Brevet FR2831209A1 — publié le 20030425

INVENTION La présente invention concerne un dispositif destiné à optimiser le refroidissement des moteurs thermiques à refroidissement par liquide quel que soit le carburant ou la puissance du moteur. L'objet du brevet est de substituer à la pompe classique (généralement une pompe centrifuge à turbine) une pompe à débit variable, qu'elle soit à pistons ou à palettes et excentrique et non plus entraînée par son moteur en mouvement mais, par un moteur électrique 12 ou 24 volts à deux ou trois vitesses et de ce fait n'étant pas tributaire du fonctionnement ou non du moteur. Il en sera de même pour le moteur électrique d'asservissement faisant varier le débit de la pompe à débit variable et qui recevra son courant de fonctionnement par une unité de commande sous forme d'un module calculateur électronique ayant pour but de recevoir, d'analyser et de comparer les différents paramètres qui lui seront fournis par des sondes de températures, placées aux endroits stratégiques du circuit de refroidissement ; également il commandera la mise en service du ou des ventilateurs électriques chargés de la ventilation du ou des radiateurs-échangeurs air-liquide de refroidissement du moteur à refroidir. Cette unité de commande centralisée devra déclencher et piloter la pompe à débit variable, son moteur d'entraînement, et son moteur d'asservissement, ainsi que son bypasse de régulation de pression maximum du liquide, en l'occurrence celui du circuit pressuré, seront réalisés sous forme d'un ensemble mono-bloc, le calculateur constituant un ensemble indépendant et le tout alimenté par batterie en permanence, soit en 12 ou 24 V. Le lancement du moteur ne commandant que la mise en service du dispositif, mais pas son arrêt, celui-ci étant du ressort du calculateur, afin d'égaliser les températures après un arrêt du moteur sitôt après un effort violent en pleine charge, et si possible éviter l'élévation accidentelle des températures dans certains points délicats, comme le bloc-moteur et sa ou ses culasses. Le but étant de gérer en totalité l'action et l'efficacité du circuit de refroidissement en tenant compte de tous les paramètres et en agissant sur le débit du fluide dans le circuit de refroidissement par l'emploi d'une pompe à eau à débit variable permettant d'agir sur le débit de liquide en temps réel et en restant dans l'épure imposée en particulier la pressurisation du circuit et la pression maxi, afin de protéger les composants supportant mal les surpressions, comme les durites et le ou les radiateurs- échangeurs liquide-air. La lubrification de la pompe à débit variable sera assurée par un aditif approprié mélangé dans le liquide de refroidissement. Le thermostat de sortie de culasse restant en place et faisant son office. Un schéma synoptique d'une installation de principe est joint à cet exposé d'invention. Cette invention est destinée à s'appliquer à tous les moteurs thermiques refroidis, par liquides, qu'ils soient adaptés à des véhicules automobiles, qu'ils soient fixes dans l'industrie, qu'ils soient adaptés à la marine, qu'ils équipent des engins de travaux publics, ou du matériel agricole, le poids lourds, partout où l'énergie motrice requiert un moteur thermique quel que soit son carburant et sa puissance. Le dispositif proposé faisant l'objet de cette invention apporte deux façons nouvelles de traiter le refroidissement des moteurs thermiques à jaquette liquide, la 1 première en faisant appel au débit variable du fluide transporteur de la chaleur afin de l'écouler au plus vite, vers l'échangeur de température en l'occurrence un radiateur, et ce sans recourir à l'énergie venant directement du moteur à refroidir, mais en jouant quantitativement sur les joules à transporter vers le refroidisseur. La deuxième notion fait appel à l'emploi d'un module-calculateur électronique, centralisant les différents paramètres qui lui sont fournis par les sondes et les témoins de marche et de mesures disposés à cet effet sur le moteur, et pilotant d'une part le débit et pilotant également le fonctionnement du ventilateur électrique en fonction de la température d'ambiance dans laquelle fonctionne le moteur à refroidir. Le but recherché serait d'obtenir une courbe de chaleur du moteur atteignant rapidement son sommet généralement fixe à plus ou moins 92 à 94 centigrades et maintenir ensuite cette courbe plate, quelles que soient les conditions de charge du moteur, et en tenant compte de la pressurisation du circuit de refroidissement installé sur le moteur. Il présente également l'avantage de continuer à fonctionner après l'arrêt du moteur à pleine charge puisque l'énergie de fonctionnement est fournie par une batterie 12 ou 24 volts. Le dispositif s'arrête seulement quand le calculateur en donne le signal. Cette particularité permet d'éviter des points chauds néfastes au potentiel de tenue dans le temps du moteur. En maintenant une température idéale au bon rendement du moteur qui sera éventuellement équipé du dispositif, faisant l'objet de ce brevet, on ne peut qu'en