Brevet FR2744398A1 — publié le 19970808

L'invention concerne un véhicule automobile muni d'un alternateur à refroidissement liquide. L'invention concerne plus particulièrement un véhicule automobile, du type comportant un moteur à combustion interne et un alternateur à refroidissement liquide, du type dans lequel un circuit de circulation de liquide permet de refroidir le moteur et l'alternateur et permet de réchauffer un échangeur air-liquide destiné au chauffage de l'habitacle du véhicule. Un axe majeur de l'évolution dans la conception des véhicules automobiles actuels consiste à apporter aux utilisateurs du véhicule un confort maximal. Un autre axe majeur auquel doivent faire face les constructeurs est la réduction des émissions polluantes émises par le moteur à combustion interne du véhicule. L'objet de la présente invention est donc, pour une part, d'apporter une solution au problème du chauffage de l'habitacle du véhicule, notamment en hiver, dans le but d'obtenir une montée en température la plus rapide possible. D'autre part, I'invention a aussi pour objet de permettre une montée en température du moteur au démarrage qui soit la plus rapide possible afin que le moteur atteigne ses conditions optimales de fonctionnement pour lesquelles la combustion du mélange de carburant par le moteur se fait avec une émission de substances polluantes la plus faible possible. Dans ce but, I'invention propose un véhicule automobile du type vu précédemment, caractérisé en ce que pour fournir un surcroît d'énergie calorifique, I'alternateur est commandé pour débiter un surcroît de courant électrique dans au moins une résistance chauffante agencée dans une branche du circuit de liquide qui alimente l'échangeur, en amont de l'échangeur, et/ou dans le circuit d'air de l'échangeur, et en ce qu'un surcroît d'énergie dissipée sous forme de chaleur dans l'alternateur, correspondant au surcroît de courant électrique fourni à la résistance chauffante, est récupéré par le circuit de circulation de liquide et est destiné à réchauffer le liquide. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - I'alternateur est interposé dans la branche du circuit de circulation de liquide qui alimente l'échangeur, en amont de I'échangeur, et le surcroît d'énergie calorifique dissipé dans l'alternateur est transmis à l'échangeur, par le liquide, en vue de réchauffer l'habitacle; - I'alternateur est destiné à débiter dans une résistance chauffante interposée dans la branche du circuit de circulation de liquide qui alimente l'échangeur, entre l'alternateur et l'échangeur; - il est prévu, dans la branche d'alimentation de l'échangeur, une branche de dérivation qui contourne l'alternateur de manière à pouvoir alimenter l'alternateur en liquide sous un débit plus faible que celui susceptible d'alimenter l'échangeur; - la branche de dérivation est munie d'un régulateur du débit de liquide qui y circule. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique représentant l'implantation d'un alternateur à ventilation par air, connu de l'état de la technique, par rapport à un moteur thermique et à son circuit de liquide de refroidissement - la figure 2 est une vue similaire à celle de la figure 1 dans laquelle un alternateur à refroidissement liquide est implanté, conformément aux enseignements de l'invention, dans le circuit de liquide de refroidissement. On a représenté sur la figure 1 un moteur à combustion interne 10 de véhicule automobile qui est muni, pour son refroidissement, d'un circuit de refroidissement à circulation de liquide 12. A cet effet, une conduite de liquide chaud 14 est branchée en sortie de moteur 10 et conduit le liquide de refroidissement en direction de l'entrée d'un radiateur de refroidissement 16 dans lequel le liquide de refroidissement est refroidi grâce à un flux d'air créé par la vitesse d'avancement du véhicule ou crée par un motoventilateur 18. A la sortie du radiateur de refroidissement 16, une conduite de liquide froid 20 amène le liquide de refroidissement jusqu'au moteur 10. Une pompe 17 est agencée dans la conduite froide 20, à l'entrée du moteur 10, et permet de forcer la circulation de liquide dans le circuit 12. Afin de pouvoir réchauffer l'habitacle (non représenté) du véhicule, il est prévu un échangeur air-liquide 22 qui est destiné à réchauffer de l'air