Brevet FR2832188A1 — publié le 20030516

L'invention se rapporte à un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne présentant une culasse et un carter de vilebrequin ou carter-moteur, comprenant une pompe de fluide de refroidissement, un radiateur à eau associé à la pompe de refroidissement, et un échangeur de chaleur de chauffage. On connaît certes d'après le document DE 44 00 201 Al, un moteur à combustion interne refroidi par un fluide, avec un refroidissement de l'agent de graissage et de lubrification, un radiateur à huile traversé par le fluide de refroidissement et une dérivation pour contourner le radiateur à huile, ainsi qu'avec une vanne régulant la dérivation par voie thermostatique. Dans ce cas, la dérivation est prévue dans le circuit d'huile du radiateur à huile et la quantité d'huile entrant dans le radiateur à huile est régulée ou interrompue par la vanne ne fonctionnant qu'en cas de charge élevée et uniquement en fonction de la température du fluide de refroidissement. Une régulation du circuit de fluide de refroidissement n'est pas prévue. Le but de l'invention consiste à configurer et à agencer un circuit de refroidissement de façon à garantir un refroidissement et un échauffement optimal des pièces importantes quant au rendement et aux gaz d'échappement. Conformément à l'invention, ce but est atteint d'une part grâce au fait que l'échangeur de chaleur de chauffage présente une dérivation qui peut être mise en ou hors circuit et/ou être régulée par étranglement, par l'intermédiaire d'au moins une première vanne pouvant être commandée et/ou régulée. L'échangeur de chaleur de chauffage possède une résistance à l'écoulement très élevée, de sorte que pour une vitesse de rotation critique du moteur ou une température critique du moteur, il n'est pas possible de garantir un refroidissement optimal de la culasse. Grâce à la solution conforme à l'invention, il est possible que la dérivation ouvre à une température du fluide de refroidissement à déterminer de manière empirique, et que l'on dispose alors d'un écoulement de fluide de refroidissement plus important pour la culasse, à savoir pour son circuit de refroidissement. A cet effet, il s'avère avantageux que la vanne soit réalisée en tant que vanne de fermeture réagissant en fonction de la pression et/ou de la température et reliée à une entrée de fluide de refroidissement de l'échangeur de chaleur de chauffage, et/ou qu'une sortie de fluide de refroidissement de l'échangeur de chaleur de chauffage soit reliée à la pompe de fluide de refroidissement par l'intermédiaire d'une seconde vanne. Une entrée de fluide de refroidissement ou une sortie de fluide de refroidissement de l'échangeur de chaleur de chauffage peut présenter une seconde vanne ou être raccordée à celle-ci. L'échangeur de chaleur de chauffage peut ainsi être mis en ou respectivement hors service ou être régulé par étranglement, indépendamment de la pression de la dérivation et/ou en fonction de la température. Par ailleurs, le but recherché est également atteint par le fait qu'une sortie de fluide de refroidissement du carter-moteur est reliée à une entrée de fluide de refroidissement d'un radiateur à huile, une entrée de fluide de refroidissement d'une culasse, une entrée de fluide de refroidissement de l'échangeur de chaleur de chauffage et/ou à au moins un premier distributeur. Il est ainsi possible, après le démarrage à froid, de découpler la culasse. L'écoulement de fluide de refroidissement traverse le radiateur à huile et ensuite l'échangeur de chaleur de chauffage, sans s'écouler à travers la culasse. La culasse atteint ainsi plus rapidement sa température de fonctionnement, et en raison des pièces importantes quant au rendement et aux gaz d'échappement, qui sont échauffées plus rapidement, on garantit un déroulement de combustion optimal précoce. Les circuits de refroidissement du cartermoteur et de la culasse sont sélectivement découplés. Il s'avère avantageux à cet effet, que le premier distributeur soit réalisé en tant que distributeur 4/2 ou en tant que distributeur 3/2, et relie la sortie de fluide de refroidissement du carter-moteur ou une sortie de fluide de refroidissement du radiateur à huile à l'entrée de fluide de refroidissement de la culasse ou à l'entrée de fluide