Brevet FR2848249A1 — publié le 20040611

DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine des équipements des véhicules automobiles, plus particulièrement le refroidissement des moteurs de ces derniers, et a pour objet un circuit de refroidissement d'un tel moteur pourvu d'une régulation améliorée adaptative, avantageusement à plusieurs plages de fonctionnement. La présente invention vise de manière générale à rendre plus flexible la régulation ou le contrôle des flux de circulation dans un circuit de refroidissement, en l'adaptant aux conditions thermiques du moteur. L'invention trouve plus particulièrement son application dans le 10 cadre d'un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne du type comprenant essentiellement un bloc cylindres et un bloc culasses, ces blocs comportant chacun des moyens de refroidissement sous forme de portions de circuit intégrés. Un tel circuit de refroidissement comprend, en plus des 15 portions de circuit de refroidissement intégrés précités, d'une part, au moins une première et une seconde boucles séparées de recirculation extérieure ou de réinjection montées en parallèle sur les moyens de refroidissement intégrés, dont la seconde au moins intègre un aérotherme ou un échangeur thermique analogue, d'autre part, un organe de régulation commandé ou 20 piloté en température monté dans ladite au moins une boucle de recirculation comprenant l'aérotherme et régulant le flux de liquide circulant dans cette boucle en fonction de la température dudit liquide, préférentiellement mesurée à l'entrée ou à la sortie des moyens de refroidissement intégrés du moteur, et, enfin, une pompe de circulation dont 25 l'entrée est reliée aux sorties desdites au moins deux boucles de recirculation et dont la sortie est reliée à l'entrée ou aux entrées des moyens de refroidissement intégrés. Cette simple régulation en température n'affectant que la seconde boucle de régulation, aucune régulation effective n'est réalisée dans 30 la première boucle. De plus, le contrôle actif de la circulation du liquide se limite à une plage de températures donnée, sans aucune régulation pour des températures inférieures à la température de début d'ouverture de l'organe de régulation simple effet précité, ni pour des températures supérieures à la température d'ouverture maximale dudit organe de régulation. -2 Or, il est bien connu qu'une régulation plus fine, plus complète et sur une plage de températures plus étendue de la circulation de liquide dans les différentes branches du circuit de refroidissement permet de ménager le moteur en fonctionnement et d'en améliorer les performances. Différents systèmes de régulation sophistiqués ont déjà été proposés pour fournir un contrôle plus flexible et plus étendu des flux de circulation dans les différentes branches d'un circuit de refroidissement, mais ces systèmes font appel à des organes de régulation multivoies de constitution complexe et nécessitant des circuits de commande multiples et 10 élaborés, renchérissant le prix de revient et dont la robustesse de fonctionnement est limitée. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ciaprès, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre 15 d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels: La figure 1 est un schéma fluidique d'un circuit de refroidissement selon un premier mode de réalisation de l'invention, La figure 2 est un schéma fluidique d'un circuit de 20 refroidissement selon un second mode de réalisation de l'invention, et La figure 3 est une variante de réalisation du circuit représenté sur la figure 1. Les figures 1, 2 et 3 montrent un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne comprenant essentiellement un bloc cylindres 25 1 et un bloc culasses 1', ces blocs comportant chacun des moyens de refroidissement sous forme de portions de circuit intégrés 2 et 2' respectives. Ce circuit comprend, en outre, d'une part, au moins une première 3 et une seconde 4 boucles séparées de recirculation extérieure ou 30 de réinjection montées en parallèle sur les moyens de refroidissement intégrés 2 et 2', dont la seconde au moins intègre un aérotherme 5 ou un échangeur thermique analogue, d'autre part, un organe de régulation 6 commandé ou piloté en température monté dans ladite au moins une boucle de recirculation 4 comprenant l'aérotherme 5 et régulant le flux de liquide 35 circulant dans cette boucle 4 en fonction de la température dudit liquide, préférentiellement mesurée à l'entrée ou à la sortie des moyens de refroidissement intégrés 2 et 2' du moteur, et, enfin, une pompe de - 3 circulation 7 dont l'entrée est reliée aux sorties desdites au moins deux boucles de recirculation 3 et 4 et dont la sortie est reliée à l'entrée ou aux entrées des moyens de refroidissement intégrés 2 et 2'. Conformément à l'invention, chacune desdites au moins deux 5 boucles 3 et 4 comprend un organe de régulation 8, 8' du flux dans cette boucle 3 ou 4, les deux organes 8 et 8' étant couplés entre eux de manière à réaliser des