provenant de l'extérieur du véhicule avec de l'énergie calorifique prélevée au circuit de refroidissement 12 du moteur 10. A cet effet, une branche 24 de dérivation du circuit de circulation de liquide 12 prélève du liquide chaud dans la conduite chaude 14 pour l'amener à l'entrée de l'échangeur 22 et qui, en sortie, rejette le liquide dans la conduite froide 20, en amont de la pompe 17. Un distributeur commandé 26, agencé dans la conduite chaude 14, permet de diriger le liquide vers le radiateur 16 ou vers l'échangeur 22, ou vers les deux, en fonction des besoins de refroidissement du moteur et/ou de chauffage de l'habitacle. On a aussi représenté sur la figure 1 un alternateur 28 qui est entraîné mécaniquement par le moteur 10 et qui est destiné à fournir du courant électrique à divers organes (non représentés) du véhicule automobile. Selon l'état de la technique, I'alternateur 28 est du type à refroidissement par ventilation d'air si bien que l'énergie mécanique d'entraînement de l'alternateur fournie par le moteur 10, qui n'est pas transformée en énergie électrique du fait des pertes inhérentes à tout alternateur et qui est donc dissipée sous forme d'énergie calorifique, est évacuée vers l'atmosphère en pure perte. De manière connue, l'énergie perdue sous forme de chaleur croit avec l'intensité du courant fourni par l'alternateur. Dans ces conditions, on cherche à réduire au maximum la consommation d'énergie électrique dans le véhicule afin de limiter ces pertes qui nuisent au bilan énergétique global du véhicule. De plus, dans un tel type de véhicule, divers problèmes sont apparus. Du fait de l'amélioration du rendement énergétique des moteurs à combustion interne, et cela est notamment le cas des véhicules à moteur diesel turbocompressé à injection directe, il apparaît que, dans certains cas, la quantité de chaleur évacuée du moteur par le liquide de refroidissement est inférieure à la quantité de chaleur nécessaire, au niveau de l'échangeur 22, pour réchauffer l'habitacle. Dans tous les cas, il apparaît souhaitable de toute façon d'obtenir une mise en température la plus rapide possible du liquide de refroidissement dans le but d'accélérer le chauffage de l'habitacle et dans le but d'amener le plus rapidement possible le moteur à combustion à sa température idéale de fonctionnement. On a représenté sur la figure 2 I'implantation d'un alternateur 28 à refroidissement liquide dans le circuit de circulation de fluide 12 du moteur 10 qui permet d'apporter une solution à ces problèmes. L'alternateur 28 à refroidissement de liquide est interposé dans la branche 24 du circuit 12 de circulation de fluide qui alimente l'échangeur 22, en amont de l'échangeur 22. L'alternateur 28 est par ailleurs relié électriquement à un thermoplongeur 30 destiné à réchauffer le fluide circulant dans la branche 24. De préférence, le thermoplongeur 30 est agencé en aval de l'alternateur 28 et en amont de l'échangeur 22. On a également représenté sur la figure 2 une résistance électrique 32 destinée à apporter un surcroît de chaleur à l'air qui, après avoir traversé l'échangeur 22 sous l'effet de la vitesse d'avancement du véhicule ou sous l'effet d'un motoventilateur 31, est destiné à réchauffer l'habitacle du véhicule. Divers modes de fonctionnement de l'ensemble du moteur thermique 10 et de l'alternateur 28 vont être décrits ci-après. Lors du démarrage du moteur 10, lorsque celui-ci est froid et que l'on désire réchauffer l'habitacle, I'alternateur 28 est commandé pour débiter du courant électrique dans le thermoplongeur 30 et dans la résistance chauffante 32. De la sorte, le thermoplongeur 30 et la résistance chauffante 32 apportent un surcroît d'énergie calorifique à l'habitacle du véhicule. De plus, étant généralement gros consommateurs d'énergie, ces éléments imposent à l'alternateur 28 un surcroît de travail qui, inévitablement, se traduit par un surcroît de l'échauffement de l'alternateur 28. Or, ce surcroît de chaleur créé dans l'alternateur 28 est récupéré par le liquide qui traverse l'alternateur 28 dans le but de le refroidir, et le surcroît de chaleur est transmis directement à l'échangeur 22 et donc à l'habitacle du véhicule. II y a donc un effet cumulatif qui résulte de l'implantation particulière de l'alternateur 28 et qui permet d'augmenter le rendement global