Brevet FR2734324A1 — publié le 19961122

Dispositif de refroidissement de l'air de suralimentation d'un moteur thermique L'invention concerne un dispositif de commande de la température de l'air de suralimentation d'un moteur thermique, notamment d'un moteur d'entraînement de véhicule, comprenant un premier échangeur de chaleur de refroidissement interposé entre un compresseur d'air de suralimentation et l'entrée d'air du moteur, et des moyens de commutation propres à diriger la totalité de l'air provenant du compresseur, en fonction de sa temperature, soit vers le premier échangeur de chaleur, soit directement vers l'entrée du moteur à travers une conduite de dérivation. Le compresseur d'air de suralimentation, qui est habituellement un turbocompresseur entraîné par les gaz d'échappement du moteur thermique, porte l'air à une température qui dépend de celle des gaz d'échappement, et par conséquent de la charge du moteur. La température de l'air de suralimentation à l'entrée du moteur ne doit par dépasser un seuil prédéterminé, sous peine d'endommager le moteur. Le premier échangeur de chaleur permet de refroidir l'air de façon que sa température à l'entrée du moteur soit dans tous les cas inférieure à ce seuil. Par ailleurs, pour un fonctionnement optimal du moteur, il est souhaitable que l'air de suralimentation n'y pénètre pas à une température trop basse, par exemple inférieure à 30 C, ce qui conduirait à la production de fumées blanches polluantes.Les moyens de commutation et la conduite de dérivation permettent à l'air de ne pas traverser le premier échangeur de chaleur lorsque le rôle de celui-ci n'est pas nécessaire. L'inconvénient des moyens de commutation est que leur fonctionnement entraîne un abaissement brusque de la température de l'air de suralimentation à l'entrée du moteur, lorsqu'ils envoient dans le premier échangeur de chaleur l'air qui passait précédemment par la conduite de dérivation, ce qui est également åéfavorable à un fonctionnement optimal du moteur. Le but de l'invention est de remédier au moins en partie à cet inconvénient. Par ailleurs, au début du fonctionnement du moteur, l'air de suralimentation sort du turbocompresseur pratiquement à la température ambiante, qui peut être insuffisante pour un fonctionnement optimal. I1 peut alors être avantageux d'accélérer son échauffement par échange de chaleur avec un fluide caloporteur lui-même réchauffé au contact du moteur. L'invention vise notamment un dispositif du genre défini en introduction, et prévoit qu'il comprend en outre un second échangeur de chaleur placé en amont desdits moyens de commutation et propre à modifier de façon notable la température de l'air entre la sortie du compresseur et les moyens de commutation. I1 résulte de la présence du second échangeur de chaleur que, lorsque la température de l'air sortant du compresseur atteint la valeur limite admise à ltentrée du moteur, la température de l'air circulant dans la conduite de dérivation, refroidi par le second échangeur de chaleur, est inférieure à ce seuil. La température à la sortie du compresseur peut donc encore augmenter avant que la commutation vers le premier échangeur de chaleur soit nécessaire. La fréquence de telles commutations est ainsi réduite, ce qui limite les perturbations correspondantes pour le moteur. D'autres caractéristiques, complémentaires ou alternatives, de l'invention sont énoncées ci-aDrès : - Le second échangeur de chaleur est propre à transférer de la chaleur entre l'air de suralimentation et un liquide de refroidissement. - Ledit liquide de refroidissement circule dans un circuit qui sert également au refroidissement åu moteur thermique. - Le second échangeur de chaleur est propre à refroidir l'air de suralimentation. - Le second échangeur de chaleur est propre à réchauffer l'air de suralimentation lorsque sa température d'entrée est voisine de la température ordinaire. - Les moyens de commutation opèrent la commutation du premier échangeur de chaleur à la conduite de dérivation lorsque la température de l'air sortant du second échangeur de chaleur atteint un seuil prédéterminé. - Les moyens de commutation comprennent une vanne thermosta- tique à trois voies. - Le compresseur est un turbocompresseur entraîné par les gaz d'échappement du moteur thermique. - Le second échangeur de chaleur possède une capacité de refroidissement plus faible que le premier échangeur de chaleur. Les caractéristiques ec avantages de l'invention seront exposés plus en détail dans la description ci-après, en se référant au dessin annexé, sur lequel la figure unique représente schématiquement un groupe moteur d'un véhicule automobile comprenant un dispositif selon l'invention. Le groupe moteur représenté comprend un moteur thermique 1 associé à un collecteur d'admission 2 à partir duquel le mélange air-carburant est introduit dans les chambres de combustion des