Brevet FR2887289A1 — publié le 20061222

La présente invention concerne un dispositif et un procédé pour la gestion thermique d'une huile circulant dans un circuit de lubrification d'un moteur à combustion interne refroidi par un fluide caloporteur circulant dans un circuit de refroidissement du moteur, ainsi qu'un véhicule automobile comportant un tel dispositif. Le bon fonctionnement d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile dépend d'une part de la capacité de lubrification d'une huile circulant dans le moteur à combustion interne, ainsi que de la capacité de refroidissement d'un fluide caloporteur circulant également dans le moteur à combustion interne. La capacité de lubrification de l'huile dépend par exemple de sa température. Bien que les huiles modernes contiennent des additifs qui leur permettent de garder une viscosité relativement constante sur une gamme de températures assez large, il s'avère néanmoins que la capacité de lubrification baisse sensiblement lorsque la température de l'huile dépasse une limite inférieure ou une limite supérieure. Aussi, il serait souhaitable de faire en sorte que l'huile du moteur puisse se chauffer le plus rapidement possible après le démarrage du moteur. Lorsque l'on observe la montée en température de l'huile du moteur, d'une part, et du fluide caloporteur, d'autre part, on constate que dans un moteur à essence atmosphérique, la température du fluide caloporteur monte toujours plus vite que la température de l'huile, quelque soit la température initiale des deux fluides. Traditionnellement, dans un véhicule automobile dont le moteur est refroidi moyennant un fluide caloporteur, la circulation du fluide caloporteur est inhibée dans le radiateur de refroidissement jusqu'à ce que l'huile du moteur atteigne une certaine température. Cette disposition permet de ne pas ralentir la montée en température de l'huile par un refroidissement précoce. Cette disposition traditionnelle est désavantageuse dans le sens que, lorsque la température d'huile a atteint le premier seuil prédéterminé, le circuit de circulation du fluide caloporteur est ouvert et du fluide froid vient en contact d'échange avec l'huile chaude et baisse la température de cette dernière. Même, si ce fléchissement de la température ne dure pas longtemps, cela est néanmoins une variation de température de l'huile qui, finalement, ralentit la montée en température de l'huile. Ce fléchissement peut encore être augmenté par le refroidissement du fluide caloporteur moyennant l'air circulant plus ou moins fortement selon la vitesse du véhicule. Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients énoncés ci avant. La solution proposée par l'invention devrait permettre de réchauffer l'huile moteur le plus rapidement possible pour diminuer les divers frottements, d'avoir une huile la plus chaude possible pendant le fonctionnement stabilisé du moteur, et d'assurer de ne pas dépasser un seuil limite de température de l'huile pour éviter que cette dernière ne se dégrade. Le but de l'invention est atteint avec un dispositif pour la gestion thermique d'une huile circulant dans un circuit de lubrification d'un moteur à combustion interne refroidi par un fluide caloporteur circulant dans un circuit de refroidissement du moteur. Selon l'invention, le dispositif de gestion comprend des moyens permettant de suivre l'évolution de la température de l'huile et de la température du fluide caloporteur, un échangeur thermique fluide/huile destiné à être relié au circuit de lubrification du moteur et au circuit du fluide caloporteur, une vanne commandée agissant sur le flux de fluide caloporteur passant par l'échangeur thermique et des moyens de comparaison et de commande destinés à être reliés aux moyens de suivi et à la vanne commandée pour recevoir des moyens de suivi les températures de l'huile et du fluide caloporteur et pour agir sur la vanne commandée suivant le résultat de la comparaison des températures. Les moyens de comparaison et de commande sont conformés pour obtenir à la fois une montée en température de l'huile la plus rapidement possible et une température de l'huile la plus élevée possible en fonctionnement stabilisé. La solution que l'invention propose consiste donc à intégrer un échangeur thermique fluide caloporteur/huile, respectivement dans le circuit de