Brevet FR2905737A1 — publié le 20080314

Procédé et dispositif pour préchauffer le moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour préchauffer le moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. On sait que lors d'un démarrage à froid d'un moteur à combustion interne, tant que le liquide de refroidissement de celui-ci n'a pas atteint la température optimale, le moteur fonctionne dans de mauvaises conditions ce qui a pour conséquences, une consommation excessive de carburant, une usure des parties mobiles, une émission de gaz polluants et un défaut de chauffage de l'habitacle. Pour remédier à ces inconvénients, des solutions ont été imaginées pour accélérer la montée en température du moteur après son démarrage ou pour préchauffer le liquide de refroidissement du moteur avant le démarrage de celui-ci. Ainsi, la Demanderesse a décrit dans ses brevets français 2736687, 2740172 et 2771771 un procédé pour préchauffer le liquide de refroidissement du moteur à combustion interne d'un véhicule automobile dans lequel, lorsque le moteur est chaud, le liquide de refroidissement est transféré dans un réservoir de stockage adiabatique et avant le démarrage à froid du moteur, ce liquide de refroidissement est transféré à partir du réservoir de stockage vers le circuit de refroidissement du moteur. Ainsi, la totalité du circuit de refroidissement du moteur, c'est-à- dire le circuit interne du moteur, le radiateur de chauffage et le radiateur de refroidissement sont remplis de liquide de refroidissement chaud provenant du réservoir de stockage adiabatique. Ce procédé permet d'accélérer la montée en température du moteur et d'éviter ainsi les inconvénients évoqués plus haut. Le but de la présente invention est d'apporter des améliorations au procédé connu ci-dessus. Ce but est atteint selon l'invention par un procédé dans lequel, au lieu de transférer le liquide de refroidissement stocké dans le réservoir adiabatique, dans la totalité du circuit de refroidissement, avant le démarrage à froid du moteur, le liquide de refroidissement est d'abord introduit dans le circuit interne de refroidissement du moteur, puis 2905737 2 dans le radiateur du circuit de chauffage du véhicule et enfin dans le radiateur de refroidissement du moteur. Ce procédé permet une montée en température du moteur nettement plus rapide que dans le procédé décrit dans les brevets cités 5 plus haut. Le procédé, décrit dans les brevets ci-dessus, présente également l'inconvénient que le transfert du liquide de refroidissement vers le réservoir de stockage a pour conséquence qu'il subsiste dans le circuit de refroidissement vidangé des poches d'air résiduel. Ainsi, lorsque le to liquide de refroidissement est de nouveau transféré dans le circuit, ce liquide de refroidissement se charge de bulles d'air qui sont éliminées progressivement lors de leur passage dans le vase d'expansion. Cependant, la durée du dégazage du liquide de refroidissement, c'est-à-dire l'élimination des bulles d'air est longue, ce qui peut entraîner des 15 risques de formation de points chauds à l'intérieur du moteur, de cavitation de la pompe de circulation du liquide de refroidissement etc... Pour remédier à ces inconvénients, selon le procédé conforme à l'invention, le liquide de refroidissement sortant du circuit interne de refroidissement du moteur est dégazé avant d'être envoyé dans le reste 20 du circuit de refroidissement. Selon un autre aspect de l'invention, le dispositif pour préchauffer le moteur à combustion interne d'un véhicule automobile comprenant un réservoir de stockage adiabatique pour stocker le liquide de refroidissement lorsque le moteur est chaud et des moyens pour 25 transférer le liquide de refroidissement stocké dans le réservoir vers le circuit de refroidissement du moteur avant le démarrage à froid de ce moteur est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour transférer le liquide de refroidissement stocké dans le réservoir d'abord dans le circuit de refroidissement interne du moteur puis dans le radiateur de 30 chauffage du véhicule et enfin dans le radiateur de refroidissement du moteur. De préférence, la sortie du réservoir de stockage est reliée au circuit de refroidissement du moteur par une conduite qui est branchée entre la pompe de circulation du liquide de refroidissement dans le 35 moteur et une vanne reliée au reste du circuit de refroidissement, des moyens étant prévus pour commander la fermeture de cette vanne 2905737 3 pendant la phase du transfert du liquide de refroidissement du réservoir de stockage vers le circuit de refroidissement du moteur. De ce fait, le liquide de refroidissement