Brevet FR2753232A1 — publié le 19980313

L'invention concerne un dispositif de refroidissement pour un moteur à combustion interne à pistons alternatifs avec un dispositif d'alimentation en air, qui envoie un débit d'air aux fins de refroidissement à au moins un composant du moteur à combustion interne et avec un dispositif à soupape, disposé en aval du composant, fonctionnant en fonction de paramètres pour influencer la quantité d'air fournie au composant. On connaît par le document DE-41 06 684 C2 un dispositif de refroidissement du type ci-dessus avec un dispositif d'alimentation en air constitué sous la forme d'une pompe à air secondaire. Le flux d'air est dans ce cas amené par des canaux d'air à plusieurs composants d'un moteur à combustion interne d'un véhicule, tels qu'une génératrice de courant, une unité électronique centrale ou une pipe d'échappement. Ces composants peuvent dans ce cas être alimentés avec le flux d'air, en parallèle les uns par rapport aux autres, à partir d'un tuyau en dérivation ou en série ou selon une combinaison des deux. A la pompe d'air secondaire est associée une unité de commande, que des dispositifs à soupape, disposés en amont et/ou en aval des sous- ensembles dans les canaux d'air, actionnent pour commander l'écoulement. Un tel agencement nécessite beaucoup de composants, et est très coûteux, car tous les dispositifs à soupape doivent coopérer séparément avec l'unité de commande, ces dispositifs à soupape nécessitent des organes de réglage, par exemple sous la forme de boîtes pneumatiques, et doivent être à nouveau alimentés par une pression de commande. Dans le cas d'un actionnement électrique des dispositifs à soupape on aurait à faire face à une dépense comparable, en particulier le poids et le coût des organes électromagnétiques de réglage seraient dans ce cas désavantageux. Des moyens de commande à courroies de moteurs à combustion interne, en particulier des transmissions à courroie dentée, sont en règle générale exposés par la chaleur incidente provenant du côté du moteur et par le travail de foulage qui se produit, lors de la transmission de la puissance, à une charge de température accrue, ce qui conduit à une nette réduction de la durée de vie des courroies. Ce problème est amplifié par des encapsulations, qui doivent protéger la courroie de l'influence d'agents étrangers, tels que la poussière et l'eau. Comme solution au problème mentionné ci-dessus on a proposé, par exemple dans le document DE 40 21 002 Ai, de pourvoir les poulies à gorge pour courroie trapézoïdale, entre le moyeu et le pourtour extérieur, d'aubes radiales de ventilateur. De cette façon on produit un flux d'air dirigé radialement, qui refroidit la poulie à gorge pour courroie trapézoïdale et, de cette façon, aussi la courroie trapézoïdale qui est en contact avec elle. En outre on connaît par le document DE 41 36 748 Ai une solution pour une transmission par courroie dentée encapsulée d'un moteur à combustion interne refroidi par un liquide, dans lequel une roue de ventilateur est disposée sur l'arbre d'une pompe. A la roue de ventilateur est associé un carter de guidage de l'air avec un canal séparé d'air, qui conduit du carter de guidage de l'air à une capsule de courroie, passe à travers sa paroi et dirige directement un flux d'air sur la courroie dentée. Dans ce cas la roue de ventilateur fonctionne également comme soufflante radiale. L'invention a pour objet de créer un dispositif de refroidissement pour un moteur à combustion interne à pistons alternatifs avec un dispositif d'alimentation d'air qui envoie un débit d'air aux fins de refroidissement à au moins un composant, dispositif qui influence d'une manière aussi simple que possible le débit d'air envoyé sur le composant à refroidir, grâce à un dispositif à soupape qui fonctionne en fonction de paramètres. On résout ce problème grâce à un dispositif de refroidissement du type cité au début, dans lequel le dispositif à soupape est constitué sous la forme d'un organe de réglage qui fonctionne automatiquement en fonction de la température et qui est disposé dans une