Brevet FR2729434A1 — publié le 19960719

L'invention se rapporte à une installation de refroidissement d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, comprenant une soupape thermostatique qui règle les débits du fluide de refroidissement qui circule d'une entrée à une sortie du moteur en passant par un conduit de dérivation et/ou un radiateur et qui est réversible entre un niveau élevé et un bas niveau de réglage de la température du fluide de refroidissement au moyen de signaux qui sont fonction de paramètres du régime du moteur à combustion interne et/ou de paramètres de l'environnement, ainsi qu'un ventilateur associé au radiateur et pouvant être nmis en service ou hors service au moyen d'un circuit. Une installation de refroidissement du type tel que spécifié en préambule fait l'objet d'une demande de brevet DE 44 09 547.3 dont la publication préalable n'a pas été effectuée. Cette installation dans laquelle a lieu un refroidissement orienté selon les nécessités fonctionne normalement au niveau élevé de réglage de la température du fluide de refroidissement. Dans les cas dans lesquels une demande accrue de capacité de refroidissement est escomptée et nécessaire, il se produit une inversion de la soupape thermostatique au bas niveau de réglage de la température du fluide de refroidissement. Le ventilateur associé au radiateur de ce mode d'exécution est mis en service au moyen du circuit lorsqu'a lieu une inversion du niveau élevé au bas niveau de réglage de la soupape thermostatique. La durée de mise en service du ventilateur est de plus limitée par un relais de temporisation. Une autre installation connue de refroidissement d'un moteur à combustion interne comprenant une soupape thermo- statique réversible (EP-B 0 128 365) comprend un circuit séparé d'actionnement d'un ventilateur associé au radiateur. Le ventilateur fonctionne à des paliers différents de capacité en fonction de la température du fluide de refroidissement qui est détectée par un capteur, c'est-à-dire avec une faible capacité pour une basse température et avec une capacité supérieure pour une température élevée du fluide de refroidissement. Lorsque la soupape est inversée et ouverte pour la température supérieure, le branchement du ventilateur est bloqué aux basses températures du fluide de refroidissement afin de ne pas empêcher d'obtenir son ouverture correspondant à l'élévation de la température. L'invention a pour objet de commander le ventilateur d'une installation de refroidissement du type tel que spécifié en préambule de façon qu'il fonctionne de manière correspondant au niveau élevé et au bas niveau de réglage en fonction de la régulation et qu'il facilite l'obtention de la température voulue du fluide de refroidissement et de la capacité de refroidissement exigée en conséquence. Selon une particularité essentielle de l'invention, le circuit du ventilateur comprend un étage de comparaison de la température réelle du fluide de refroidissement avec une consigne fixe, qui émet en cas de dépassement de cette consigne un signal de température qui est envoyé à une entrée d'un opérateur ET dont l'autre entrée reçoit le signal d'inversion de la soupape thermostatique et qui forme le signal de mise en service du ventilateur. Avec ce mode de réalisation, le ventilateur n'est mis en service qu'en présence du signal qui remet la soupape thermostatique au bas niveau de réglage et lorsque la consigne fixe est dépassée. Il est ainsi garanti que l'obtention du niveau élevé de réglage de la soupape thermostatique n'est pas empêchée par la mise en service du ventilateur. Ce circuit permet aussi d'obtenir qu'après inversion au bas niveau de réglage, celui-ci est atteint rapidement, car alors le ventilateur participe à la capacité accrue nécessaire de refroidissement. Suivant un mode avantageux de l'invention, la consigne fixe de l'étage comparateur de température est dans la plage du bas niveau de réglage de la soupape thermostatique. Il est ainsi garanti que le ventilateur contribue aussi à la capacité de refroidissement dans cette plage de réglage dans laquelle la capacité accrue de refroidissement est nécessaire. Il est de plus avantageusement prévu que la consigne corresponde à peu près à la température d'ouverture de la soupape thermostatique réglée au bas niveau. Ainsi, le ventilateur contribue à l'apport et au réglage de la capacité de refroidissement