provenant du réservoir remplit d'abord le circuit interne du moteur et ne remplit le radiateur de 5 chauffage et le radiateur de refroidissement qu'après ouverture de la vanne précitée. Cette disposition favorise une montée en température rapide du moteur. Selon une version préférée de l'invention, le dispositif comprend un 10 organe de dégazage du liquide de refroidissement du moteur relié à une sortie du circuit de refroidissement interne du moteur, adapté pour séparer la phase gazeuse de la phase liquide dudit liquide de refroidissement, la sortie de la phase gazeuse de cet organe étant reliée au vase d'expansion du circuit de refroidissement et la sortie de la 15 phase liquide de cet organe étant reliée au radiateur de chauffage et au radiateur de refroidissement du moteur. Selon une version avantageuse de l'invention, le réservoir de stockage adiabatique comprend une enveloppe extérieure thermiquement isolée comportant une entrée de liquide de 20 refroidissement communiquant avec une vessie disposée à l'intérieur de l'enveloppe extérieure et une sortie communiquant avec l'espace situé entre la vessie et l'enveloppe extérieure qui est reliée au vase d'expansion du circuit de refroidissement. Dans une variante de l'invention, le réservoir de stockage 25 adiabatique comprend une enveloppe extérieure thermiquement isolée comportant une entrée de liquide de refroidissement communiquant avec l'intérieur du réservoir par un tube débouchant près du fond du réservoir et une sortie communiquant avec la partie supérieure du réservoir, lesdites entrée et sortie étant entourées par une matière 30 thermiquement isolante dans laquelle est incorporé un obturateur rotatif en matière thermiquement isolante comportant des ouvertures de passage pouvant être mises en regard desdites entrée et sortie ou être décalées par rapport à celles-ci. De préférence, l'enveloppe extérieure est constituée par deux parois 35 séparées par un espace sous vide. 2905737 4 Un tel réservoir de stockage permet de stocker le liquide de refroidissement chaud pendant une longue durée c'est-à-dire avec une très faible chute de température. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront 5 encore tout au long de la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple, non limitatifs : - la figure 1 est une vue schématique du dispositif de préchauffage d'un moteur à combustion interne selon l'invention, - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1, illustrant la to phase de transfert du liquide de refroidissement vers le réservoir de stockage, la figure 3 est une vue analogue à la figure 1, illustrant la phase de transfert du liquide de refroidissement du réservoir de stockage vers le circuit de refroidissement. 15- La figure 4 est une vue analogue à la figure 1, illustrant la phase de fonctionnement normal. Sur le schéma de la figure 1, on a représenté le circuit de refroidissement interne 1 d'un moteur à combustion comportant à son entrée une pompe 2 de circulation entraînée par le moteur et à sa sortie 20 un dispositif de dégazage 3 dont la sortie phase liquide est reliée successivement avec un radiateur de chauffage 4 et un radiateur de refroidissement 5 reliés en parallèle avec la sortie du dispositif de dégazage 3 et la pompe 2. La sortie phase liquide du dégazeur 3 est reliée au vase 25 d'expansion 6 qui est luimême relié au radiateur de refroidissement 5 et à la conduite 7 reliée à la pompe 2. Le dispositif comprend d'autre part un réservoir 8 de stockage adiabatique du liquide de refroidissement qui est relié par une pompe 9 et par une conduite 10 à la conduite 7 qui est reliée à la pompe 2 située 30 à l'entrée du liquide de refroidissement dans le circuit interne 1 du moteur. Les transferts du liquide de refroidissement vers le réservoir de stockage 8 et à partir de celui-ci vers le circuit de refroidissement sont commandés par deux vannes 11, 12, comme il sera expliqué plus loin. 35 La sortie du réservoir de stockage 8 est reliée par une conduite 13 et une vanne 14 au vase d'expansion 6. 2905737 5 Par ailleurs, une vanne 15 est prévue sur la conduite reliant la sortie phase gazeuse du dégazeur 3 et une autre vanne 16 est située sur la conduite reliant le vase d'expansion 6 à la conduite 7. Par ailleurs, un thermostat 17 est situé sur la conduite reliant le 5 dégazeur 3 au radiateur de refroidissement 5. En outre, la conduite 7 amenant le liquide de refroidissement à la pompe 2 comporte une vanne 18 qui est située en amont du point de branchement 19 de la conduite 10 reliée au réservoir de stockage 8. On va maintenant expliquer le fonctionnement du dispositif que lo l'on vient de décrire. La figure 2 illustre la phase de transfert du liquide de refroidissement vers le réservoir de stockage 8. Pendant cette phase, les vannes 18, 14, 15, 16 sont ouvertes et les vannes 11, 12 assurent le passage du liquide de refroidissement vers le 15 réservoir 8. Le liquide de refroidissement est aspiré par la pompe 9 vers le réservoir 8. Lorsque la totalité du liquide de refroidissement est stocké dans le réservoir 8, les vannes 11 et 14 sont fermées, de sorte que le liquide de refroidissement contenu dans le réservoir 8 est totalement isolé du reste du circuit. 