de refroidissement de l'échangeur de chaleur de chauffage. Selon une configuration avantageuse à cet effet, le premier distributeur comprend, disposé dans une chambre de distributeur, un premier corps d'obturation de distributeur pouvant être amené dans deux positions, qui dans une première position I ferme un premier canal d'entrée d'écoulement, et dans une seconde position II ferme un second canal d'entrée d'écoulement, une sortie de fluide de refroidissement de la chambre de distributeur étant reliée à l'entrée de fluide de refroidissement de l'échangeur de chaleur de chauffage. La sortie de fluide de refroidissement de la culasse est reliée au premier canal d'entrée d'écoulement et la sortie de fluide de refroidissement du radiateur à huile ainsi que l'entrée de fluide de refroidissement de la culasse sont reliées au second canal d'entrée d'écoulement. Le corps d'obturation de distributeur peut être actionné et déplacé au moyen d'un organe d'actionnement et comprend un élément de rappel réalisé sous la forme d'un ressort pour la seconde position II. Il est ainsi possible, dans la première position I, d'envoyer l'écoulement de la sortie de fluide de refroidissement du radiateur à huile à l'entrée de fluide de refroidissement de l'échangeur de chaleur de chauffage, en passant simplement par la sortie de fluide de refroidissement constamment ouverte du premier distributeur. Dans la première position I, la sortie de fluide de refroidissement de la culasse et ainsi son écoulement de fluide de refroidissement sont bloqués, de sorte que ladite culasse peut atteindre rapidement sa température de fonctionnement. L'élément de rappel réalisé en, tant que ressort garantit, en cas de défaillance du système, un écoulement forcé à travers la culasse dans la position II et ainsi une capacité de refroidissement fiable en fonctionnement. Il s'avère particulièrement significatif pour la présente invention, que la pompe de fluide de refroidissement présente un circuit de court-circuit entre son entrée de fluide de refroidissement et sa sortie de fluide de refroidissement, et que l'entrée de fluide de refroidissement ou la sortie de fluide de refroidissement de la pompe de fluide de refroidissement présente un second distributeur, le second distributeur reliant la sortie de fluide de refroidissement de la pompe de fluide de refroidissement au circuit de courtcircuit ou au circuit de fluide de refroidissement du moteur à combustion interne. De cette manière, la pompe de fluide de refroidissement temporairement inopérante, refoule uniquement un écoulement de fluide de refroidissement de court-circuit et n'absorbe ainsi pas inutilement de la puissance du moteur à combustion interne, pour un dimensionnement approprié de la section de court-circuit. Par ailleurs, le second distributeur est avantageusement réalisé en tant que distributeur 4/2 ou distributeur 3/2 pouvant être commandé et/ou régulé, et le second distributeur comprend un corps d'obturation de distributeur, qui peut être amené dans une position I fermant un canal de court-circuit entre l'entrée de fluide de refroidissement et la sortie de fluide de refroidissement de la pompe de fluide de refroidissement, et dans une position II libérant le canal de court-circuit. Un élément de rappel réalisé sous la forme d'un ressort et destiné à la position I de fermeture, est prévu en plus d'un organe d'actionnement. Dans la position I de fermeture du canal de courtcircuit, il existe un rapport de pression entre le côté aspiration et le côté refoulement, à savoir entre la sortie de fluide de refroidissement du radiateur à eau et une entrée de fluide de refroidissement de la culasse. Dans la position d'ouverture II, le canal d'aspiration et le canal de refoulement de la pompe de fluide de refroidissement sont en court-circuit, de sorte que l'on ne génère pas d'écoulement de fluide de refroidissement. L'élément de rappel réalisé en tant que ressort garantit, en cas de défaillance du système, la fermeture du canal de court-circuit et ainsi un écoulement de fluide de refroidissement de fonctionnement fiable entre le radiateur à eau et la culasse. Dans ce contexte, il s'avère avantageux que l'échangeur de chaleur de chauffage et la pompe de fluide de refroidissement présentent chacun respectivement en