régulations opposées ou inverses. Ainsi, la première boucle 3 dispose d'une régulation propre ne dépendant pas de l'état de l'organe de régulation 6, alors que la seconde 10 boucle 4 dispose d'une double régulation en série, l'organe de régulation 8' n'étant actif que lorsque l'organe de régulation 6 est au moins partiellement ouvert. On aboutit ainsi à des contrôles séparés de la circulation de liquide dans les deux boucles 3 et 4, au-delà des plages de régulation en température de l'organe 6, avec des organes de régulation 6, 8 et 8' simple 15 effet (par exemple sous forme de vannes à clapet ou à boisseau régulant une seule voie) et un pilotage simplifié du fait du couplage en commande des organes 8 et 8' (une seule commande pour les deux organes). Selon une variante de réalisation préférée de l'invention, les régulations fournies par les deux organes de régulation mutuellement 20 couplés 8 et 8' constituent des fonctions en opposition de phases, l'un 8 ou 8' desdits organes étant dans son état d'ouverture minimale, par exemple sensiblement fermé ou obturé, lorsque l'autre 8' ou 8 est dans son état d'ouverture maximale, et inversement. Les plages de variation des ouvertures de passage des organes 8 25 et 8' pourront être identiques ou différentes, ce notamment en fonction du type de couplage entre ces deux organes et de l'identité structurelle ou non de ces deux organes. Le couplage entre les deux organes 8 et 8' pourra être de différentes natures, par exemple électronique, par des moyens de 30 transmission avec ou sans démultiplication, avec ou sans engrênement... Néanmoins, conformément à une construction pratique avantageuse, les deux organes de régulation mutuellement couplés 8 et 8' sont couplés de manière mécanique ou physique et forment préférentiellement un organe de régulation double 9, à deux voies régulées 35 indépendantes 10 et 10' et à structure unitaire. Ainsi, comme le montrent schématiquement les figures 1 et 2, les deux organes de régulation mutuellement couplés 8 et 8' peuvent être -4 regroupés dans une unique structure d'organe de régulation 9 à deux voies séparées parallèles 10 et 10', comprenant deux clapets montés sur un même axe avec un décalage angulaire autour dudit axe, préférentiellement d'environ 90 . L'organe de régulation double voie 9 pourra, par exemple, consister en une pièce moulée en matière thermoplastique formant le corps dudit organe et dans lequel est monté l'axe de commande portant les deux clapets dont chacun est situé dans l'une des deux voies 10 et 10' traversant ledit organe. En vue de simplifier davantage encore la commande des organes 8 et 8' et pouvoir aboutir à une régulation en température automatique et robuste, les deux organes de régulation couplés 8 et 8' sont également commandés en fonction de la température du liquide de refroidissement, préférentiellement sur la base de la même mesure de 15 température T que celle utilisée pour la commande de l'organe de régulation 6 commandé en température. De manière plus précise, la circulation du liquide de refroidissement dans ledit circuit de circulation, et plus particulièrement dans lesdites deux boucles de recirculation 3 et 4, est contrôlée par un, deux 20 ou trois des organes de régulation 6, 8 et 8' présents selon les dispositions suivantes: a) lorsque la température du liquide de refroidissement mesurée pour le pilotage de l'organe de régulation 6 commandé en température est inférieure à la valeur déterminant une ouverture minimale dudit organe, 25 alors seul l'organe de régulation 8 présent dans la première boucle de recirculation 3 réalise une régulation positive; b) lorsque la température du liquide de refroidissement mesurée pour le pilotage de l'organe de régulation 6 commandé en température (par exemple sous forme de vanne thermostatée) est supérieure ou égale à la 30 valeur déterminant une ouverture minimale dudit organe 6 et inférieure à la valeur déterminant une ouverture maximale dudit organe 6, alors les trois organes de régulation 6, 8 et 8' peuvent participer positivement à la régulation des flux dans lesdites deux boucles de recirculation 3 et 4; c) lorsque la température du liquide de refroidissement mesurée 35 pour le pilotage de l'organe de régulation 6 commandé en température est supérieure ou égale à la valeur déterminant une ouverture maximale dudit organe 6, alors seuls les deux organes de régulation couplés 8 et 8' (par -5 exemple sous forme de vannes thermostatées) participent positivement à la régulation des flux dans lesdites deux boucles de recirculation 3 et 4. Dans la pratique, dans le cadre d'une application dans l'automobile, la plage de régulation active de l'organe 6 est située autour de 5 800 C et la plage de régulation active des organes 8 et 8' est située autour de 900 C. L'organe 8 est sensiblement ouvert et l'organe 8' sensiblement fermé pour des températures mesurées du liquide qui sont inférieures à leur plage de régulation effective, alors que l'organe 8 est sensiblement fermé et l'organe 8' sensiblement