zone, qui se trouve géodésiquement en haut, d'un carter qui guide le débit d'air. D'une manière avantageuse il n'est pas nécessaire de cette façon, pour influencer la quantité d'air envoyée sur le composant, d'avoir une unité de commande séparée. De cette façon on se passe de conduites de liaison et de commande correspondantes. L'agencement du dispositif à soupape dans une zone géodésique se trouvant en haut garantit un complet passage de l'air à travers le carter, aidé par l'écoulement naturel par convection, qui s'établit à la suite de l'échauffement de l'air de refroidissement amené à travers le composant à refroidir. Dans une configuration avantageuse selon d'autres caractéristiques de l'invention, on peut prévoir que l'organe de réglage, fonctionnant automatiquement, se présentant sous la forme d'un système de réglage guidé de façon thermostatique, c'est-à-dire en fonction de la température, soit pourvu d'un organe de fermeture qui, lorsqu'une température préréglée n'est pas atteinte, ferme une section transversale d'écoulement et l'ouvre en cas de dépassement. De cette façon on a l'assurance d'avoir un écoulement en fonction des besoins et l'entrée d'agents étrangers est limitée au temps de l'écoulement et est dans tous les cas conditionnée par celui-ci, car l'entrée d'agents étrangers de l'extérieur est empêchée par la surpression qui règne pendant l'écoulement. De façon avantageuse on peut prévoir qu'une poulie à gorge pour courroie, disposée sur le moignon d'un arbre de vilebrequin, fonctionnant comme amortisseur d'oscillations de torsion et pourvue d'aubes, opère comme une roue de soufflante axiale. De façon avantageuse il est superflu dans ce cas d'avoir une soufflerie séparée en modifiant un composant déjà existant. De telles poulies à gorge pour courroies entraînent en règle générale des sous-ensembles auxiliaires et sont disposées de façon excentrée sur le moignon de l'arbre du vilebrequin ou vilebrequin. Au voisinage de cela la courroie de commande passe dans tous les cas sur une roue séparée pour courroie dentée. Dans ce cas il se produit l'effet avantageux que le flux d'air axial, envoyé par la poulie à gorge pour courroie, alimente directement la courroie dentée qui passe au voisinage, dans la zone de sa roue. De cette façon on a l'assurance d'avoir un refroidissement intensif de la zone de transmission des forces de la transmission par courroie, chargée au maximum. Pour avoir une autre amélioration de l'action du refroidissement on a prévu de façon particulièrement avantageuse que la poulie à gorge pour courroie soit recouverte par une hotte aspirante, qui présente une entrée d'air frais et peut le cas échéant contenir un élément servant à filtrer l'air frais qui arrive, grâce à quoi l'entrée d'agents étrangers est évitée dans tous les cas. En variante on peut raccorder l'entrée d'air frais, au moyen d'un tuyau, à un endroit du système d'aspiration situé en aval d'un filtre à air, grâce à quoi on peut se passer d'un élément filtrant spécial. Pour éviter d'avoir une augmentation de la longueur hors tout du moteur à combustion interne, on peut prévoir, selon une autre configuration avantageuse, que la hotte d'aspiration présente un élément pour diriger l'air, de forme circulaire, qui s'étend axialement à l'intérieur du pourtour intérieur de la poulie à gorge pour courroie et qui dirige l'air amené par l'entrée d'air de façon appropriée sur les aubes axiales. On peut disposer le filtre de façon intégrée dans cet élément qui dirige l'air. Alors que la forme de réalisation que l'on vient de décrire peut être utilisée de préférence dans le cas de moteurs à combustion interne à allumage spontané, il est aussi possible, dans le cas de moteurs à combustion interne à allumage par appareillage externe, d'amener l'air de refroidissement au moyen d'une pompe secondaire. De façon avantageuse la pompe à air secondaire, qui existe déjà, est utilisée dans ce cas dans d'autres zones de fonctionnement, dans lesquelles elle n'est pas habituellement nécessaire. L'alimentation de l'air déjà filtré dans le filtre à air, et prélevé en aval pour