parallèle, une dérivation pouvant être mise en ou hors circuit par une vanne, la dérivation étant réalisée en tant que circuit de court-circuit avec au moins un thermostat, et le radiateur à huile étant sélectivement en liaison active directement avec la culasse et/ou avec l'échangeur de chaleur de chauffage. D'autres avantages et détails de l'invention vont être explicités dans la description qui va suivre, au regard des dessins annexés, qui montrent : Fig. 1 un schéma de principe d'un circuit de refroidissement avec une dérivation pour un échangeur de chaleur de chauffage, avec un circuit de court-circuit pour une pompe de fluide de refroidissement et un circuit de culasse court-circuité, Fig. 2a un schéma de principe d'un distributeur 4/2 avec un corps d'obturation de distributeur dans une première position, Fig. 2b un schéma de principe d'un distributeur 4/2 avec un corps d'obturation de distributeur dans une seconde position, Fig. 3 une représentation en coupe d'une vanne ou distributeur de court-circuit pour une pompe de fluide de refroidissement. Sur la figure 1 est représenté un circuit de refroidissement 1 d'un moteur à combustion interne. Le circuit de refroidissement 1 comprend un radiateur à eau 2, une pompe de fluide de refroidissement 3, un radiateur à huile 5 ainsi qu'un échangeur de chaleur de chauffage. Le moteur à combustion interne comprend une culasse 8 et un carter de vilebrequin ou carter-moteur 10 avec des canaux de fluide de refroidissement correspondants. Entre le carter-moteur 10 et la culasse 8 est prévu un passage de fluide de refroidissement 10.5, de sorte que du fluide de refroidissement peut passer du carter-moteur 10 dans la culasse 8. En outre, une sortie de fluide de refroidissement 10.2 du cartermoteur 10 est reliée au radiateur à huile 5. Le radiateur à huile 5 est pour sa part, relié, par l'intermédiaire d'un premier distributeur 9, au choix, directement à une entrée de fluide refroidissement 8. 1 de la culasse 8 ou une entrée de fluide de refroidissement 4.1 d'un échangeur de chaleur de chauffage 4, l'écoulement de fluide de refroidissement étant relié par l'intermédiaire d'une sortie de fluide de refroidissement 8.2 de la culasse 8, au premier distributeur 9. La sortie de fluide de refroidissement 4.2 de l'échangeur de chaleur de chauffage 4 présente une vanne 7 destinée à ouvrir la sortie de fluide de refroidissement 4.2. En parallèle à l'échangeur de chaleur de chauffage 4, est prévue une dérivation 6 qui présente également une vanne 7'pour la fermeture. Suivant la chute de pression ou la température de l'écoulement de fluide de refroidissement, il est ainsi possible de fermer l'échangeur de chaleur de chauffage 4 et/ou la dérivation 6 de l'échangeur de chaleur de chauffage 4. Il est également prévu de pouvoir réaliser le circuit de refroidissement sans le radiateur à huile 5. Dans ce cas, la sortie de fluide de refroidissement 10.2 du carter-moteur 2 se raccorde directement au premier distributeur 9. Par l'intermédiaire de la sortie de fluide de refroidissement 8.4 de la culasse, celle-ci est raccordée au radiateur à eau 2 dont la sortie de fluide de refroidissement 2.2 se raccorde, en commun avec la sortie de fluide de refroidissement 4.2 de l'échangeur de chaleur de chauffage 4 ou de la dérivation 6, à une entrée de fluide de refroidissement 3.1 de la pompe de fluide de refroidissement 3. Par l'intermédiaire de la pompe de fluide de refroidissement 3, à savoir sa sortie de fluide de refroidissement 3.2, le fluide de refroidissement parvient à nouveau dans le moteur à combustion interne, à savoir dans son carter-moteur 10. La pompe de fluide de refroidissement 3 présente un circuit de court-circuit 21, qui peut être mis en ou hors circuit par l'intermédiaire d'un second distributeur 11. A l'intérieur du circuit de courtcircuit 21 est prévu un thermostat 20', qui sert d'organe de régulation pour le second distributeur 11. L'écoulement de fluide de refroidissement peut ainsi, à l'aide de la pompe de fluide de refroidissement 3, être refoulé à travers le système de refroidissement complet et/ou seulement à travers le circuit de court-circuit 21. L'écoulement de fluide de refroidissement à l'intérieur du moteur à combustion interne est divisé en un écoulement de fluide de refroidissement