avec ce réglage de la soupape thermostatique. Suivant une autre particularité avantageuse de l'invention, la commande du ventilateur comprend un étage de réglage qui en détermine la capacité en fonction de la température réelle du fluide de refroidissement. Ainsi, le ventilateur a aussi une nature régulatrice au moyen de laquelle il participe au réglage de la température du fluide de refroidissement. Il peut de plus être avantageusement prévu qu'un diagramme caractéristique, dans lequel sont mémorisées les températures du fluide de refroidissement et les capacités correspondantes du ventilateur, soit attribué à l'étage de réglage. Il est ainsi possible d'adapter l'étage de réglage au type de moteur à combustion interne et/ou de l'installation de refroidissement au moyen d'un diagramme caractéristique qui convient. Suivant une autre particularité avantageuse de l'invention, le circuit du ventilateur comprend un autre étage de comparaison de la température réelle du fluide de refroidissement avec une consigne fixe, qui forme un signal de température qui représente un dépassement de cette consigne et qui est envoyé à l'entrée d'un opérateur (NON) - ET dont l'autre entrée de signe négatif reçoit le signal d'inversion de la soupape thermostatique et qui forme un autre signal de mise en service du ventilateur. Ce mode de réalisation permet d'obtenir que le ventilateur est aussi mis en service si nécessaire lorsqu'à la suite d'un niveau atteint de température, la capacité accrue de refroidissement est nécessaire, sans que la soupape thermostatique soit inversée pour être mise dans la basse plage de réglage. Du fait qu'en fonctionnement au niveau élevé de réglage, le ventilateur contribue au refroidissement, il est possible de déterminer de manière avantageuse les dimensions du radiateur. Suivant une autre particularité avantageuse de l'invention, la consigne fixe de l'autre étage comparateur de température est dans la plage du niveau élevé de réglage de la soupape thermostatique. Il est avantageux que la consigne corresponde à la température du fluide de refroidissement à laquelle la soupape thermostatique atteint environ % de sa course d'ouverture. Un mode de réalisation avantageux de l'invention prévoit que la commande du ventilateur comprend un autre étage de réglage qui peut être mis en service par le signal de branchement de l'autre étage de température et qui détermine la capacité du ventilateur en fonction de la température réelle du fluide de refroidissement. Il est aussi avantageux avec ce mode de réalisation qu'un diagramme caractéristique dans lequel sont mémorisées les températures du fluide de refroidissement et les capacités correspondantes du ventilateur soit attribué à l'autre étage de réglage. Il est alors également possible d'adapter l'étage de réglage au type du moteur à combustion interne et/ou de l'ensemble de l'installation de refroidissement par la détermination d'un diagramme caractéristique correspondant. Le dessin représente un circuit de ventilateur destiné à une installation de refroidissement selon l'invention et ayant la forme d'un plan logique. La structure de l'installation de refroidissement non représentée peut correspondre essentiellement à celle représentée et mentionnée de la demande de brevet DE 44 09 547.3. Elle comprend une soupape équipée d'un élément thermostatique de travail. Celui-ci contient une matière expansible, en particulier un mélange de cire, qui subit dans une plage déterminée de température une forte variation de volume et fait ainsi sortir un piston de travail qui ouvre la soupape thermostatique. Celle- ci commande les débits d'un agent de refroidissement qui circule d'une sortie vers une entrée du moteur à combustion interne en passant par un radiateur et/ou un conduit de dérivation. La nature de la matière expansible (du mélange de cire) détermine la température d'ouverture de la soupape à laquelle l'agent de refroidissement commence de passer par le radiateur et donc le réglage du refroidissement débute. En cas de dépassement de la température d'ouverture, la soupape thermostatique exécute une course d'ouverture pour laquelle la section de passage du fluide de refroidissement passant par la radiateur est totalement ouverte et la section de circulation du conduit en dérivation est totalement fermée. La matière expansible est étudiée de manière que la température d'ouverture