ouvert pour des températures supérieures à leur 10 plage de régulation effective. Les deux plages peuvent être, soit discontinues et non chevauchantes (seules les dispositions de régulation a) et c) sont alors disponibles), soit partiellement chevauchantes (les trois dispositions de régulation a), b) et c) sont alors disponibles). Selon un premier mode de réalisation de l'invention, représenté sur les figures 1 et 3 des dessins annexés, un aérotherme secondaire 11, par exemple destiné au chauffage d'un habitacle, est monté dans la première boucle de recirculation 3. Selon un second mode de réalisation de l'invention, représenté 20 sur la figure 2, le circuit peut comporter en outre une troisième boucle de recirculation 12 montée en parallèle avec lesdites première et seconde boucles de recirculation 3 et 4 sur les moyens de refroidissement intégrés 2 et 2' du moteur, ladite boucle de recirculation additionnelle 12 incorporant un aérotherme secondaire 11, par exemple destiné à chauffer un habitacle. 25 De manière préférée et comme cela ressort des figures 1 et 2 annexées, l'organe de régulation 6 commandé en température est monté en amont de l'organe de régulation 8', préférentiellement à proximité de l'entrée ou du début de la seconde boucle de régulation 4 et immédiatement à la suite d'un noeud de distribution 13 ou d'un moyen analogue dirigeant le 30 flux de liquide de refroidissement sortant des moyens de refroidissement intégrés 2 et 2' vers les entrées des deux 3, 4 ou des trois 3, 4, 12 boucles de recirculation. Toutefois, selon une autre variante de réalisation de l'invention représenté sur la figure 3, l'organe de régulation 6 commandé en 35 température peut ainsi être monté en aval de l'organe de régulation 8', préférentiellement à proximité de la sortie ou de la fin de la seconde boucle -6 de régulation, la température prise en compte pour le pilotage dudit organe 6 étant mesurée à proximité de l'entrée de la pompe de circulation 7. Selon une évolution possible des modes et variantes de réalisation de l'invention décrits ci-dessus, il peut également être prévu que 5 les organes de régulation 6, 8 et 8' soient intégrés dans une même unité structurelle 15, cette dernière intégrant éventuellement également un ou le noeud de distribution 13 (représenté symboliquement en traits discontinus sur la figure 2). Différentes réalisations matérielles connues sont possibles pour 10 les différents éléments et composants constituant le circuit de refroidissement (module intégrant une ou plusieurs portions de circuit ou de boucles et/ou un ou plusieurs organes de régulation, conduits, tuyaux, tubulures, raccords, etc), ces éléments et composants n'étant pas décrits plus avant dans la présente. Il en est de même des moyens de mesure de la température et des moyens de commande des organes 6, 8 et 8' (cartouche de cire, capteur et circuit de commande électronique, ...). L'invention a également pour objet un procédé de régulation de la circulation de liquide de refroidissement dans un circuit de 20 refroidissement d'un moteur à combustion interne tel que décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser ladite régulation en mettant en oeuvre les dispositions a) et c) ou a), b) et c) mentionnées ci-dessus. En outre, comme le montrent également les figures 1 et 2, le circuit de refroidissement sera pourvu d'un circuit auxiliaire 14 de dégazage 25 et de mise en charge de la pompe 7. Comme indiqué précédemment, la régulation globale du circuit de refroidissement pourra être réalisée par mise en oeuvre des trois dispositions a), b) et c) ou des seules dispositions a) et c). Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de 30 réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. -7 REVENDICATIONS 1. Circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne comprenant essentiellement un bloc cylindres et un bloc culasses, ces blocs comportant chacun des moyens de refroidissement sous forme de portions de circuit intégrés, ledit circuit de refroidissement comprenant, en outre, 5 d'une part, au moins une première et une seconde boucles séparées de recirculation extérieure ou de réinjection montées en parallèle sur les moyens de refroidissement intégrés, dont la seconde au moins intègre un aérotherme ou un échangeur thermique analogue, d'autre part, un organe de régulation commandé ou piloté en température monté dans ladite au moins 10 une boucle de recirculation comprenant l'aérotherme et régulant le flux de liquide circulant dans cette boucle en fonction de la température dudit liquide, préférentiellement mesurée à l'entrée ou à la sortie des moyens de refroidissement intégrés du moteur, et, enfin, une pompe de circulation dont l'entrée est reliée aux sorties desdites au moins deux boucles de 15 recirculation et dont la sortie est reliée à l'entrée ou aux entrées des moyens de refroidissement intégrés, caractérisé en ce que chacune desdites au moins deux boucles (3 et 4) comprend un organe de régulation (8, 8') du flux dans cette boucle (3 ou 4), les deux organes (8 et 8') étant couplés entre eux de manière à réaliser des régulations opposées ou inverses. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que les régulations fournies par les deux organes de régulation mutuellement couplés (8 et 8') constituent des fonctions en opposition de phases, l'un (8 ou 8') desdits organes étant dans son état d'ouverture minimale, par exemple sensiblement fermé ou obturé, lorsque l'autre (8' ou 8) est dans son état 25 d'ouverture maximale et inversement. 3. Circuit selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les deux organes de régulation mutuellement couplés (8 et 8') sont couplés de manière mécanique et forment préférentiellement un organe de régulation double (9), à deux voies régulées indépendantes (10 30 et 10') et à structure unitaire. 4. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les deux organes de régulation mutuellement couplés (8 et 8') sont regroupés dans une unique structure d'organe de régulation (9) à deux voies séparées parallèles (10 et 10'), comprenant deux clapets -8 montés sur un même axe avec un décalage angulaire autour dudit axe, préférentiellement d'environ 900. 5. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les deux organes de régulation couplés (8 et 8') sont 5 également commandés en fonction de la température du liquide de refroidissement, préférentiellement sur la base de la même mesure de température que celle utilisée pour la commande de l'organe de régulation (6) commandé en température. 6. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, 10 caractérisé en ce que la circulation du liquide de refroidissement dans ledit circuit de circulation, et plus particulièrement dans lesdites deux boucles de recirculation (3 et 4), est contrôlée par un, deux ou trois des organes de régulation (6, 8 et 8') présents selon les dispositions suivantes: a) lorsque la température du liquide de refroidissement mesurée 15 pour le pilotage de l'organe de régulation (6) commandé en température est inférieure à la valeur déterminant une ouverture minimale dudit organe, alors seul l'organe de régulation (8) présent dans la première boucle de recirculation (3) réalise une régulation positive; b) lorsque la température du liquide de refroidissement mesurée 20 pour le pilotage de l'organe de régulation (6) commandé en température est supérieure ou égale à la valeur déterminant une ouverture minimale dudit organe (6) et inférieure à la valeur déterminant une ouverture maximale dudit organe (6), alors les trois organes de régulation (6, 8 et 8') peuvent participer positivement à la régulation des flux dans lesdites deux boucles 25 de recirculation (3 et 4); c) lorsque la température du liquide de refroidissement mesurée pour le pilotage de l'organe de régulation (6) commandé en température est supérieure ou égale à la valeur déterminant une ouverture maximale dudit organe (6), alors seuls les deux organes de régulation couplés (8 et 8') 30 participent positivement à la régulation des flux dans lesdites deux boucles de recirculation (3 et 4). 7. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un aérotherme secondaire (11) est monté dans la première boucle de recirculation (3). 8. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une troisième boucle de recirculation (12) montée en parallèle avec lesdites première et seconde -9 boucles de recirculation (3 et 4) sur les moyens de refroidissement intégrés (2 et 2') du moteur, ladite boucle de recirculation additionnelle (12) incorporant un aérotherme secondaire (11). 9. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, 5 caractérisé en ce que l'organe de régulation (6) commandé en température est monté en amont de l'organe de régulation (8'), préférentiellement à proximité de l'entrée ou du début de la seconde boucle de régulation (4) et immédiatement à la suite d'un noeud de distribution (13) ou d'un moyen analogue dirigeant le flux de liquide de refroidissement sortant des moyens 10 de refroidissement intégrés (2 et 2') vers les entrées des deux (3, 4) ou des trois (3, 4, 12) boucles de recirculation. 10. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'organe de régulation (6) commandé en température est monté en aval de l'organe de régulation (8'), préférentiellement à 15 proximité de la sortie ou de la fin de la seconde boucle de régulation (4), la température prise en compte pour le pilotage dudit organe (6) étant mesurée à proximité de l'entrée de la pompe de circulation (7). 11. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les organes de régulation (6, 8 et 8') sont intégrés dans 20 une même unité structurelle (15), cette dernière intégrant éventuellement également un ou le noeud de distribution (13). 12. Procédé de régulation de la circulation de liquide de refroidissement dans un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, 25 caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser ladite régulation en mettant en oeuvre les dispositions mentionnées dans la revendication 6.