20 La phase de transfert du liquide de refroidissement stocké dans le réservoir 8 vers le circuit de refroidissement est illustrée par la figure 3. Dans cette phase les vannes 18, 15 et 16 sont fermées et la vanne 14 est ouverte. Par ailleurs, les vannes 11 et 12 sont ouvertes et assurent le passage du fluide de refroidissement dans la conduite 10. 25 Le liquide de refroidissement arrive d'abord dans le circuit de refroidissement interne 1 du moteur. Dans ce circuit interne 1, le liquide de refroidissement chaud, échauffe le moteur, en cédant des calories. A la sortie du moteur, le liquide de refroidissement est dégazé dans 30 le dégazeur 3 puis traverse le radiateur de chauffage 4. Le liquide de refroidissement n'entre dans le radiateur de refroidissement 5 que lorsque le thermostat 17 s'ouvre c'est-à-dire lorsque le liquide de refroidissement est à une température suffisante. L'ouverture du thermostat 17 n'est pas immédiate, car le liquide de refroidissement 35 s'est refroidi en circulant dans le circuit de refroidissement interne du moteur. 2905737 6 La pompe 9 s'arrête lorsqu'il n'y a plus de liquide de refroidissement dans le réservoir 8. La figure 4 illustre la phase de fonctionnement normal. Pendant cette phase, les vannes 18, 15 et 16 sont ouvertes et les vannes 14 et 12 5 sont fermées et isolent le réservoir de stockage 8 du circuit de refroidissement. Pour pouvoir dégazer la totalité du liquide de refroidissement sortant du circuit de refroidissement interne 1 du moteur, le dégazeur 3 est adapté (voir figure 5) pour séparer la phase gazeuse de la phase 10 liquide dudit liquide de refroidissement. A cet effet, la sortie 3a de la phase gazeuse de cet organe de dégazage est reliée au vase d'expansion 6 du circuit de refroidissement et la sortie 3b de la phase liquide de cet organe est reliée au radiateur de chauffage 4 et au radiateur de refroidissement 5 du moteur. 15 Dans l'exemple de la figure 5, l'organe de dégazage 3 comprend une chambre cylindrique 20 d'axe horizontal, comportant une entrée axiale 3c du liquide de refroidissement à dégazer, une sortie axiale 3b de la phase liquide dégazée et une sortie oblique 3a de la phase gazeuse dirigée vers le haut. L'entrée axiale 3c et la sortie axiale 3b sont 20 raccordées à la chambre cylindrique 20 par des parties respectivement divergente et convergente 21, 22. Le dégazage s'effectue du fait de l'augmentation brusque de la section de passage entre l'entrée 3c et la chambre cylindrique 20. Dans l'exemple de la figure 6, l'organe de dégazage 23 comprend 25 une chambre cylindrique 24 d'axe vertical comportant une entrée 23a tangentielle supérieure du liquide de refroidissement à dégazer, une sortie tangentielle 23b inférieure de la phase liquide dégazée et une sortie supérieure 23c de la phase gazeuse. Les bulles de gaz (d'air) sont séparées de la phase liquide par centrifugation. 30 Dans l'exemple des figures 7 et 8, l'organe de dégazage 25 comprend une chambre 26 d'axe horizontal comportant une entrée 25a du liquide de refroidissement à dégazer, une sortie 25b de la phase liquide dégazée respectivement décalées vers le haut et vers le bas par rapport à l'axe de la chambre 26 et une sortie 25c de la phase gazeuse 35 disposée au-dessus de la sortie 25b de la phase liquide. Dans le cas de la figure 7, la sortie de la phase gazeuse 25c est alignée avec l'entrée 25a de la phase liquide. 