l'huile et celui du fluide caloporteur et d'assortir cette disposition d'un moyen de réglage du débit du fluide caloporteur dans l'échangeur thermique selon la différence entre la température du fluide caloporteur et la température de l'huile du moteur. Du fait que l'on suit la température du fluide caloporteur et la température de l'huile dès le démarrage du moteur, la vanne commandée destinée à agir sur le flux du fluide caloporteur intervient dès le début. Toutefois, par opposition à ce qui se fait traditionnellement, la vanne commandée varie sa position progressivement entre entièrement fermé et entièrement ouvert à tout moment à partir du démarrage du moteur. A froid, tant que la température du fluide caloporteur est supérieure à la température de l'huile, lorsqu'il s'agit d'un moteur à essence atmosphérique, on laisse passer le débit dans l'échangeur. Dès que la température de l'huile est supérieure à celle du fluide caloporteur, on coupe l'alimentation de l'échangeur. Toutefois, dès que l'huile dépasse un second seuil, par exemple 130 C, on ouvre à nouveau l'alimentation de l'échangeur. Par ailleurs, la désactivation de l'échange thermique entre l'huile et le fluide caloporteur se fait de préférence selon la différence entre la température du fluide caloporteur et la température de l'huile. Grâce à la disposition de l'invention, on réchauffe l'huile plus rapidement, lorsqu'elle est froide, ce qui apporte un gain en consommation. Lorsque l'huile est chaude et a atteint une température à peu près stabilisée, on ne refroidi pas l'huile systématiquement, mais on ne la refroidit que si c'est nécessaire par rapport à des critères de tenue de l'huile qui peuvent changer d'un type d'huile à l'autre et qui peuvent, pour cette raison, être introduites dans une mémoire affectée à de telles données et reliées ou intégrées dans les moyens de comparaison et de commande. En général, la température du fluide caloporteur est mesurée par un capteur et transmise au moyen de comparaison de commande, alors que la température d'huile est mesurée par un capteur approprié ou estimée par un calculateur moteur suivant une modélisation stockée dans une mémoire appropriée reliée ou intégrée dans le ou dans les moyens de comparaison ou de commande. Par ailleurs, le dispositif de l'invention peut aussi avoir l'une au moins des caractéristiques ci-après, considérées isolément ou selon toute combinaison techniquement possible: - les moyens permettant de suivre l'évolution de la température du fluide caloporteur comportent un capteur de température; - les moyens permettant de suivre l'évolution de la température de l'huile comportent un capteur de 25 température; - les moyens permettant de suivre l'évolution de la température de l'huile comportent une mémoire dans laquelle est stockée une modélisation de la montée en température de l'huile en fonction du régime du moteur, de la charge moteur ou de la température d'eau; - les moyens de comparaison et de commande sont conformés pour agir sur la vanne commandée suivant la différence entre la température de l'huile et la température du fluide caloporteur; - la vanne commandée est une électrovanne permettant de varier le flux du fluide caloporteur. Le but de l'invention est également atteint avec un procédé de gestion thermique d'une huile circulant dans un circuit de lubrification d'un moteur à combustion interne refroidi par un fluide caloporteur circulant dans un circuit de refroidissement du moteur. Conformément à l'invention, le procédé comprend une suite d'étapes comportant au moins les actions de suivre la température de l'huile et la température du fluide caloporteur, comparer les températures de l'huile et du caloporteur, agir sur une vanne commandée destinée à varier le flux du fluide caloporteur suivant le résultat de la comparaison entre les températures de l'huile et du fluide caloporteur. Ce procédé peut avoir en outre l'une ou l'autre des 15 caractéristiques suivantes: - la comparaison de la température de l'huile avec la température du fluide caloporteur est effectuée de manière à obtenir la différence entre les deux températures, les moyens de comparaison et de commande étant conformés pour obtenir à la fois une montée en température de l'huile la plus rapidement possible et une température de l'huile la plus élevée possible en fonctionnement stabilisé ; - la température de l'huile est limitée par les moyens de comparaison et de commande à une valeur fonction d'au moins un critère, par exemple du régime du moteur, le ou les critères étant stockés dans une mémoire de modélisation reliée aux moyens de comparaison et de commande. Le but de l'invention est également atteint avec un véhicule automobile comprenant un dispositif de gestion tel que décrit plus haut. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description ci- après d'un mode de réalisation représenté dans les dessins annexés. Dans ces dessins. - la figure 1 montre le schéma d'un moteur à combustion interne avec un circuit de lubrification et un circuit de refroidissement, et -la figure 2 représente dans un graphe l'évolution des températures d'un fluide caloporteur et de l'huile en fonction du temps de fonctionnement du moteur. La figure 1 représente schématiquement un moteur à combustion interne 1 avec une boîte de vitesses 2, un radiateur 3 relié par des conduits 4, 5 aux canaux de refroidissement formés à l'intérieur du moteur 1, ainsi qu'un aérotherme 6 destiné au chauffage de l'habitacle ou de la cabine de conduite d'un véhicule automobile. Le radiateur 3 forme avec les conduits 4, 5 et les canaux de refroidissement formés à l'intérieur du moteur 1 un circuit de refroidissement dans lequel circule un fluide caloporteur, généralement de l'eau contenant un produit anti-gel et éventuellement d'autres additifs. L'aérotherme 6 est relié à ce circuit de refroidissement par un élément de liaison 7 et des conduits 8, 9. Le circuit de refroidissement est pourvu d'une boucle secondaire formée par des conduits 10, 11 et une boîte de dégazage 12, cette boucle secondaire étant montée en parallèle au radiateur 3. Plus précisément, cette boucle secondaire a une sortie particulière 13 du radiateur par laquelle le fluide caloporteur sort et traverse le conduit 10 pour arriver à la boîte de dégazage 12. Le fluide caloporteur retourne ensuite par le conduit 11 vers le conduit 4 à l'intérieur duquel le fluide caloporteur retourne du radiateur 3 vers le moteur 1. Le moteur 1 est pourvu par ailleurs d'une pompe à eau 21, d'un conduit de dérivation 14 formant avec un échangeur thermique fluide/huile 15 une boucle tertiaire du circuit de refroidissement. Le passage du conduit 14 est régulé par une électrovanne 16 ou par tout autre type de vanne commandée. La vanne commandée 16 est reliée à un calculateur de contrôle du moteur 17. Le moteur 1 comprend par ailleurs des moyens 18 permettant de suivre l'évolution de la température du fluide caloporteur et des moyens de suivi 19 permettant de suivre l'évolution de la température de l'huile. L'emplacement des moyens de suivi 18 et 19 dépendant de la réalisation particulière du moteur à combustion interne 1, aucun emplacement n'est indiqué pour ces deux moyens de suivi dans la figure 1. La figure 1 représente donc les éléments formant le dispositif pour la gestion thermique de l'huile circulant dans un circuit de lubrification du moteur à combustion 1, à savoir des moyens 18 permettant de suivre l'évolution de la température du fluide caloporteur, des moyens de suivi 19 permettant de suivre l'évolution de la température de l'huile, un échange thermique fluide/huile 15, une vanne commandée 16 et des moyens de comparaison et de commande 17 pour recevoir des moyens de suivi 18, 19 les températures respectivement de l'huile et du fluide caloporteur et pour agir sur la vanne commandée 16 suivant le résultat de la comparaison des températures. Le suivi de l'évolution des températures respectivement de l'huile et du fluide caloporteur peut être effectué en continu ou à des intervalles fixes ou encore à des intervalles déterminées par les moyens de comparaison et de commande 17. Le choix du mode de suivi de l'évolution des températures peut être fait différemment selon des plages de températures ou selon le type de moteur et la vitesse avec laquelle les températures sont supposées de monter. Le mode de suivi peut également être choisi en fonction du type de véhicule dans lequel le moteur est installé, par exemple, véhicule industriel léger, voiture de tourisme ou engin de travail ou encore suivant les régimes du moteur, autrement dit selon la conduite du véhicule automobile. La figure 2 représente, sous la forme d'un graphe, l'évolution de la température du fluide caloporteur à la sortie du moteur et l'évolution de la température de l'huile en fonction du temps sur un cycle normalisé pour un moteur à combustion interne. Sur ce cycle normalisé, la température de départ est de 20 C. Lorsque le moteur à combustion interne est un moteur à essence atmosphérique, la température monte toujours plus vite que la température de l'huile, comme la figure 2 le montre. 