cylindres, et à un collecteur d'échappement 3 dans lequel se rassemblent les gaz d'échappement provenant de ces mêmes chambres. Une buse 1 entoure un ventilateur entraîne par le moteur 1 et canalise un courant d'air atmosphérique produit par ce ventilateur de façon qu'il traverse successivement deux radiateurs 5 et 6, dont le second fait partie d'un circuit de liquide de refroidissement du moteur 1 qui ntest pas davantage représenté.Le collecteur d'échappement 3 est relié à la partie turbine 7 d'un turbocompresseur 8, dans laquelle les gaz d'échappement entraînent une turbine avant de pénétrer dans une tubulure d'échappement 9. La partie compresseur 10 du turbocompresseur aspire un courant d'air atmosphérique 11 ec envoie cet air comprimé, et réchauffe par les gaz d'échappement, dans une tubulure 12 suivie dtun radiateur de refroisissement 13. La sortie de ce radiateur communique avec deux autres tubulures 14 et 15, selon la position d'un volet 16 associé à un organe de commande 17 sensible à la température de l'air entrant dans le moteur par le collecteur d'admission 2. Lorsque cette température est basse, le volet 16 obture ltentrée de la conduite 14.L'air emprunte donc la conduite 15 qui l'amène au collecteur d'admission 2 par l'intermédiaire d'un raccord en T 18. Lorsque la température de l'air est élevée, le volet 16 obture l'entrée de la conduite 15, et la conduite 14 amène l'air à travers le radiateur 5, puis de là au raccord 18 par l'intermédiaire d'une conduite 19. De façon connue, la vanne thermostatique constituée par le volet 16 et ltorgane de commande 17 peut réaliser la commutation dans un sens et dans l'autre à des températures diffe- rentes. Avantageusement, le radiateur 13 est interpose sur une branche particulière du circuit de liquide de refroidissement du moteur, de façon à transférer de la chaleur de l'air de suralimentation à ce liauide. De plus, lorsque l'air de suralimentation, au début du fonctionnement du moteur, sort du turbocompresseur à une température plus basse que celle du liquide de refroidissement, le transfert s'effectue en sens inverse pour accélérer le réchauffement de l'air, qui à ce moment ne traverse pas le radiateur 5, de facon à obtenir plus rapidement des conditions de fonctionnement optimales du moteur. Des moyens de réglage du débit de liquide traversant le radiateur 13 peuvent également être prévus pour optimiser l'échange de chaleur entre ce liquide et l'air de suralimentation. Revendications 1. Dispositif de commande de la température de l'air de suralimentation d'un moteur thermique, notamment d'un moteur (1) d'entraînement de véhicule, comprenant un premier echan- geur de chaleur de refroidissement (5) interposé entre un compresseur d'air de suralimentation (8) et ltentrée d'air (2) du moteur, et des moyens de commutation (16, 17) propres à diriger la totalité de l'air provenant du compresseur, en fonction de sa température, soit vers le premier échangeur de chaleur (5), soit åirectement vers ltentrée du moteur à travers une conduite de dérivation (15), caractérisé en ce qu'il comprend en outre un second échangeur de chaleur (13) placé en amont desdits moyens de commutation et propre à modifier de façon notable la température de l'air entre la sortie du compresseur et les moyens de commutation. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier échangeur de chaleur est propre à transférer de la chaleur de l'air de suralimentation à un courant d'air atmosphérique qui traverse cet échangeur. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le second échangeur de chaleur est propre à transférer de la chaleur entre l'air de suralimentation et un liquide de refroidissement. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit liquide de refroidissement circule dans un circuit qui sert également au refroicissement du moteur thermique. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second échangeur de chaleur est propre à refroidir l'air de suralimentation. 6. Dispositif selon 'tune des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second échangeur de chaleur est propre à réchauffer l'air de suralimentation lorsque sa température d'entrée est voisine de la température ordinaire. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de commutation opèrent la commutation du premier échangeur de chaleur à la conduite de dérivation lorsque la température de l'air sortant du second échangeur de chaleur atteint un seuil prédéterminé. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de commutation comprennent une vanne thermostatique à trois voies. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le compresseur est un turbocompresseur entraîné par les gaz d'échappement du moteur thermique. 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second échangeur de chaleur possède une capacité de refroidissement nlus faible que le Dremier échangeur de chaleur.