Brevet FR2722839A1 — publié le 19960126

DISPOSITIF POUR METTRE UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE A UNE TEMPERATURE COMPATIBLE AVEC UN FONCTIONNEMENT INTENSIF On sait que les moteurs à combustion interne ne peuvent fonctionner convenablement que lorsqu'ils sont à une température minimum. Cette température est globale pour l'ensemble du moteur car il s'agit de la température générale de toutes les parties qui composent le moteur et non de la température de tel ou tel organe. En effet, le principe lui-même de fonctionnement repose sur l'explosion d'un mélange carburant-comburant, obtenue soit par allumage, soit par compression. I1 est évident que ces explosions qui se produisent pour chaque ensemble cylindre-piston provoquent des élévations de température d'autant plus importantes qu'elles sont nombreuses et répétées. Autement dit, plus le moteur "tourne" vite et plus le nombre d'explosions est grand puisqu'à régime élevé, un moteur moderne "tourne" selon un nombre de tours de l'ordre de plusieurs milliers par minute. Le fonctionnement intensif d'un moteur ne peut donc être assuré que si l'ensemble de ses organes est à une température optimum : à froid, l'ensemble du moteur ne peut pas se dilater suffisamment vite pour éviter des chocs thermiques et des différences de températures pouvant entrainer des dégâts importants. Or, certains véhicules doivent être mis en action très rapidement : véhicules de secours, de lutte contre l'incendie, de transport de blessés, etc. D'autres sont utilisés dans des conditions climatiques très rigoureuses qui peuvent aller jusqu'à empêcher radicalement le démarrage du moteur. La mise en route des moteurs à l'avance et à toutes fins utiles (système "haut le pied") ne peut pas être adopté couramment en raison du prix du carburant, de l'usure des moteurs, des problèmes de pollution et des conditions d'emploi (garages de maisons particulières par exemple). I1 faut donc recourir à des systèmes de chauffage indépendants du fonctionnement du moteur et, pourtant, reproduisant les conditions naturelles de température afin que l'ensemble du moteur soit à la bonne température ainsi que les fluides de refroidissement et de lubrification eau et huile. Pour cela, on a déjà pensé à utiliser des organes de chauffage extérieurs, mis en communication avec le système de refroidissement. Cependant, les solutions connues ne donnent pas satisfaction. L'une d'elles, par exemple, consiste à percer un trou dans une partie souple de la tubulure de circulation d'eau pour y engager une résistance chauffante électrique bloquée au moyen d'un écrou et d'une rondelle d'appui. On comprend que le percement d'un trou est une opération délicate car il doit être assez bien calibré trop petit il complique l'introduction de la résistance électrique, trop grand il empêche la bonne assise de la rondelle d'appui. De toutes façons, même lorsqu'un tel montage est réalisé, il porte en soi deux inconvénients majeurs 1- le trou percé ne peut jamais être obturé de manière réellement étanche car la rondelle d'appui reste à l'extérieur (elle est nécessairement plus étendue que le trou) alors que la partie intérieure portant la résistance est nécessairement moins étendue que le trou. Le serrage de l'écrou sur un pas de vis solidaire de la partie intérieure ne peut appliquer complètement la rondelle sur la partie souple de la tubulure, ce qui provoque des fuites d'eau. 2- La résistance électrique est très proche des parois de la partie souple de la tubulure et le chauffage de l'eau qui résulte du fonctionnement de la résistance est intense dans toute la zone qui entoure la résistance, précisément à l'endroit le plus vulnérable à ce chauffage. En effet, la partie souple de la tubulure est réalisée en un produit élastomère armé qui se dessêche et dont les qualités se dégradent rapidement avec l'élévation de température, ce qui conduit à une perte d'étanchéité grave, soit par déchirure, soit par décollement de la tubulure primitivement appliquée fortement sur des embouts en métal rigide qu'elle relie. I1 est d'autant plus dangereux d'appliquer ces contraintes sur une partie souple de la tubulure que sa présence est jutifiée par le fait qu'elle relie des parties rigides entre lesquelles se produisent des mouvements relatifs lors du fonctionnement du moteur et de l'usage du véhicule. Pour que la partie souple de la tubulure puisse jouer convenablement son rôle de raccord flexible, il faut la préserver au maximum et ne lui appliquer ni perçage, ni température élevée et ne pas lui faire jouer un rôle de support pour des organes lourds, rigides et ballants. La