9 REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la gestion thermique d'une huile circulant dans un circuit de lubrification d'un moteur à combustion interne refroidi par un fluide caloporteur circulant dans un circuit de refroidissement du moteur, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (18, 19) permettant de suivre l'évolution de la température de l'huile et de la température du fluide caloporteur, un échangeur thermique fluide/huile (15) destiné à être relié au circuit de lubrification du moteur et au circuit du fluide caloporteur, une vanne commandée (16) agissant sur le flux de fluide caloporteur passant par l'échangeur thermique (15) et des moyens de comparaison et de commande (17) destinés à être reliés aux moyens de suivi (18, 19) et à la vanne commandée (16) pour recevoir des moyens de suivi (18, 19) les températures de l'huile et du fluide caloporteur et pour agir sur la vanne commandée (16) suivant le résultat de la comparaison des températures, les moyens de comparaison et de commande (17) étant conformés pour obtenir à la fois une montée en température de l'huile la plus rapidement possible et une température de l'huile la plus élevée possible en fonctionnement stabilisé. 2. Dispositif de gestion selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (18) permettant de suivre l'évolution de la température du fluide caloporteur comportent un capteur de température. 3. Dispositif de gestion selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens (19) permettant de suivre l'évolution de la température de l'huile comportent un capteur de température. 4. Dispositif de gestion selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens (19) permettant de suivre l'évolution de la température de l'huile comportent une mémoire (20) dans laquelle est stockée une modélisation de la montée en température de l'huile en fonction du régime du moteur. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de comparaison et de commande (17) sont conformés pour agir sur la vanne commandée suivant la différence entre la température de l'huile et la température du fluide caloporteur. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la vanne commandée (16) est une électrovanne permettant de varier le flux du fluide caloporteur. 7. Procédé de gestion thermique d'une huile circulant dans un circuit de lubrification d'un moteur à combustion interne refroidi par un fluide caloporteur circulant dans un circuit de refroidissement du moteur, caractérisé en ce qu'il comprend des étapes de: suivre la température de l'huile et la température du fluide caloporteur, comparer les températures de l'huile et du caloporteur, agir sur une vanne commandée destinée à varier le flux du fluide caloporteur suivant le résultat de la comparaison entre les températures de l'huile et du fluide caloporteur. 8. Procédé de gestion selon la revendication 7, caractérisé en ce que la comparaison de la température de l'huile avec la température du fluide caloporteur est effectuée de manière à obtenir la différence entre les deux températures, les moyens de comparaison et de commande étant conformés pour obtenir à la fois une montée en température de l'huile la plus rapidement possible et une température de l'huile la plus élevée possible en fonctionnement stabilisé. 9. Procédé de gestion selon la revendication 8, caractérisé en ce que la température de l'huile est limitée par les moyens de comparaison et de commande à une valeur fonction d'au moins un critère, le ou les critères étant stockés dans une mémoire de modélisation reliée aux moyens de comparaison et de commande. 10. Procédé de gestion selon la revendication 9 caractérisé en ce que ledit critère est choisi parmi le régime du moteur, la charge moteur et la température d'eau. 11. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de gestion selon l'une quelconque 10 des revendications 1 à 6.