Brevet FR2872545A1 — publié le 20060106

La présente invention a pour objet un dispositif de régulation thermique d'un moteur à combustion interne. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de régulation thermique comprenant au moins une première boucle de refroidissement du moteur à combustion interne et une seconde boucle de refroidissement des gaz d'échappement recirculés (EGR). Afin de diminuer la quantité des oxydes d'azote, qui sont des émissions polluantes se formant à hautes températures dans la chambre de combustion du moteur à partir de l'oxygène non utilisé dans la phase de combustion et de l'azote contenus dans l'air admis dans la chambre de combustion, les constructeurs automobiles ont proposé des solutions consistant à faire recirculer les gaz d'échappement. En effet, afin de diminuer la proportion d'oxygène excédentaire qui se combine à hautes températures avec l'azote, il suffit de mélanger à l'air frais admis dans la chambre de combustion, une partie des gaz d'échappement pauvres en oxygène. Cependant, lors de certains points de fonctionnement du moteur, la température des gaz d'échappement, et par voie de conséquence celle des gaz recirculés, dépasse un certain seuil qui compromet l'efficacité des gaz recirculés dans la chambre de combustion du moteur. C'est pourquoi, il est nécessaire de procéder au refroidissement des gaz recirculés afin de contrôler au mieux la formation d'oxydes d'azote. Une solution envisagée à cet effet par les constructeurs automobiles est d'implanter, en plus du circuit classique de refroidissement du moteur, une seconde boucle froide comportant notamment un échangeur thermique liquide caloporteur / gaz d'échappement recirculés pour refroidir lesdits gaz recirculés et un échangeur thermique air / liquide caloporteur pour refroidir le liquide caloporteur, ce dernier étant généralement un radiateur situé au niveau de la face avant du moteur. Toutefois, l'utilisation d'un radiateur supplémentaire au niveau de la face avant du moteur présente des inconvénients en terme de compacité d'architecture et en terme de coût. C'est pourquoi l'invention a pour but de proposer un dispositif de régulation thermique d'un moteur à combustion interne palliant tout ou partie des inconvénients mentionnés dans l'art antérieur. Plus précisément l'invention a pour objet un dispositif de régulation thermique d'un moteur à combustion interne, comprenant au moins une première boucle de refroidissement du moteur à combustion interne_dotée d'au moins un échangeur thermique liquide caloporteur / air en amont d'une pompe et en aval de moyens d'alimentation en liquide caloporteur, et une seconde boucle de refroidissement des gaz d'échappement recirculés (EGR) dotée d'au moins une pompe, d'un échangeur thermique EGR / liquide caloporteur et d'un échangeur thermique liquide caloporteur / air, caractérisé en ce que les échangeurs liquide caloporteur / air de chaque boucle forment deux parties d'un échangeur communiquant au moyen d'une vanne pilotée. Selon d'autres caractéristiques: L'échangeur est un radiateur. Le radiateur comporte une cloison qui sépare les deux échangeurs liquide caloporteur / air. La cloison intègre la vanne pilotée. La vanne pilotée est une vanne thermostatique. L'invention sera mieux comprise à l'étude de deux modes de réalisation particuliers décrits à titre nullement limitatif et illustrés par les figures 2 et 3. Sur chaque figure, les éléments correspondants portent les mêmes repères. La figure 1 représente une vue schématique d'un dispositif, connu de l'art antérieur, de régulation thermique d'un moteur à combustion interne comportant deux boucles de refroidissement distinctes et non communicantes, destinées pour l'une à refroidir le moteur, et pour l'autre à refroidir les gaz recirculés. La figure 2 représente une vue schématique d'un dispositif de régulation thermique d'un moteur à combustion interne conforme à l'invention suivant une première architecture. La figure 3 représente une vue schématique d'un dispositif de régulation thermique d'un moteur à combustion interne conforme à l'invention suivant une seconde architecture. Le moteur 2 à combustion interne représenté sur chacune des figures comprend de manière classique des conduits respectivement d'admission 11 et d'échappement 12. Une dérivation 18 permet de réinjecter une partie des gaz d'échappement issus des conduits d'échappement 12 dans les conduits d'admission 11. Une vanne pilotée 9 permet de contrôler le débit des gaz recirculés. De manière classique et selon la figure 1, une première boucle 13 dédiée au refroidissement du moteur 2 à combustion interne comprend notamment un échangeur thermique 3a liquide caloporteur / air en amont d'une pompe 10 et en aval de moyens 16 d'alimentation en liquide caloporteur. Avantageusement, les moyens 16 d'alimentation en liquide caloporteur sont un boîtier de sortie d'eau. Avantageusement le liquide caloporteur est de l'eau additivée d'un antigel, telle que de l'eau glycolée. Avantageusement, une vanne thermostatique 7 permet de contrôler 20 le débit d'eau dans la boucle 13. Avantageusement, l'échangeur 3a est un radiateur traversé par l'eau de la boucle 13, situé sur la face avant du moteur 2. Ainsi lorsque la température dans le boîtier de sortie d'eau 16, dépasse un certain seuil S1, la vanne thermostatique 7 s'ouvre de 25 manière à ce que l'eau circule dans la boucle 13 pour refroidir le moteur. De plus, le radiateur 3a assure le refroidissement de l'eau qui a circulé dans le moteur 2. De manière classique également et selon la figure 1, une seconde boucle 14 dédiée