présente invention remédie à ces inconvénients en permettant le préchauffage des moteurs sans aucune action négative sur une partie souple de la tubulure de refroidissement. A cette fin, 1'invention a pour objet un dispositif pour le chauffage et le maintien en température d'un moteur à combustion interne, du type comprenant un élément chauffant placé dans une tubulure destinée à un liquide de refroidissement tel que de l'eau, caractérisé en ce qu'il est constitué par une pièce rigide ayant une partie intérieure tubulaire présentant un coude de part et d'autre duquel se trouvent deux branches destinées à recevoir chacune un manchon flexible devant raccorder ladite pièce à la tubulure, le coude présentant un embout extérieur creux qui communique avec la partie intérieure de la pièce et qui doit recevoir l'élément chauffant, des moyens étant prévus pour fixer ledit élément chauffant à l'embout creux. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - l'axe de l'embout coïncide avec celui de l'une des branches de la pièce; - l'élément chauffant est rectiligne; - la pièce est munie d'au moins un organe destiné à son maintien; - la pièce est munie d'un support pour un composant électrique faisant partie d'un circuit d'alimentation électrique de l'élément chauffant, en particulier un thermostat; - le dispositif étant disposé sur un véhicule, il comprend un circuit électrique d'alimentation dont une partie est embarquée et une autre fixe, la partie embarquée comportant une prise avec laquelle doit coopérer un connecteur amovible prévu à l'extrémité d'un conducteur souple relié par tous moyens connus à une source d'alimentation fixe; - la partie embarquée du circuit électrique comprend un avertisseur d'alarme associé à un circuit d'alimentation d'un démarreur du moteur. L'invention sera mieux comprise par la description détaillée ci-après faite en référence au dessin annexé. Bien entendu, la description et le dessin ne sont donnés qu'à titre d'exemple indicatif et non limitatif. La figure 1 est une vue schématique en perspective montrant un moteur conforme à l'état de la technique. La figure 2 est une vue schématique en perspective avec coupe partielle d'un dispositif conforme à l'invention. La figure 3 est une vue schématique en perspective montrant un moteur équipé d'un dispositif conforme à l'invention. La figure 4 est une vue schématique montrant de manière plus détaillée un dispositif conforme à l'invention, tel qu'il est représenté sur la figure 2. La figure 5 est un schéma complet d'un véhicule équipé conformément à l'invention. En se reportant à la figure 1, on voit un moteur de type connu qui comprend essentiellement un bloc moteur A et ses différents composants et accessoires qu'il est inutile de décrire en détail car ils sont bien connus de l'homme de métier. Le bloc moteur A comprend un circuit de lubrification par huile et un circuit de refroidissement par eau, circuits qui sont complexes et bien connus en euxmêmes. On se contentera de rappeler que le circuit de refroidissement par eau comprend d'une part un radiateur B refroidi au moyen d'un puissant flux d'air généré par un ventilateur C, et d'autre part une tubulure D dite "d'entrée" d'eau et une tubulure E dite "de sortie" d'eau. L'eau quitte le radiateur B à sa partie inférieure pour pénétrer dans le circuit du bloc moteur A et quitte le bloc moteur A à sa partie supérieure pour pénétrer par le haut dans le radiateur B où elle se refroidit avant de reprendre le même trajet en circuit fermé. Comme il se produit des mouvements relatifs entre le bloc moteur A et le radiateur B, les tubulure D et E sont flexibles. Elles sont généralement réalisées en élastomère armé et sont suffisamment résistantes pour supporter pendant longtemps, à la fois les contraintes thermiques et les contraintes mécaniques provoquées par le fonctionnement du moteur et l'usage du véhicule qu'il propulse. Conformément à l'invention, on conserve toutes les caractéristiques mécaniques et thermiques voulues par le constructeur puisque l'on ne provoque aucun affaiblissement des pièces en présence. On intercale un ensemble que l'on va décrire maintenant et qui comprend une pièce tubulaire rigide 1, présentant deux branches 2 et 3 situées de part et d'autre d'un coude 4, de sorte que ces deux branches 2 et 3 font entre elles un angle de 90 et que leurs extrémités ouvertes 5 et 6 sont dans deux plans perpendiculaires. Au voisinage du coude 4, se trouve un embout cylindrique 7 constituant un passage communiquant avec la partie intérieure tubulaire de la pièce 1 et présentant une entrée taraudée 8. Dans l'embout 7, on engage une