Brevet FR2866064A1 — publié le 20050812

Dispositif de régulation de la phase liquide d'un circuit de refroidissement d'un moteur thermique, notamment pour véhicule automobile La présente invention concerne un dispositif de régulation de la phase liquide d'un circuit de refroidissement d'un moteur thermique, notamment pour io véhicule automobile. Elle concerne plus particulièrement un dispositif de régulation du type constitué d'une enveloppe branchée sur le circuit de refroidissement entre la sortie culasse et/ou du radiateur du moteur et l'entrée du moteur, cette enveloppe délimitant une enceinte fermée alimentée en fluide issu généralement de la culasse et/ou du radiateur du moteur à combustion interne par au moins un conduit d'amenée de fluide faisant saillie à l'intérieur de l'enceinte, le fluide étant, une fois dégazé, évacué de l'enceinte par l'intermédiaire d'un orifice de sortie ménagé en partie basse de l'enceinte pour retourner à une pompe de circulation prévue dans le circuit de refroidissement du moteur et servir à la mise en charge du circuit de refroidissement. Un tel dispositif de régulation est un élément important du circuit de refroidissement. En effet, il assure la séparation des gaz, en particulier de l'air, qui se trouve en solution dans le liquide et dont la présence dans le circuit de refroidissement est néfaste pour son bon fonctionnement. Ce dispositif de régulation, de par sa fonction de réservoir, constitue également une capacité de réserve permettant de compenser les pertes par micro-fuites du circuit, en particulier par défaut d'étanchéité des différents raccords dont le circuit est pourvu. Il constitue également un volume d'expansion apte à absorber les dilatations du liquide de refroidissement en fonction des conditions de température et de pression. Il sert par ailleurs au remplissage du circuit et au contrôle du niveau du liquide de refroidissement. Enfin, il assure la mise en charge et la pressurisation du circuit de refroidissement, cette pressurisation étant régulée par un bouchon obturateur jouant le rôle de soupape tarée. Durant ces dernières années, la fonction de dégazage d'un tel dispositif de régulation, jouant le rôle de réservoir d'expansion et de dégazage, a été largement explorée. Généralement, dans les réservoirs d'expansion et de dégazage traditionnels, la séparation des phases gazeuse et liquide se fait sous l'effet de la gravité, la poussée d'Archimède faisant remonter les gaz plus légers que le liquide à la surface de celui-ci dans la partie supérieure du réservoir comme l'illustrent en particulier la demande de brevet WO 2004/001204. Les dispositifs de régulation sont donc tous pourvus d'une enceinte délimitant d'une part une phase gazeuse, correspondant à l'espace laissé libre et contenant de l'air dans la partie supérieure de l'enceinte, et d'autre part une phase liquide, correspondant à la partie basse de l'enceinte. Ce dégazage peut également s'opérer dans la phase gazeuse de l'enceinte dans laquelle le dégazage du liquide s'effectue par déphasage du jet supérieur en le brisant sur une cloison dite de tranquillisation. Un tel procédé est jugé moins efficace car il génère des turbulences. Un tel exemple est illustré à travers le brevet FR-A-2.579.668. II est à noter que les gaz dont est chargé le liquide de refroidissement peuvent être d'origines diverses. Ils peuvent consister notamment en un gaz de combustion dû en général à un défaut du joint de culasse, à de la vapeur d'eau, à de la vapeur d'antigel ou à de l'air atmosphérique. Ces gaz présentent des inconvénients importants car ils peuvent provoquer des incidences graves, tels que le désamorçage de la pompe et/ou un endommagement du bloc moteur. On est donc aujourd'hui à la recherche de solutions permettant d'améliorer le dégazage sans nuire aux autres fonctionnalités du dispositif de régulation. Un but de la présente invention est donc de proposer un dispositif de régulation dont la conception permet d'une part d'accroître l'efficacité du dégazage par rapport aux dispositifs traditionnels, d'autre part, de faciliter la mise en pression du circuit. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de régulation de la phase liquide d'un circuit de refroidissement d'un moteur thermique, notamment pour véhicule automobile, du type constitué d'une enveloppe branchée sur le circuit de refroidissement entre la sortie culasse et/ou du radiateur du moteur et io l'entrée du moteur, cette enveloppe délimitant une enceinte fermée alimentée en fluide de refroidissement issu généralement de la culasse et/ou du radiateur du moteur par au moins un conduit d'amenée de fluide faisant saillie à l'intérieur de l'enceinte, le fluide étant, une fois dégazé, évacué généralement par gravité de l'enceinte par l'intermédiaire d'un orifice de sortie ménagé en partie basse de l'enceinte pour retourner à une pompe de circulation prévue dans le circuit de refroidissement du moteur et servir à la mise en charge du circuit de refroidissement, caractérisé en ce que la partie de conduit d'amenée de fluide saillante à l'intérieur de l'enceinte, depuis un point haut de l'enceinte en direction d'un point bas de l'enceinte, est munie d'au moins deux orifices d'évacuation de fluide à travers lesquels le flux de fluide est expulsé sous forme d'un jet à l'intérieur de l'enceinte, lesdits orifices débouchant dans l'enceinte à des niveaux différents correspondant de préférence l'un, à un niveau situé au-dessus du niveau maximum de fluide dans l'enceinte, l'autre, à un niveau situé au dessous du niveau maximum de fluide dans l'enceinte, de manière à obtenir notamment, des jets de nature différente, constituant l'un, un jet de fluide dit aérien, l'autre un jet de fluide dit sous-marin. Grâce à la présence d'un orifice apte à déboucher dans l'enceinte, dans l'espace laissé libre de l'enceinte correspondant à la phase gazeuse de cette enceinte, il en résulte la possibilité, au moyen de ce flux, de chauffer l'air contenu dans l'enceinte et d'augmenter ainsi la dilatation de l'air, ce qui favorise la mise en pression du circuit. Par ailleurs, on obtient, à travers ce premier orifice, une première phase de dégazage, ce dégazage étant ensuite complété i0 lorsque le flux débouche dans l'enceinte à travers le second orifice de la conduite d'amenée de fluide. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente une vue en coupe d'un dispositif de régulation conforme à l'invention en position assemblée des coquilles le constituant; la figure 2 représente une vue en coupe d'un dispositif de régulation conforme à l'invention en position non assemblée des éléments le constituant; les figures 3A et 3B représentent des vues en perspective l'une (3A) de la partie supérieure de l'enceinte, l'autre (3B) de la partie inférieure de l'enceinte; la figure 4 représente une vue en coupe d'un autre mode de réalisation 20 d'un dispositif de régulation conforme à l'invention et la figure 5 représente de manière schématique un circuit de refroidissement d'un moteur d'un véhicule automobile. Les circuits de refroidissement classiques dans les véhicules automobiles sont composés principalement d'un moteur 11 thermique à refroidir, d'une pompe 12 permettant la circulation du liquide, d'un radiateur 13 assurant l'échange thermique et d'un dispositif 1 de régulation. Un exemple d'un tel circuit est représenté à la figure 5. Dans ce circuit, le moteur, représenté en 11, est équipé en sortie d'un boîtier 15 de sortie d'eau connecté d'une part au dispositif 1 de régulation, d'autre part, à l'entrée de radiateur 13 servant de refroidissement du moteur, ce radiateur étant raccordé par une conduite 10 au dispositif 1 de régulation. Ce dispositif 1 de régulation est en sortie raccordé à une pompe 12 dont le côté aspiration est en outre connecté à une sortie du radiateur 13 et à la sortie d'un aérotherme 14 servant au chauffage de l'habitacle, l'entrée de cet aérotherme étant elle-même connectée au boîtier 15 de sortie d'eau. Des flèches illustrent la circulation du fluide de refroidissement s à l'intérieur de ce circuit. Des moto-ventilateurs 16 et 17 sont prévus pour faciliter le refroidissement d'une part du radiateur 13 équipant le