reliant une sortie unique ( 14) de la vanne à trois voies au moteur, et une conduite de dérivation ( 20) reliant la conduite d'entrée ( 5) à une seconde entrée ( 21) de la vanne à trois voies, fermée pour les températures les plus élevées. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pompe ( 15) est montée dans la conduite de retour ( 13,16), en aval de l'embranchement de la première conduite de dérivation. 4 Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'il comprend un clapet de dégazage à froid ( 27) interposé sur la conduite d'entrée, en amont de l'embouchure de la conduite de dérivation, permettant la communication avec le vase d'expansion ( 23), en vue du dégazage du fluide provenant du moteur, seulement lorsque la température de celui-ci est inférieure à sa température d' ébullition.