résistance électrique (ou "bougie chauffante") 9 munie d'une tête 10, par exemple à six pans, et d'une partie filetée 11. La résistance électrique 9 est engagée dans l'embout 7 et sa partie filetée 11 est vissée dans l'entrée taraudée 8. La résistance électrique 9 étant rectiligne, elle s'étend sans contact aucun dans la branche 2 de la pièce 1. La pièce 1 peut présenter des pattes 12 destinées à la maintenir en place. La tête 10 comprend des organes de raccordement (non représentés) pour des fils électriques d'alimentation 15, 16 et 17 reliés à une source d'alimentation, ainsi que cela sera décrit plus loin. Pour intercaler la pièce 1 sur la tubulure d'entrée existante D, on coupe celle-ci perpendiculairement à elle-même dans sa partie centrale, en deux endroits séparés d'une distance un peu inférieure à celle qui sépare les deux extrémités 5 et 6 de la pièce 1. Cette opération doit se faire après avoir ouvert le robinet (non représenté) qui se trouve généralement à la partie inférieure du radiateur B afin de vidanger le circuit de refroidissement. La coupure de la tubulure D est d'exécution simple et ne nécessite aucune précision puisqu'il suffit d'un simple outil coupant. Après avoir coupé la tubulure D, on présente la pièce 1 et l'on engage sur les branches 2 et 3 les parties restantes de la tubulure D, à savoir deux manchons D1 et D2 restés fixés respectivement au radiateur D et au bloc moteur A. On fixe l'extrémité libre des manchons D1 et D2 sur les branches 2 et 3 au moyen de colliers F de type connu et très répandus dans le commerce. Dans la pratique, il est plus simple de déposer la tubulure flexible D, de la couper, de fixer les manchons D1 et D2 à la pièce 1 puis de remonter le tout en fixant les manchons D1 et D2 au radiateur B et au bloc moteur A. Qulle que soit la méthode utilisée, on reconstitue ainsi une tubulure d'entrée complète, continue et étanche, dans laquelle la résistance électrique 9 s'étend de manière rectiligne, bien écartée des parois de la branche 2, fixée rigidement et de manière parfaitement étanche. On ferme le robinet du radiateur B préalablement ouvert, on ajoute en quantité voulue du liquide de refroidissement préconisé par le constructeur du moteur A, généralement de l'eau, et l'on effectue les branchements voulus pour que la résistance 9 soit alimentée en courant électrique et chauffe l'eau dans laquelle elle baigne. Par convexion, l'eau chaude s'élève dans la branche 3 et passe par le manchon de tubulure D2 puis dans l'ensemble du circuit, remplécée par de l'eau froide qui arrive par le manchon de tubulure D1 et la branche 2. Ainsi, progressivement, toute la masse d'eau du circuit de refroidissement est chauffée et, par conduction, l'eau élève la température du moteur dans son ensemble. A noter que l'eau chauffée parcourant tout le circuit du moteur, elle passe aussi par un échangeur de température G dont un circuit reçoit l'eau de refroidissement et l'autre l'huile de lubrification du moteur A. L'huile aussi est par conséquent chauffée et, par convection, toute l'huile du circuit est chauffée et chauffe par conduction les parois du circuit et les pièces proches. On remarque que les manchons D1 et D2 de tubulure flexible continuent de jouer leur rôle qui est de permettre les mouvements relatifs entre le moteur A et le radiateur B. Sur la figure 3, on a schématisé par un seul fil 18 les liaisons électriques entre la résistance 9 et une prise de courant 20 fixée sur le véhicule entraîné par le moteur A. Un câble 21 muni de deux fiches mâles 22 et 23 relie la prise 20 à une autre prise fixe 24 raccordée au secteur. La résistance 9 est alimentée quand les fiches 23 et 22 sont branchées dans les prises 24 et 20. Sur la figure 4, on voit que le fil 15 passe par un thermostat 30 avant d'aboutir à la prise 20, montage qui est à la portée de l'homme de métier et qui permet de réguler l'alimentation électrique de la résistance 9 en fonction de la température de l'eau circulant dans la branche 3. Le montage peut différer un peu selon le type de thermostat choisi. Ici, on a retenu le cas où le thermostat 30 est fixé par une patte 31 à la pièce 1, afin de recueillir l'indication de la température de l'eau grâce à la conduction du métal dont est fait la pièce 1. Sur la figure 5, on voit un schéma électrique plus complet, permettant d'éviter le démarrage du véhicule avant d'avoir retiré la fiche 22 de la prise embarquée 20. Sur cette figure, on voit que la batterie traditionnelle H est reliée à un relai I par un fil J sur lequel est intercalé un interrupteur K constitué, généralement, par la clef de contact. Le relai I assure