soit relativement haute, par exemple de 'C, et la course totale d'ouverture soit atteinte à environ 120' C. Il en résulte ainsi un niveau élevé de réglage auquel la température du fluide de refroidissement atteint par exemple 115 C. Pour tenir compte du fait qu'une capacité élevée de refroidissement est nécessaire en fonction de paramètres de service du moteur et/ou de l'environnement, il est prévu que la soupape thermostatique puisse être inversée pour être mise à un bas niveau de réglage. L'élément thermostatique de travail est muni à cette fin d'un dispositif électrique de chauffage qui élève la température de la matière expansible à une valeur supérieure à celle du fluide de refroidissement. Ceci permet d'obtenir que la soupape thermostatique continue de s'ouvrir de manière à faire circuler un débit élevé d'agent de refroidissement par le radiateur. Le renforcement du refroidissement fait alors baisser la température de cet agent. Ceci permet d'obtenir que la soupape thermostatique opère alors à un bas niveau ou dans une basse plage de réglage, c'est-à-dire qu'elle s'ouvre par exemple dès que la température de l'agent de refroidissement atteint 80' C, de manière que la température de ce dernier soit réglée par exemple à 85' C. Le dessin représente quelques paramètres qui provoquent la génération d'un signal déclenchant l'inversion de la soupape thermostatique du niveau élevé au bas niveau de réglage afin de répondre à une demande de l'élévation de la capacité de refroidissement. Ce signal est formé par exemple au moyen d'étages comparateurs (10, 11, 12, 13) qui sont connectés aux entrées d'un opérateur OU (14). L'étage (10) compare la température (Tasp) régnant dans le tuyau d'aspiration à une consigne fixe (Tasp,cons), l'étage (11) comparant un signal de charge (Tc) à une consigne fixe (Tc cons), l'étage (12) comparant la vitesse du véhicule (V) à une consigne (VconS) et l'étage (13) comparant la vitesse du moteur (N) à une consigne (Ncons). Lorsque les valeurs réelles dépassent les consignes, l'opérateur OU (14) transmet chacun des signaux qu'il reçoit à l'entrée d'un opérateur ET (15) qui forme le signal proprement dit qui déclenche le branchement de l'élément chauffant de l'élément thermostatique de travail. Étant donné qu'il est judicieux que l'élément de chauffage de l'élément thermostatique de travail n'entraîne une inversion qu'au-dessus d'une température minimale, l'opérateur ET (15) est connecté à un étage (16) de comparaison de la température de l'agent de refroidissement (Tar) à une consigne de minimum (Tar cons min), qui n'émet un signal qu'en cas de dépassement de la température minimale. Ce n'est que lorsque la température minimale est dépassée que le dépouillement des signaux des étages comparateurs (10, 11, 12,13) provoque le branchement du dispositif de chauffage de l'élément thermostatique de travail. Un ventilateur (17) associé au radiateur non représenté peut être mis en service par un circuit (18) de manière que d'une part il apporte sa contribution à la capacité nécessaire de refroidissement, mais que d'autre part il n'empêche pas que l'agent de refroidissement atteigne la température élevée et donc que le niveau élevé de réglage soit atteint et par ailleurs qu'il favorise une inversion à la basse température de l'agent de refroidissement et donc au bas niveau de réglage. Le circuit de ventilateur comprend un premier étage (19) de comparaison de la température réelle (Tar) avec une première consigne fixe (T ar cons 1) de l'agent de refroidissement, qui envoie un signal de température à l'entrée de l'opérateur ET (20) lors d'un dépassement de cette première consigne. La seconde entrée de l'opérateur ET (20) est connectée à la sortie de l'opérateur OU (24). L'opérateur ET (20) ne forme donc un signal de sortie que lorsque l'un des étages comparateurs (10 à 13) émet un signal qui provoque l'inversion de la soupape thermostatique pour la mettre au bas niveau de réglage. Le signal de l'opérateur Et (20) est exploité en signal de mise en marche du ventilateur (17), de sorte que celui-ci nest mis en service par cette partie de sa commande (18) que lorsqu'un signal d'inversion de la soupape thermostatique la mettant au bas niveau de réglage est présent et que la température réelle (Tar) de l'agent de refroidissement a dépassé la consigne fixe (Tar consl)- Un étage de réglage (21) associé au ventilateur (17) comprend un diagramme caractéristique dans lequel sont mémorisées les capacités du ventilateur associées aux températures de l'agent de refroidissement, par exemple sous forme de vitesse correspondante de sa rotation. Cet étage de réglage (21) reçoit le signal de la température réelle (Tar) de l'agent de refroidissement de manière qu'il affecte à cette température un signal qui correspond à la vitesse et donc à la capacité du ventilateur. Ce signal de capacité est transmis par un interrupteur (22) au ventilateur (17). L'interrupteur (22) ne transmet ce signal de capacité au ventilateur (17) que lorsqu'il est fermé par le signal de l'opérateur ET (20), c'est-à-dire uniquement lorsqu'est présent un signal d'inversion de la soupape thermostatique au bas niveau de réglage et qu'en même temps la température réelle (Tar) de l'agent de refroidissement a dépassé la consigne fixe (Tar cons)- Le ventilateur (17) contribue donc à la capacité globale de refroidissement pour permettre d'atteindre rapidement le bas niveau de réglage et la capacité nécessaire de refroidissement pendant que ce bas niveau de réglage subsiste. La consigne fixe (Tar consl) de la température de l'agent de refroidissement est pas conséquent fixée à une valeur qui correspond approxima- tivement à la température d'ouverture de la soupape lors du chauffage de l'élément thermostatique de travail, c'est-à-dire qui est d'un ordre de grandeur de 80' à 85' C. Le circuit (18) du ventilateur comprend un second étage (23) de comparaison de la température réelle (Tar) de l'agent de refroidissement avec une autre consigne fixe (Tarcons2), qui envoie un signal à un opérateur (NON) ET (24) en cas de dépassement. La sortie de l'opérateur OU (14) est connectée à la seconde entrée de signe négatif de l'opérateur (NON) ET (24). Cet opérateur (24) n'émet donc à sa sortie un signal qu'en l'absence d'un signal provoquant l'inversion de la soupape thermostatique au bas niveau de réglage et que lorsque l'étage comparateur (23) délivre simultanément un signal. Le signal de l'opérateur (NON) ET (24) est également exploité pour la mise en service du ventilateur (17). Un second étage de réglage (25), dans lequel sont mémorisées les capacités du ventilateur associées aux tem- pératures de l'agent de refroidissement, est monté en amont du ventilateur (17). L'étage de réglage (25) reçoit un signal de la température réelle (Tar) de l'agent de refroidissement, de sorte qu'il émet alors en fonction de ce signal de température un signal qui prescrit la capacité du ventilateur (17) en particulier au moyen de sa vitesse de rotation. Un interrupteur (26) disposé entre l'étage de réglage (25) et le ventilateur (17) se ferme lorsque la sortie de l'opérateur (NON) ET (24) émet un signal. La mise en service du ventilateur (17) avec une capacité qui correspond à celle de l'étage de réglage (25) n'a donc lieu que lorsque la température de l'agent de refroidissement a dépassé la consigne fixe (Tar cons2) et que simultanément aucun signal d'inversion de la soupape thermostatique au bas niveau de réglage n'est présent. L'étage de réglage (25) ne met donc en marche le ventilateur (17) que lorsque la soupape thermostatique est réglée au niveau élevé et donc qu'une température élevée de l'agent de refroidissement est réglée. Donc, lorsqu'une température élevée de l'agent de refroidissement, par exemple de 115' C, est réglée, la consigne (Tar cons2) de l'étage comparateur (23) peut être fixée par exemple à 110 C. La capacité de refroidissement du ventilateur (17) ne contribue dans ce cas qu'au réglage à la température élevée de l'agent de refroidissement. Il est prévu, suivant une variante de réalisation, que le ventilateur (17) ne soit pas commandé par un moteur électrique, mais par le moteur à combustion interne lui-même et alors un accouplement à liquide réglable par son taux de remplissage est disposé entre le ventilateur (17) et ce moteur. Un mode de réalisation simplifié prévoit que les étages de réglage (21) et/ou (25) sont supprimés. Dans ce cas, le ventilateur (17) est mis en service directement par le signal de l'opérateur ET (20) ou de l'opérateur (NON) ET (24) et fonctionne alors suivant un programme prescrit de la variation de la vitesse de rotation ou aussi à vitesse constante. Une autre variante de réalisation prévoit un étage commun de réglage dont le signal déterminant la capacité de ventilateur (17) est transmis à celui-ci soit par l'opérateur (NON) ET (24), soit par l'opérateur ET (20). Cette transmission peut éventuellement être effectuée au moyen d'un amplificateur monté en aval. Suivant une autre variante de réalisation, les sorties de l'opérateur (NON) ET (24) et de l'opérateur ET (20) sont combinées logiquement par un opérateur OU. Cet opérateur OU est monté en aval d'un étage de réglage et, en présence d'un signal à sa sortie, il active l'étage de réglage qui envoie au ventilateur (17) un signal de capacité qui est fonction de la température réelle (Tar). Ce mode de réalisation ne nécessite aussi qu'un seul étage de réglage. REVENDICATIONS 1. Installation de refroidissement d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, comprenant une soupape thermostatique qui règle les débits de l'agent de refroidissement circulant d'une sortie à une entrée du moteur en passant par un conduit de dérivation et/ou par un radiateur et qui est réversible au moyen de signaux qui sont fonction de paramètres de service du moteur à combustion interne et/ou de l'environnement pour être mise d'un niveau élevé à un bas niveau de réglage de la température de l'agent de refroidissement, ainsi qu'un ventilateur associé au radiateur et mis en service par un circuit, caractérisée en ce que le circuit (18) du ventilateur comprend un étage (19) de comparaison de la température réelle (Tar) de l'agent de refroidissement avec une consigne fixe (Tar cons),.qui forme en cas de dépassement de cette consigne un signal de température qui est envoyé à une entrée d'un opérateur ET (20) dont l'autre entrée reçoit le signal d'inversion de la soupape et qui forme un signal de mise en service du ventilateur (17). 2. Installation de refroidissement selon la revendication 1, caractérisée en ce que la consigne fixe (Tar cons) de l'étage comparateur de température (19) est située dans la plage du bas niveau de réglage de la soupape thermostatique. 3. Installation de refroidissement selon la revendication 2, caractérisée en ce que la consigne fixe (Tar consi) correspond approximativement à la température d'ouverture de la soupape thermostatique réglée au bas niveau. 4. Installation de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la commande (18) du ventilateur comprend un étage de réglage (21) qui détermine sa capacité en fonction de la température réelle (Tar) de l'agent de refroidissement. 5. Installation de refroidissement selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'étage de réglage (21) comprend un diagramme caractéristique dans lequel sont mémorisées les températures de l'agent de refroidissement et les capacités correspondantes du ventilateur. 6. Installation de refroidissement selon l'une quelconque des revendications là 5, caractérisée en ce que le circuit (18) du ventilateur comprend un autre étage (23) de comparaison de la température réelle (T ar) de l'agent de refroidissement avec une consigne fixe (Tar cons 2), qui forme un signal de température représentant un dépassement de la consigne et envoyé à une entrée d'un opérateur (NON) ET (24) dont l'autre entrée de signe négatif reçoit le signal d'inversion de la soupape thermostatique et qui forme un autre signal de mise en service du ventilateur (7). 7. Installation de refroidissement selon la revendication 6, caractérisée en ce que la consigne fixe (Tar cons 2) se trouve dans la plage du niveau élevé de réglage de la soupape thermostatique. 8. Installation de refroidissement selon la revendication 7, caractérisée en ce que la consigne fixe (Tar cons2) correspond à la température de l'agent de refroidissement à laquelle la soupape thermostatique atteint à peu près 75 % de sa course d'ouverture. 9. Installation de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 6 à 8 caractérisée en ce que la commande (18) du ventilateur comprend un autre étage de réglage (25) qui est activable par le signal de l'autre étage comparateur de température (23) mettant en service le ventilateur et qui détermine la capacité de ce dernier en fonction de la température réelle (Tar) de l'agent de refroidissement. 10. Installation de refroidissement selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'autre étage de réglage (25) comprend un diagramme caractéristique dans lequel sont mémorisées les températures de l'agent de refroidissement et les capacités correspondantes du ventilateur.