de la culasse 8 et un écoulement de fluide de refroidissement du cartermoteur 10. La sortie de fluide de refroidissement 8.2 de la culasse 8 est ici reliée, par l'intermédiaire du premier distributeur 9, à l'échangeur de chaleur de chauffage 4, une sortie de fluide de refroidissement 8.4 de la culasse 8 étant reliée au radiateur à eau 2. A l'intérieur de cette conduite de liaison est prévu un thermostat 20, qui n'ouvre ou met en service une entrée de fluide de refroidissement 2.1 du radiateur à eau 2 qu'à une température d'écoulement de fluide de refroidissement suffisante. Par l'intermédiaire du premier distributeur 9, l'écoulement de fluide de refroidissement est envoyé, à partir d'une sortie de fluide de refroidissement 5.2 du radiateur à huile 5, soit directement dans l'entrée de fluide de refroidissement 8.1 de la culasse 8 et de là, par l'intermédiaire de la sortie de fluide de refroidissement 8.2, dans l'échangeur de chaleur de chauffage 4, soit, sans passer à travers la culasse 8, directement de la sortie de fluide de refroidissement 5.2 du radiateur à huile 5 dans l'entrée de fluide de refroidissement 4.1 de l'échangeur de chaleur de chauffage 4. La figure 2a montre le premier distributeur 9 en tant que distributeur 4/2 (4 orifices, deux positions) dans une première position I. Le premier distributeur 9 comprend un premier canal d'entrée d'écoulement 13, un second canal d'entrée d'écoulement 14, ainsi qu'une sortie de fluide de refroidissement 9.2. Le premier canal d'entrée d'écoulement 13 est ici relié à la sortie de fluide de refroidissement 8.2 de la culasse. Le second canal d'entrée d'écoulement 14 est relié à la sortie de fluide de refroidissement 5.2 du radiateur à huile 5 ainsi qu'à l'entrée de fluide de refroidissement 8.1 de la culasse 8. La sortie de fluide de refroidissement 9.2 du premier distributeur 9 est ici reliée à l'entrée de fluide de refroidissement 4.1 de l'échangeur de chaleur de chauffage 4. Lorsque le radiateur à huile 5 n'est pas prévu, l'entrée de fluide de refroidissement 8.1 de la culasse 8 peut être absent. Dans ce cas, l'écoulement de fluide de refroidissement est envoyé directement de la sortie de fluide de refroidissement 10.2 du carter-moteur 10 à la sortie de fluide de refroidissement 9.2 du premier distributeur 9. Selon la figure 2a, un corps d'obturation de distributeur 12 ferme, dans sa position I, le premier canal d'entrée d'écoulement 13, de sorte que l'écoulement de fluide de refroidissement parvient directement de la sortie de fluide de refroidissement 5.2 du radiateur à huile 5 à l'entrée de fluide de refroidissement 4.1 de l'échangeur de chaleur de chauffage 4. Selon la figure 2b, le corps d'obturation de distributeur 12 ferme, dans sa position II, le second canal d'entrée d'écoulement 14, de sorte que l'écoulement de fluide de refroidissement est relié directement de la sortie de fluide de refroidissement 8. 2 de la culasse 8 à l'entrée de fluide de refroidissement 4. 1 de 11 échangeur de chaleur de chauffage 4, l'écoulement de fluide de refroidissement parvenant simultanément de la sortie de fluide de refroidissement 5. 2 du radiateur à huile 5 dans l'entrée de fluide de refroidissement 8. 1 de la culasse 8. Le corps d'obturation de distributeur 12 est relié à un ressort ou à un élément de rappel non représenté, de façon telle, qu'en cas de défaillance du système, le second canal d'entrée d'écoulement 14 soit fermé en garantissant ainsi un passage de l'écoulement de fluide de refroidissement à travers la culasse 8. Sur la figure 3, a été représentée la pompe de fluide de refroidissement 3, en section transversale. Entre l'entrée de fluide de refroidissement 3. 1 et une sortie de fluide de refroidissement 3. 2, est prévu un canal de court-circuit 17 qui peut être fermé ou régulé par étranglement par l'intermédiaire d'un corps d'obturation 16 de distributeur ou de vanne. Celui-ci est ici disposé à la sortie de fluide de refroidissement 3. 2, directement devant un canal annulaire 22 de la pompe de fluide de refroidissement, et est maintenu par un élément de rappel 18, à savoir un ressort de rappel, dans une position de fermeture I, de sorte qu'en cas de défaillance du système, la fermeture du canal de courtcircuit 17 est assurée. Outre l'élément de rappel 18, le corps d'obturation 16 est relié, par l'intermédiaire d'un axe d'actionnement 19. 