l'alimentation du démarreur L et permet la mise en marche du moteur A. Si la fiche 22 est engagée dans la prise 20 du véhicule, le démarrage de celui-ci provoquera une forte traction sur le câble 21 et un possible arrachement de la prise 20 ou de la prise 24, à moins que la fiche 23 soit brusquement extraite de la prise 24, auquel cas le véhicule traînera derrière lui le câble 21 resté relié par la fiche 22. Avant de mettre le moteur en marche, il faut donc retirer la fiche 22. Pour éviter ces accidents qui peuvent avoir des conséquences graves, un avertisseur 35, sonore et/ou lumineux, est placé sur le véhicule, de telle manière que le conducteur puisse l'entendre à coup sûr. L'avertisseur 35 est relié au relai I de telle sorte que la fermeture de l'interrupteur K, c'est-à-dire la manoeuvre de la clef de contact, ne provoque pas la mise en marche du démarreur L, mais déclenche l'avertisseur 35 et ce n'est qu'après avoir retiré la fiche 22 que l'on peut faire démarrer le moteur A. On peut, en effet, recommencer la manoeuvre de la clef de contact, ce qui équivaut à la fermeture de l'interrupteur K, et le démarreur L fonctionne normalement. Le moteur A étant à une température compatible avec son fonctionnement à haut régime, il est possible d'utiliser le véhicule immédiatement, sans précautions particulières. On observe sur la figure 5, que l'axe x de la résistance électrique 9 est confondu avec l'axe de la branche 2, ce qui est une disposition judicieuse, garante que la résistance 9 est équidistante des parois de la branche 2 et qu'en étant placée au centre géométrique de la tubulure, l'eau l'entoure symétriquement de tous côtés. L'invention est particulièrement utile pour les véhicules de sécurité, susceptibles d'usage inopiné véhicules de secours, ambulances, voitures de police, véhicules militaires, etc. Mais elle est également utile pour tous les véhicules des pays à conditions climatiques sévères; Pour les véhicules équipés d'un turbo, elle permet le graissage immédiat de celui-ci. Pour les véhicules à moteur Diesel équipés d'un filtre à gazole avec réchauffeur, l'eau qui circule dans celui-ci étant préchauffée, on n'a plus à craindre les problèmes liés au froid : formation de paraffine dans le gazole par exemple puisque dès le démarrage du moteur le gazole est à bonne température été comme hiver. Le fait que le moteur soit à sa température de fonctionnement a pour conséquence que le chauffage est immédiatement disponible et, donc, le dégivrage des vitres. Des essais ont montré qu'en réglant le thermostat à 60 C, l'eau est à 50 C à 50 C 5 C après une heure de fonctionnement, l'huile quant à elle étant à 30 C environ. REVENDICATIONS 1- Dispositif pour le chauffage et le maintien en température d'un moteur à combustion interne, du type comprenant un élément chauffant placé dans une tubulure destinée à un liquide de refroidissement tel que de l'eau, caractérisé en ce au'il est constitué par une pièce rigide (1) ayant une partie intérieure tubulaire présentant un coude (4) de part et d'autre duquel se trouvent deux branches (2 et 3) destinées à recevoir chacune un manchon flexible (D1-D2) devant raccorder ladite pièce (1) à la tubulure (D), le coude (4) présentant un embout extérieur creux (7) qui communique avec la partie intérieure de la pièce (1) et qui doit recevoir l'élément chauffant (9), des moyens (8-10-11) étant prévus pour fixer ledit élément chauffant (9) à l'embout creux (7). 2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe (x) de l'embout (7) coïncide avec celui de l'une des branches (2) de la pièce (1). 3- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément chauffant (9) est rectiligne. 4- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce (1) est munie d'au moins un organe (12) destiné à son maintien. 5- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce (1) est munie d'un support pour un composant électrique faisant partie d'un circuit d'alimentation électrique de l'élément chauffant (9), en particulier un thermostat (30). 6- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'étant disposé sur un véhicule, il comprend un circuit électrique d'alimentation dont une partie est embarquée et une autre fixe, la partie embarquée comportant une prise (20) avec laquelle doit coopérer un connecteur amovible (22) prévu à l'extrémité d'un conducteur souple (21) relié par tous moyens connus à une source d'alimentation fixe; 7- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la partie embarquée du circuit électrique comprend un avertisseur d'alarme (35) associé à un circuit d'alimentation (H-I-J-K) d'un démarreur (L) du moteur (A).