cela de la pompe à air secondaire, peut avoir lieu par l'intermédiaire de la hotte d'air précédemment décrite dans la zone du moignon de l'arbre du vilebrequin, néanmoins en cas d'exigences particulières, également en d'autres endroits de la courroie. La pompe à air secondaire qui existe ne doit pas, dans ce cas, être modifiée en ce qui concerne son volume déplacé, car le fonctionnement de la soufflerie d'air secondaire n'a lieu qu'après un démarrage à froid et dans ce cas l'apport de chaleur aux courroies dentées est encore très faible. En variante on peut utiliser comme dispositif d'alimentation d'air dans le cas d'un moteur à combustion interne à turbocompresseur le compresseur, en ayant à prendre en considération, en cas de refroidissement d'une courroie dentée, le fait que l'air comprimé aspiré est légèrement sali par de l'huile. Ceci peut être toutefois avantageux par exemple en cas d'utilisation d'une chaîne à refroidir. Indépendamment du type de dispositif d'alimentation d'air le dispositif à soupape, qui évacue et régle le débit d'air, peut être réalisé par exemple sous la forme d'un élément extensible ou d'un élément actionné par un bilame. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - le débit d'air alimente au moins une courroie qui circule entre l'arbre du vilebrequin et au moins un arbre à cames du moteur à combustion interne dans le carter, - on dispose une roue de courroie servant à entraîner la courroie, relativement au débit d'air refoulé, en aval de la poulie à gorge de courroie sur le moignon, - un filtre, qui se trouve en amont des aubes, est associé à la poulie à gorge de courroie, relativement au débit d'air refoulé, - le débit d'air alimente au moins une courroie qui circule dans le carter entre l'arbre de vilebrequin et au moins un arbre à cames du moteur à combustion interne, - on dispose une autre poulie à gorge de courroie sur un moignon de l'arbre de vilebrequin axialement devant une roue de courroie, guidant la courroie, et cette autre poulie à gorge de courroie est recouverte par une hotte d'aspiration, - on associe un couvercle, qui délimite un canal de distribution pour l'air frais amené, relativement au débit d'air refoulé, à la hotte d'aspiration, en amont de la poulie à gorge de courroie, - on amène l'air frais aspiré au canal de distribution par l'intermédiaire d'un ajutage séparé, - on dispose entre la hotte d'aspiration et le couvercle une fente annulaire qui constitue une liaison d'écoulement dans le canal de distribution. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention vont ressortir de l'exemple de réalisation décrit ci-après plus en détail à partir des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 montre une section transversale à travers une zone ici intéressante d'un moteur à combustion interne selon une première forme de réalisation; la figure 2 montre un fragment agrandi d'une forme de réalisation modifiée par rapport à celle de la figure 1; la figure 3 montre une variante de la forme de réalisation selon la figure 2; la figure 4 montre une vue dans le sens de la flèche X selon la figure 2 et la figure 5 montre schématiquement une seconde forme de réalisation de l'invention. Un moteur à combustion interne à pistons alternatifs, pourvu d'un arbre de vilebrequin ou vilebrequin 1, présente une transmission à courroie dentée, désignée dans son ensemble par la référence 2, pour entraîner un arbre à cames 3. On dispose une roue de courroie 5, qui sert à transmettre la puissance d'entraînement à une courroie dentée 6, sur un moignon 4 de l'arbre de vilebrequin 1. Sur la roue de courroie 5 est disposée, dans son prolongement axial avant le moignon 4, une poulie à gorge de courroie 8, contenant un amortisseur de vibrations de torsion 7, poulie à gorge de courroie 8 qui sert à entraîner des sous-ensembles auxiliaires du moteur à combustion interne. Un moyeu 9 de cette poulie à gorge de courroie 8 présente des ajours 10, qui s'étendent axialement, et dont les limites périphériques sont constituées sous la forme d'aubes 11 qui refoulent de l'air. Pour protéger d'agents étrangers