de la transformation de l'énergie mécanique du moteur en énergie calorifique destinée à l'habitacle. Lorsque le moteur 10 est froid, le distributeur 26 est généralement commandé de manière à interdire toute circulation de liquide de refroidissement du moteur en direction du radiateur de refroidissement 16, ceci afin de favoriser la montée en température du moteur. Même dans le cas où l'on ne souhaite pas réchauffer l'air de l'habitacle, il est possible, afin de réchauffer le liquide de refroidissement du moteur, de faire débiter du courant électrique dans le thermoplongeur 30, ce qui permet, en cumulant la chaleur apportée par le thermoplongeur 30 et le surcroît de chaleur dû au surcroît de travail imposé à l'alternateur 28 par le thermoplongeur 30, d'augmenter la vitesse de montée en température du liquide. Pour assurer un refroidissement optimal de l'alternateur 28, il est nécessaire de pouvoir réguler au mieux le débit qui le traverse. Or ce débit peut être, suivant les cas, inférieur au débit de liquide devant traverser l'échangeur 22 pour assurer un réchauffement optimal de l'habitacle. Aussi, il est prévu de monter une dérivation (non représentée) de la branche 24 du circuit de circulation de liquide 12, qui contourne l'alternateur 28 et qui est, éventuellement, munie d'un régulateur de débit. Le mode de réalisation de l'invention qui est représenté sur la figure 2 ne peut toutefois fonctionner que si la régulation du chauffage de l'habitacle se fait par régulation du débit d'air traversant l'échangeur 22. Or dans certaines installations de chauffage de l'habitacle, la régulation de la quantité de chaleur fournie à l'habitacle est obtenue en régulant le débit de liquide chaud qui traverse l'échangeur 22. De la sorte, lorsque l'utilisateur ne souhaite pas utiliser le chauffage de l'habitacle, il ne circule aucun débit de liquide au travers de l'échangeur 22. Dans ce cas, et afin d'assurer un refroidissement de l'alternateur 28 même lorsque le chauffage de l'habitacle n'est pas utilisé, I'alternateur 28 doit être implanté sur une dérivation du circuit de refroidissement de liquide qui contourne l'échangeur 22. REVENDICATIONS 1. Véhicule automobile, du type comportant un moteur (10) à combustion interne et un alternateur (28) à refroidissement liquide, du type dans lequel un circuit (12) de circulation de liquide permet de refroidir le moteur (10) et l'alternateur (28) et permet de réchauffer un échangeur air-liquide (22) destiné au chauffage de l'habitacle du véhicule, caractérisé en ce que pour fournir un surcroît d'énergie calorifique, I'alternateur (28) est commandé pour débiter un surcroît de courant électrique dans au moins une résistance chauffante (30, 32) agencée dans une branche (24) du circuit (12) de liquide qui alimente l'échangeur (22), en amont de l'échangeur (22), et/ou dans le circuit d'air de l'échangeur, et en ce que un surcroît d'énergie dissipée sous forme de chaleur dans l'alternateur (28), correspondant au surcroît de courant électrique fourni à la résistance chauffante (30, 32), est récupéré par le circuit de circulation de liquide et est destiné à réchauffer le liquide. 2. Véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alternateur (28) est interposé dans la branche (24) du circuit (12) de circulation de liquide qui alimente l'échangeur (22), en amont de l'échangeur (22), et en ce que le surcroît d'énergie calorifique dissipé dans l'alternateur (28) est transmis à l'échangeur (22), par le liquide, en vue de réchauffer l'habitacle. 3. Véhicule automobile selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'alternateur (28) est destiné à débiter dans une résistance chauffante (30) interposée dans la branche (24) du circuit (12) de circulation de liquide qui alimente l'échangeur (22), entre l'alternateur (28) et l'échangeur (22). 4. Véhicule automobile selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il est prévu, dans la branche (24) d'alimentation de l'échangeur (22), une branche de dérivation qui contourne l'alternateur (28) de manière à pouvoir alimenter l'alternateur (28) en liquide sous un débit plus faible que celui susceptible d'alimenter l'échangeur (22). 5. Véhicule automobile selon la revendication 4, caractérisé en ce que la branche de dérivation est munie d'un régulateur du débit de liquide qui y circule.