1, à un organe d'actionnement 19 qui déplace le corps d'obturation 16 conformément aux paramètres de l'écoulement de fluide de refroidissement, entre la position fermée I et une position ouverte II. Le canal de court-circuit 17 est ici d'une configuration de forme circulaire partielle ou en forme d'arc de cercle, et relie l'entrée de fluide de refroidissement 3.1 de forme cylindrique à la sortie de fluide de refroidissement 3.2 également cylindrique, de la pompe de refroidissement 3. L'organe d'actionnement 19 est ici disposé directement à l'extérieur du canal de courtcircuit 17 et comporte l'axe d'actionnement 19.1 qui est relié directement au corps d'obturation 16 par l'intermédiaire d'un alésage 19.2. L'entrée de fluide de refroidissement 3.1 ainsi que le canal de court-circuit 17 sont ici agencés dans une partie de carter 3' séparée, qui est assemblée au carter de la pompe de fluide de refroidissement 3. Le corps d'obturation 16 s'appuie, dans la position de fermeture, sur un appui 16.1 de forme annulaire, de la partie de carter 3'. REVENDICATIONS 1. Circuit de refroidissement (1) d'un moteur à combustion interne présentant une culasse (8) et un carter de vilebrequin ou carter-moteur (10), comprenant une pompe de fluide de refroidissement (3), un radiateur à eau (2) associé à la pompe de refroidissement (3), et un échangeur de chaleur de chauffage (4), caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur de chauffage (4) présente une dérivation (6) qui peut être mise en ou hors circuit et/ou être régulée par étranglement, par l'intermédiaire d'au moins une première vanne (7') pouvant être commandée et/ou régulée. 2. Circuit de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vanne (7') est réalisée en tant que vanne de fermeture réagissant en fonction de la pression et/ou de la température et reliée à une entrée de fluide de refroidissement (4.1) de l'échangeur de chaleur de chauffage (4), et/ou en ce qu'une sortie de fluide de refroidissement (4.2) de l'échangeur de chaleur de chauffage (4) est reliée à la pompe de fluide de refroidissement (3) par l'intermédiaire d'une seconde vanne (7). 3. Circuit de refroidissement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pompe de fluide de refroidissement (3) présente un circuit de court-circuit (21) entre son entrée de fluide de refroidissement (3.1) et sa sortie de fluide de refroidissement (3.2). 4. Circuit de refroidissement selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'entrée de fluide de refroidissement (3.1) ou la sortie de fluide de refroidissement (3.2) de la pompe de fluide de refroidissement (3) comprend un distributeur (11), ledit distributeur (11) reliant la sortie de fluide de refroidissement (3.2) de la pompe de fluide de refroidissement (3) au circuit de court-circuit (21) ou au circuit de fluide de refroidissement du moteur à combustion interne. 5. Circuit de refroidissement selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit distributeur (11) est réalisé en tant que distributeur 4/2 ou distributeur 3/2 pouvant être commandé et/ou régulé. 6. Circuit de refroidissement selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que ledit distributeur (11) comprend un corps d'obturation de distributeur (16), qui peut être amené dans une position I fermant un canal de court-circuit (17) entre l'entrée de fluide de refroidissement (3.1) et la sortie de fluide de refroidissement (3.2) de la pompe de fluide de refroidissement (3), et dans une position II libérant le canal de court-circuit (17), un élément de rappel (18) réalisé sous la forme d'un ressort et destiné à la position I de fermeture, étant prévu en plus d'un organe d'actionnement (19). 7. Circuit de refroidissement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur de chauffage (4) et la pompe de fluide de refroidissement (3) présentent chacun respectivement en parallèle une dérivation (6,21) pouvant être mise en ou hors circuit par une vanne (7, 11), la dérivation (21) étant réalisée en tant que circuit de court-circuit (21) avec au moins un thermostat (20'), et le radiateur à huile (5) étant sélectivement en liaison active directement avec la culasse (8) et/ou avec. l'échangeur de chaleur de chauffage (4).