la courroie dentée, celle-ci circule dans un carter 12, qui lui est propre, réalisé sous la forme d'une capsule. Dans une zone, qui se trouve géodésiquement en haut, de ce carter 12 on dispose un dispositif à soupape 13 constitué sous la forme d'un organe de réglage, fonctionnant automatiquement en fonction de la température. Celui-ci présente un organe de fermeture 14 actionné par un bilame, qui contrôle une section transversale d'évacuation 15 du carter 12. Quand le moteur à combustion interne froid est en fonctionnement la section d'évacuation 15 est fermée et les aubes 11 ne délivrent qu'un débit d'air minimal qui s'échappe par des endroits qui présentent de légers défauts d'étanchéité ou des fentes d'évacuation définies, ici non représentées. Au cours de l'échauffement du moteur à combustion interne lors de son fonctionnement l'apport de chaleur dans le carter 12 augmente et, avec lui, le transfert de chaleur à la transmission par courroie dentée 2. Quand la température a atteint une valeur, réglée au préalable, sur le dispositif à soupape 13, l'organe de fermeture 14 ouvre progressivement la section transversale d'écoulement 15, de telle sorte que la poulie à gorge de courroie 8 peut être pleinement opérationnelle dans sa configuration spéciale se présentant sous la forme d'une soufflante axiale d'air de refroidissement. On fait passer le débit d'air aspiré le long des flèches représentées à la figure 1 d'abord de façon axiale à travers la poulie à gorge de courroie 8 et il alimente ensuite la roue de courroie 5 et la courroie dentée 6 dans la zone du moignon 4. On fait passer le débit d'air, qui s'échauffe déjà dans ce cas, dans le carter 12 en direction de l'arbre à cames 3, aidé par les courants de convection, et on l'envoie dans l'atmosphère ambiante via la section transversale ouverte 15 d'évacuation. Comme on peut le voir à partir des figures 2 à 4, la poulie à gorge de courroie 8 est recouverte par une hotte d'aspiration 20, maintenue sur le carter 12. Celle-ci est constituée dans la zone de la poulie à gorge de courroie 8 sous la forme d'un élément qui dirige l'air 21, de forme circulaire, qui s'étend axialement à l'intérieur du pourtour intérieur de cette poulie à gorge de courroie 8, avec des ouvertures d'évacuation 22. Selon la figure 2 la hotte d'aspiration 20 présente un ajutage 23 pour amener l'air frais aspiré, cet ajutage 23 faisant partie d'un couvercle 24, qui délimite d'un côté un canal de distribution 25 de forme circulaire. Du côté aval ce canal de distribution 25 est limité par l'élément de guidage de l'air 21 et ses ouvertures d'évacuation 22. A l'intérieur de l'élément de guidage de l'air 21 est disposé un filtre 26 pour protéger la courroie dentée 6 contre des agents étrangers. Selon la variante représentée à la figure 3, l'arrivée de l'air frais a lieu, non pas par l'ajutage 23, mais au moyen d'une fente annulaire 27, produisant un faible étranglement, amenant l'air frais régulièrement par le pourtour, et constituée entre le couvercle 24 et la hotte d'aspiration 20. On a représenté à la figure 4 une seconde forme de réalisation de l'invention que l'on peut utiliser de façon avantageuse en particulier dans le cas de moteurs à allumage par étincelle. Le système, représenté dans ce cas, dans le pourtour de l'arrivée de l'air secondaire au moyen d'une pompe d'air secondaire 30 via une conduite 31 dans un canal d'évacuation 32 du moteur à combustion interne est fondamentalement connu et ne constitue pas l'objet de cette demande; en conséquence on ne le décrira pas plus en détail quant à son fonctionnement. La conduite 31 présente une dérivation 33, qui peut laisser passer un débit d'air déterminé vers le carter 12. Cette dérivation 33 peut être raccordée à l'ajutage 23, décrit en relation avec la première forme de réalisation, et amener le flux d'air frais à cet endroit à la transmission par courroie dentée 2. Dans ce cas les aubes 11 et le filtre 26 sont alors superflus, car la pompe d'air secondaire 30 délivre de l'air déjà filtré. L'insufflation de l'air de refroidissement peut toutefois aussi, comme on l'a