au refroidissement des gaz d'échappement recirculés (EGR) comprend notamment une pompe 5, un échangeur thermique 4 EGR / liquide caloporteur et un échangeur thermique 3b liquide caloporteur I air. Avantageusement le liquide caloporteur circulant dans la boucle 14 au moyen de la pompe 5, est de l'eau additivée d'un antigel, telle que de l'eau glycolée. Avantageusement, l'échangeur 3b est un radiateur traversé par l'eau 5 de la boucle 14, situé sur la face avant du moteur. Ainsi, les gaz recirculés sont refroidis dans l'échangeur 4 en couplant thermiquement les gaz recirculés issus de la dérivation 18, avec l'eau circulant dans la boucle 14. De plus, l'eau circulant dans la boucle 14 est à son tour refroidie en 10 traversant le radiateur 3b. Selon l'invention et tel que représentés sur les figures 2 et 3, les échangeurs 3a, 3b forment deux parties d'un échangeur 3 séparées par une cloison 20 et communiquant au moyen d'une vanne pilotée 19. Avantageusement, l'échangeur 3 est un radiateur à eau. Ce peut être indifféremment un radiateur scindé au moyen de la cloison 20 dans la largeur tel que représenté sur la figure 2 ou dans l'épaisseur tel que représenté sur la figure 3. Avantageusement, dans le cas d'un radiateur à eau scindé dans l'épaisseur, la cloison 20 forme un angle droit de manière à ce que les entrées et les sorties 21a, 21b des boucles 13, 14, se situent du même côté. Préférentiellement, les embouts des entrées et des sorties 21a, 21b des boucles 13, 14, sont orientés du côté du moteur et non vers l'extérieur du véhicule, et ce, pour des raisons non seulement techniques mais aussi sécuritaires vis à vis des situations de choc frontal. Avantageusement, la vanne pilotée 19 est une vanne thermostatique. Le dispositif 1 comporte en outre un clapet anti-retour 6, qui permet de limiter la circulation à contre-sens du liquide caloporteur issu de la boucle 13 via la dérivation 20b. Ce même clapet peut comporter en outre une petite ouverture destinée à permettre la circulation à contre-sens du liquide caloporteur suivant un faible débit. Le dispositif 1 comporte en outre une troisième boucle de refroidissement 15 raccordée au moteur 2 entre le boîtier 16 de sortie d'eau glycolée et la pompe 10. La troisième boucle 15 contient par exemple un aérotherme 17 couplant thermiquement le liquide caloporteur avec de l'air destiné à réchauffer l'habitacle. Le dispositif 1 selon l'invention admet deux configurations de fonctionnement. Suivant une première configuration de fonctionnement, quand le moteur 2 ne nécessite pas un refroidissement supérieur à la capacité de l'échangeur 3a, c'est à dire quand la température dans le boîtier de sortie d'eau 16 est inférieure à un seuil S, l'eau circule dans la boucle 13 si la vanne thermostatique 7 est ouverte. Parallèlement, la boucle 14 fonctionne de manière à refroidir les EGR. Ainsi les boucles 13, 14 admettent une configuration de fonctionnement parallèle qui permet de conserver une température dans la boucle 14 inférieure à celle dans la boucle 13. De ce fait, on préserve la fonction de l'échangeur thermique 4. Suivant une seconde configuration de fonctionnement, lorsque la température dans la boucle 13 dépasse le seuil S, c'est à dire lorsque le moteur 2 nécessite un refroidissement supérieur, la vanne 19, de préférence thermostatique, s'ouvre de manière à ce qu'une partie de l'eau issue de la boucle 13 puisse circuler via la vanne 19 dans l'échangeur 3b. De ce fait, cette configuration permet d'augmenter la capacité de l'échangeur 3a. En définitive, l'invention a pour intérêt de permettre la régulation thermique d'un moteur à combustion interne et de ses EGR, grâce à un seul échangeur thermique 3, aisément intégrable au niveau de l'architecture du moteur de par sa compacité, et qui permet de refroidir de manière modulable le liquide caloporteur issu de la boucle du refroidissement du moteur. Suivant une variante de réalisation, le dispositif 1 peut ne pas comporter le clapet anti-retour 6, qui permet de limiter la circulation à contre-sens du liquide caloporteur issu de la boucle 13 via la dérivation 20b. Suivant une autre variante de réalisation, le dispositif 1 peut ne pas comporter la troisième boucle de refroidissement 15 raccordée au moteur 2 entre le boîtier 16 de sortie d'eau glycolée et la pompe 10. REVENDICATIONS Dispositif (1) de régulation thermique d'un moteur (2) à combustion interne, comprenant au moins une première boucle (13) de refroidissement du moteur (2) à combustion interne dotée d'au moins un échangeur thermique (3a) liquide caloporteur / air en amont d'une pompe (10) et en aval de moyens (16) d'alimentation en liquide caloporteur, et une seconde boucle (14) de refroidissement des gaz d'échappement recirculés (EGR) dotée d'au moins une pompe (5), d'un échangeur thermique (4) EGR / liquide caloporteur et d'un échangeur thermique (3b) liquide caloporteur / air, caractérisé en ce que les échangeurs (3a, 3b) forment deux parties d'un échangeur (3) communiquant au moyen d'une vanne pilotée (19). 2. Dispositif (1) de régulation thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'échangeur (3) est un radiateur. 3. Dispositif (1) de régulation thermique selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'échangeur (3) comporte une cloison (20) qui sépare les échangeurs (3a, 3b). Dispositif (1) de régulation thermique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la cloison (20) intègre la vanne pilotée (19). 5. Dispositif (1) de régulation thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la vanne pilotée (19) est une vanne thermostatique.