moteur, d'autre part, de l'aérotherme 14 servant au chauffage de l'habitacle. Le liquide à dégazer, provenant du radiateur 13 et/ou de la culasse du moteur 11, pénètre donc en entrée à l'intérieur du dispositif 1 de régulation. Ce dispositif 1 de io régulation délimite, au moyen d'une enveloppe, une enceinte fermée. Un conduit 4 d'amenée de fluide, issu de la culasse et/ou du radiateur du moteur et permettant l'alimentation de l'enceinte, fait saillie à l'intérieur de l'enceinte depuis un point haut en direction d'un point bas de l'enceinte. Cette partie de conduit 4 d'amenée de fluide saillant à l'intérieur de l'enceinte est munie d'au moins deux orifices, représentés en 5 et 6 aux figures. Ces orifices d'évacuation de fluide, à travers lesquels le flux de fluide est expulsé sous forme d'un jet à l'intérieur de l'enceinte, débouchent dans l'enceinte à des niveaux différents, comme l'illustrent les figures 1 et 2. Ainsi, l'un des orifices, représenté en 5, débouche dans ladite enceinte à un niveau situé au-dessus du niveau Nm maximum de fluide dans l'enceinte. L'autre orifice débouche dans l'enceinte à un niveau situé au dessous du niveau Nm maximum de fluide dans l'enceinte. On obtient ainsi, à travers le premier orifice 5, un jet, dit aérien, car projeté dans la phase gazeuse ou dans l'espace 18 laissé libre de l'enceinte tandis que l'autre jet obtenu est un jet de fluide dit sous-marin car il débouche dans la phase liquide de l'enceinte. Ainsi, dans un mode de réalisation particulier de l'invention conforme aux figures, l'un 5 des orifices 5, 6 d'évacuation du fluide du conduit 4 d'amenée de fluide, dit orifice de pré-dégazage, est situé au-dessus du niveau Nm maximum de fluide dans l'enceinte, de préférence dans l'alignement de l'entrée dudit conduit 4 d'amenée de fluide dans l'enceinte, pour bénéficier de la chaleur véhiculée dans le conduit 4 d'amenée de fluide et provoquer, l'évacuation des formations gazeuses dans l'espace 18 laissé libre dans l'enceinte et accroître ainsi la pression dans l'espace 18 libre en vue notamment de faciliter la circulation de retour du fluide en direction de l'entrée du moteur 11. Ainsi, ce premier orifice 5 a plusieurs fonctions. Il permet la création d'un flux de fluide qui chauffe l'air contenu dans l'espace 18 laissé libre de l'enceinte et permet ainsi de favoriser la dilatation de l'air et par suite la mise en pression du circuit. Il permet également, du fait de sa disposition sur son conduit 4 d'amenée, d'obtenir une première phase de dégazage appelée pré-dégazage. L'autre orifice 6 d'évacuation de fluide de refroidissement du conduit 4 d'amenée débouche dans une cuve 7 à débordement logée dans l'enceinte du dispositif 1 io de régulation de manière à être maintenu constamment immergé dans ladite cuve 7 pour expulser le flux de fluide sous forme d'un jet de fluide dit sous-marin. Ainsi, la cuve 7 à débordement s'étend dans la partie basse de l'enceinte et est réalisée de préférence sous forme d'une seule pièce avec l'une des parties de l'enveloppe servant à la délimitation de l'enceinte. Ainsi, cette cuve est venue de moulage avec l'une des parois de l'enceinte. Il en résulte une simplification de l'ensemble du dispositif de régulation. L'orifice 6 d'évacuation, situé en dessous du niveau Nm maximum de fluide dans l'enceinte, délimite une ouverture de dimension supérieure à la dimension de l'ouverture délimitée par l'orifice 5 d'évacuation de fluide. Le niveau de fluide à l'intérieur de l'enceinte est contrôlé par des dispositifs de détection appropriés pour être maintenu en dessous d'une valeur prédéterminée. La cuve 7, à l'intérieur de laquelle débouche l'orifice 6 d'évacuation de fluide, a plusieurs fonctions. Elle permet d'éviter que le liquide, quittant l'enceinte par l'orifice 8 de mise en charge du circuit, ne soit dans un état de turbulence trop important. Elle permet également d'éviter le déjaugeage de l'orifice 6 suite aux mouvements du liquide provoqués par une accélération du véhicule lors du roulage de ce dernier et par suite, une aspiration d'air. Dans les exemples représentés, la partie de