diminuer ses frais de fonctionnement et de maintenance surtout sous des climats extrêmes et dans des conditions d'emploi sévères. La notion de débit variable est connue depuis 1906, Pompe JANNEY et 1912 pompe HEHE SHAW. Mais son emploi dans la circulation des liquides de refroidissement, son pilotage automatique et centralisé n'ont à ma connaissance à ce jour jamais été associés à un dispositif global de gestion électronique, de la fonction refroidissement des moteurs thermiques in situ. Tous les composants entrant dans la réalisation du dispositif faisant l'objet de ce brevet existent sous des formes diverses. Ici ils sont réunis pour être associés dans le but d'optimiser au plus près la notion moderne du traitement du refroidissement des moteurs thermiques en maîtrisant la notion gérée de l'écoulement du fluide refroidissement autrement que d'une façon anarchique. Une des caractéristiques principales du dispositif (décrit dans cette invention) est la présence d'un groupe moto-pompe électrique conçu pour recevoir un fluide de refroidissement et se composant d'un moteur électrique à vitesse qui entraîne une pompe volumétrique à cylindrée variable, le débit étant régulé par un moteur d'asservissement, commandant la variation de cylindrée, et muni d'un bi-passe, régulant la pression du fluide et évitant une surpression accidentelle. Cet ensemble reçoit ses signaux de fonctionnement d'un boîtier ordinateur, lui-même connecté à un réseau de capteurs disposés en conséquence, sur le circuit de refroidissement. Ce groupe moto-pompe est plus facile à loger. Ce dispositif complet s'impose d'autant plus que le moteur est puissant et que les changements de régime et de charge sont fréquents. Avec l'emploi de ce dispositif, le moteur fonctionne à la température optimale désirée pour obtenir son meilleur rendement d'où économie de carburant ! car non seulement la circulation du fluide de refroidissement est maîtrisée mais la circulation de l'air de refroidissement est également gérée par le boîtier-ordinateur. Tous les paramètres sont pris en compte par ce dispositif. Il existe des groups moto-pompe électrifiés mais moins évolués, ils restent basés sur une pompe centrifuge. Ci joint schéma représentant l'ensemble du dispositif. 20 1 Ventilateur électrique 2 vitesses 19 1 Alimentation 12/24V 18 1 Connexions diverses 17 1 Module de pilotage électronique 16 1 Sonde de température haute 15 1 Sonde de température basse 14 1 Régulateur de pression 13 2 Sorties haute et basse de Expl. Chauffage. servitude 12 1 Orifice de trop plein 11 1 Bouchon avec clapet de pressurisation 10 1 Thermostat 9 1 Radiateur échangeur 8 1 Ventilateur électrique 7 1 Jaquette de liquide de refroidissement 6 1 Moteur thermique 5 1 Levier de commande de débit 4 1 Pompe à débit variable 3 1 Moteur élect. d'asservissement 2 1 Moteur électrique 3 vits 12/24V 1 1 Batterie REP. Nb DESIGNATION MA TIERE 085. NOMENCLATURE DU SCHEMA SINOPTIQUE REVENDICATIONS 1) Dispositif pour refroidissement des moteurs thermiques, à combustion interne ou à explosion à condition qu'il fasse appel à un liquide de refroidissement et que le bloc cylindre soit entouré d'une jaquette de liquide, caractérisé en ce que le débit et la vitesse de circulation du fluide de refroidissement sont variables par l'emploi d'une pompe à débit variable, au lieu et place de la pompe centrifuge, ou autre, qui est entraînée par un moteur électrique à courant continu, basse tension 12 ou 24 volts, muni de trois vitesses électriques et dont le fonctionnement est indépendant du fonctionnement du moteur à refroidir. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pompe à débit variable est pilotée en temps réel par un module calculateur électronique indépendant alimenté en permanence par une batterie d'accumulateur commune à la pompe à débit variable et qui reçoit des signaux provenant des sondes de températures disposées à cet effet et de divers témoins de fonctionnement, le dispositif commandant également la mise en service du ou des ventilateurs chargés du refroidissement, du ou des radiateurs échangeurs liquide-air installés sur le circuit et dont la vitesse de rotation sera également variable électriquement et pilotée selon les besoins, le module calculateur comparant en permanence les données reçues avec l'étalon installé et réagirant en conséquence, le dispositif pilotant la pompe à débit variable, par l'intermédiaire d'un moteur réducteur d'asservissement, alimenté également par la batterie 12 ou 24 volts continu et agissant sur le réglage du débit de la pompe à débit variable, le module calculateur déclenchant l'arrêt du dispositif de refroidissement sans tenir compte de l'arrêt du moteur à refroidir, mais seulement des données recueillies par les sondes de températures installées sur le circuit afin de mieux protéger le moteur des points chauds, après un arrêt brusque en pleine charge, le thermostat du moteur restant en place et remplissant son office jusqu'à ce que la température atteigne 92 à 94 centigrades, la pressurisation du circuit restant également en place.