représenté à la figure 4, avoir lieu en un autre endroit. Le point d'alimentation 34, montré sur cette figure, peut être en même temps un point de mesure de la température servant à produire un signal électrique. Celui- ci est amené par une ligne électrique 35 à l'appareil de commande 36 du système d'air secondaire, qui met en marche ou arrête la pompe d'air secondaire 30 en fonction du signal. REVENDICATIONS 1.Dispositif de refroidissement pour un moteur à combustion interne à pistons alternatifs avec un dispositif d'alimentation d'air, qui envoie un débit d'air aux fins de refroidissement à au moins un composant du moteur à combustion interne et avec un dispositif à soupape, disposé en aval du composant, fonctionnant en fonction de paramètres pour influencer la quantité d'air fournie au composant, caractérisé en ce que le dispositif à soupape (13) est constitué sous la forme d'un organe de réglage qui fonctionne automatiquement en fonction de la température et qui est disposé dans une zone, qui se trouve géodésiquement en haut, d'un carter (12) qui guide le débit d'air. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de réglage est constitué sous la forme d'un thermostat avec un organe de fermeture (14), qui ferme une section transversale d'évacuation (15) lorsqu'une température réglée au préalable n'est pas atteinte et qui l'ouvre lors de son dépassement. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation d'air est une poulie à gorge de courroie (8), disposée sur un moignon d'arbre de vilebrequin (4) du moteur à combustion interne, pourvue d'aubes (11) et opérant comme une roue de soufflante axiale. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le débit d'air alimente au moins une courroie (2) qui circule entre l'arbre du vilebrequin (1) et au moins un arbre à cames (3) du moteur à combustion interne dans le carter (12). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on dispose une roue de courroie (5) servant à entraîner la courroie (2), relativement au débit d'air refoulé, en aval de la poulie à gorge de courroie (8) sur le moignon (4). 6. Dispositif selon l'une des revendications 3, 4 ou 5, caractérisé en ce qu'à la poulie à gorge de courroie (8) est associé, relativement au débit d'air refoulé, un filtre (26), qui se trouve en amont des aubes (11). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la poulie à gorge de courroie (8) est recouverte par une hotte d'aspiration (20), qui reçoit le filtre (26). 8. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation d'air est une pompe d'air secondaire (30) associée au moteur à combustion interne. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le débit d'air alimente au moins une courroie qui circule dans le carter (12) entre l'arbre de vilebrequin (1) et au moins un arbre à cames (3) du moteur à combustion interne. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'on dispose une autre poulie à gorge de courroie (8) sur un moignon (4) de l'arbre de vilebrequin (1) axialement devant une roue de courroie (5), guidant la courroie (6), et en ce que cette autre poulie à gorge de courroie (8) est recouverte par une hotte d'aspiration (20). 11. Dispositif selon la revendication 7 ou 10, caractérisé en ce que la hotte d'aspiration (20) présente un élément qui dirige l'air (21), de forme circulaire, et qui s'étend axialement à l'intérieur du pourtour intérieur de la poulie à gorge de courroie (8). 12. Dispositif selon la revendication 7 ou la revendication 10, caractérisé en ce que l'on associe un couvercle (24), qui délimite un canal de distribution (25) pour l'air frais amené, relativement au débit d'air refoulé, à la hotte d'aspiration (20), en amont de la poulie à gorge de courroie (8). 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'on amène l'air frais aspiré au canal de distribution (25) par l'intermédiaire d'un ajutage séparé (23).5 14. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'on dispose entre la hotte d'aspiration (20) et le couvercle (24) une fente annulaire (27) qui constitue une liaison d'écoulement dans le canal de distribution (25).