conduit 4 d'amenée de fluide saillante à l'intérieur de l'enceinte et véhiculant, à l'intérieur de l'enceinte, le fluide issu de la culasse du moteur, présente une première section 4A sensiblement perpendiculaire à la paroi de l'enceinte, suivie, s'étendant sensiblement à angle droit de la première section 4A, d'une seconde section 4B débouchant axialement dans la cuve 7 à débordement. Le premier orifice 5 d'évacuation de fluide, dit de pré-dégazage, est situé dans le prolongement de la première section 4A. Il en résulte donc une évacuation naturelle des gaz comme mentionné ci-dessus. L'orifice 6 d'évacuation du conduit 4 d'amenée de fluide débouchant dans la cuve 7 à débordement présente quant à lui une inclinaison par rapport à l'axe du conduit 4 d'amenée de fluide pour générer dans la cuve 7 un flux laminaire et homogène favorisant la circulation du fluide. Dans les exemples représentés, cet orifice 6 représente un profil incliné io conférant à l'extrémité du conduit 4 une forme en biseau. Dans l'exemple représenté à la figure 4, l'enveloppe comporte, en sus du premier conduit 4 d'amenée de fluide issu de la sortie de culasse ou respectivement du radiateur 13 du moteur 1, au moins un conduit 10 d'amenée de fluide supplémentaire issu du radiateur 13 ou respectivement de la culasse du moteur. Ce conduit 10 supplémentaire fait saillie à l'intérieur de l'enceinte et débouche directement dans la cuve 7 à débordement, de préférence au droit de la première conduite 4 d'amenée de fluide. Le fluide qui débouche dans cette cuve 7 à débordement tend à être guidé ensuite le long des parois de ladite cuve et donc à suivre un mouvement ascendant. La poussée d'Archimède fait quant à elle remonter les gaz plus légers que le liquide à la surface de celle-ci dans la partie supérieure de l'enceinte. Le liquide ainsi dégazé peut être évacué à travers l'orifice 8 de sortie permettant la mise en charge du circuit. Dans les exemples représentés, l'enveloppe de délimitation de l'enceinte affecte une forme sphérique et est constituée, de préférence, par assemblage d'au moins deux demi-coquilles 2, 3 reliées entre elles par un plan de joint. Ainsi, il suffit de deux pièces pour obtenir un dispositif de régulation conforme à l'invention. Cette enveloppe peut être réalisée en matière de synthèse à partir de pièces moulées. La cuve 7 peut être venue de moulage avec l'enveloppe du dispositif 1, en particulier la demi-coquille 3 inférieure. Cette demi-coquille 3 inférieure comporte également, venu de moulage, un conduit 10 d'amenée de fluide issu du radiateur et l'orifice 8 de sortie réalisé sous forme d'un appendice. La demi-coquille supérieure comporte quant à elle, venu de moulage, le conduit 4 d'amenée de fluide issu de la culasse et un orifice 9 de remplissage réalisé sous forme d'un embout fileté saillant à l'extérieur de l'enceinte. En effet, cette enveloppe comporte en outre, en partie supérieure, au moins une troisième ouverture 9 apte à être fermée au moyen d'un organe obturateur, tel qu'un bouchon, équipé d'une soupape tarée. Cette troisième ouverture 9 sert au remplissage du circuit de fluide et permet une pressurisation du circuit. io REVENDICATIONS 1. Dispositif (1) de régulation de la phase liquide d'un circuit de refroidissement d'un moteur (11) thermique, notamment pour véhicule automobile, du type constitué d'une enveloppe branchée sur le circuit de refroidissement entre la sortie culasse et/ou du radiateur (13) du moteur (11) et l'entrée du moteur (11), cette enveloppe délimitant une enceinte fermée alimentée en fluide de refroidissement issu généralement de la culasse et/ou du radiateur du moteur (11) par au moins un conduit (4) d'amenée de fluide faisant saillie à l'intérieur io de l'enceinte, le fluide étant, une fois dégazé, évacué de l'enceinte par l'intermédiaire d'un orifice (8) de sortie ménagé en partie basse de l'enceinte pour retourner à une pompe (12) de circulation prévue dans le circuit de refroidissement du moteur (11) et servir à la mise en charge du circuit de refroidissement, caractérisé en ce que la partie de conduit (4) d'amenée de fluide saillante à l'intérieur de l'enceinte, depuis un point haut de l'enceinte en direction d'un point bas de l'enceinte, est munie d'au moins deux orifices (5, 6) d'évacuation de fluide à travers lesquels le flux de fluide est expulsé sous forme d'un jet à l'intérieur de l'enceinte, lesdits orifices (5, 6) débouchant dans l'enceinte à des niveaux différents correspondant de préférence l'un (5), à un niveau situé au-dessus du niveau (Nm) maximum de fluide dans l'enceinte, l'autre (6), à un niveau situé au dessous du niveau (Nm) maximum de fluide dans l'enceinte, de manière à obtenir notamment, des jets de nature différente, constituant l'un, un jet de fluide dit aérien, l'autre un jet de fluide dit sous-marin. 2. Dispositif (1) de régulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un (5) des orifices (5, 6) d'évacuation du fluide du conduit (4) d'amenée de fluide, dit orifice de pré-dégazage, est situé au-dessus du niveau (Nm) maximum de fluide dans l'enceinte, de préférence dans l'alignement de l'entrée dudit conduit (4) d'amenée de fluide dans l'enceinte, pour bénéficier de la chaleur véhiculée dans le conduit (4) d'amenée de fluide et provoquer, l'évacuation des formations gazeuses dans l'espace (18) laissé libre dans l'enceinte et accroître la pression dans l'espace (18) libre en vue i0 notamment d'éviter le désarmorçage de la pompe à eau (12). 3. Dispositif (1) de régulation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'autre orifice (6) d'évacuation de fluide de refroidissement du conduit (4) d'amenée débouche dans une cuve (7) à débordement logée dans l'enceinte du dispositif (1) de régulation de manière à être maintenu constamment immergé dans ladite cuve (7) pour expulser un flux de fluide sous forme d'un jet de fluide dit sous-marin. io 4. Dispositif (1) de régulation selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'orifice (6) d'évacuation du conduit (4) d'amenée de fluide débouchant dans la cuve (7) à débordement présente une inclinaison par rapport à l'axe du conduit (4) d'amenée pour générer dans la cuve (7) un flux laminaire favorisant la circulation du fluide. 5. Dispositif (1) de régulation selon la revendication 3, caractérisé en ce que la partie de conduit (4) d'amenée de fluide saillante à l'intérieur de l'enceinte et véhiculant, à l'intérieur de l'enceinte, le fluide issu de la culasse du moteur, présente une première section (4A) sensiblement perpendiculaire à la paroi de l'enceinte/suivie, s'étendant sensiblement à angle droit de la première section (4A), d'une seconde section (4B) débouchant axialement dans la cuve (7) à débordement, le premier orifice (5) d'évacuation de fluide, dit de pré-dégazage, étant situé dans le prolongement de la première section (4A). 6. Dispositif (1) de régulation selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la cuve (7) à débordement est venue de moulage avec l'enveloppe du dispositif (1). 7. Dispositif (1) de régulation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'enveloppe de délimitation de l'enceinte affecte une forme sphérique et est constituée, de préférence, par assemblage d'au moins deux demi-coquilles (2, 3) reliées entre elles par un plan de joint. 8. Dispositif (1) de régulation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'enveloppe comporte, en partie supérieure, au moins une troisième ouverture (9) apte à être fermée au moyen d'un organe obturateur, tel qu'un bouchon, équipé d'une soupape tarée, cette troisième ouverture (9) servant au remplissage du circuit de fluide. 9. Dispositif (1) de régulation selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'enveloppe comporte, en sus du conduit (4) d'amenée de io fluide issu de la sortie de culasse ou respectivement du radiateur (13) du moteur (1), au moins un conduit (10) d'amenée de fluide supplémentaire issu du radiateur (13), ou respectivement de la culasse du moteur (11), ce conduit (10) supplémentaire, qui fait saillie à l'intérieur de l'enceinte, débouchant directement dans la cuve (7) à débordement, de préférence au droit du premier conduit (4) d'amenée de fluide.