2905737 7 Dans le cas de la figure 8, la sortie 25c de la phase gazeuse est oblique et orientée vers le haut. Dans les deux cas, le dégazage se produit du fait du changement de section et de la trajectoire descendante du liquide montrée par les 5 flèches. La séparation des phases liquide et gazeuse est favorisée par la présence d'une plaque de séparation 27 munie de trous, parallèle à l'axe de la chambre 26 et située entre l'entrée 25a et la sortie 25b. Dans l'exemple montré par les figures 1 à 4, le réservoir 8 de 10 stockage adiabatique comprend une enveloppe extérieure 8a thermiquement isolée comportant une entrée 8b de liquide de refroidissement communiquant avec une vessie 8c disposée à l'intérieur de l'enveloppe extérieure 8a et une sortie 8d communiquant avec l'espace 8e situé entre la vessie 8c et l'enveloppe extérieure 8a qui est 15 reliée au vase d'expansion 6 du circuit de refroidissement. Dans l'exemple représenté sur la figure 9, le réservoir 30 de stockage adiabatique comprend une enveloppe extérieure 31 thermiquement isolée comportant une entrée 32 de liquide de refroidissement communiquant avec l'intérieur du réservoir par un tube 20 33 débouchant près du fond du réservoir et une sortie 34 communiquant avec la partie supérieure du réservoir. Les entrée 32 et sortie 34 sont entourées par une matière thermiquement isolante 35 dans laquelle est incorporé un obturateur 36 rotatif en matière thermiquement isolante comportant des ouvertures de passage 37, 38 25 (voir figure 10) pouvant être mises en regard des entrée et sortie 32, 34 ou être décalées par rapport à celles-ci. Par ailleurs, dans cet exemple, l'enveloppe extérieure 31 est constituée par deux parois séparées par un espace sous vide. Ainsi, le réservoir de stockage 30 est parfaitement isolé, y compris 30 au niveau de ses connexions avec le reste du circuit de refroidissement. Le procédé et le dispositif selon l'invention permettent d'accélérer la montée en température du moteur à combustion interne en réduisant son usure, sa consommation de carburant et l'émission de gaz polluants lors d'un démarrage à froid. 35 A cet effet, il est préférable de transférer le liquide chaud de refroidissement vers le moteur de 10 à 180 secondes avant le démarrage 2905737 8 du moteur. Cette opération peut être déclenchée par l'utilisateur par tout moyen approprié. REVENDICATIONS 1) Procédé pour préchauffer le moteur à combustion interne d'un véhicule automobile dans lequel, lorsque le moteur est chaud, le liquide de refroidissement est transféré dans un réservoir (8) de stockage adiabatique et avant le démarrage à froid du moteur, ce liquide de refroidissement est transféré à partir du réservoir (8) de stockage vers le circuit de refroidissement du moteur, caractérisé en ce qu'avant le démarrage à froid, le liquide de refroidissement est d'abord introduit dans le circuit interne de refroidissement (1) du moteur, puis dans le to radiateur (4) du circuit de chauffage du véhicule et enfin dans le radiateur (5) de refroidissement du moteur. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le liquide de refroidissement sortant du circuit interne (1) de refroidissement du moteur est dégazé avant d'être envoyé dans le reste du circuit de 15 refroidissement. 3) Dispositif pour préchauffer le moteur à combustion interne d'un véhicule automobile comprenant un réservoir (8) de stockage adiabatique pour stocker le liquide de refroidissement lorsque le moteur est chaud et des moyens pour transférer le liquide de refroidissement 20 stocké dans le réservoir (8) vers le circuit de refroidissement du moteur avant le démarrage à froid de ce moteur, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour transférer le liquide de refroidissement stocké dans le réservoir (8) d'abord dans le circuit de refroidissement interne (1) du moteur puis dans le radiateur (4) de chauffage du 25 véhicule et enfin dans le radiateur (5) de refroidissement du moteur. 4) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la sortie du réservoir (8) de stockage est reliée au circuit de refroidissement du moteur par une conduite (10) qui est branchée entre la pompe de circulation (2) du liquide de refroidissement dans le moteur et une 30 vanne (18) reliée au reste du circuit de refroidissement, des moyens étant prévus pour commander la fermeture de cette vanne (18) pendant la phase du transfert du liquide de refroidissement du réservoir de stockage (8) vers le circuit de refroidissement du moteur. 5) Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce 35 qu'il comprend un organe (3) de dégazage du liquide de refroidissement du moteur relié à une sortie du circuit de refroidissement interne (1) du moteur, adapté pour séparer la phase gazeuse de la phase liquide dudit 2905737 i0 liquide de refroidissement, la sortie (3a) de la phase gazeuse de cet organe (3) étant reliée au vase d'expansion (6) du circuit de refroidissement et la sortie (3b) de la phase liquide de cet organe (3) étant reliée au radiateur de chauffage (4) et au radiateur de 5 refroidissement (5) du moteur. 6) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'organe de dégazage (3) comprend une chambre cylindrique (20) d'axe horizontal, comportant une entrée axiale (3c) du liquide de refroidissement à dégazer, une sortie axiale (3b) de la phase liquide to dégazée et une sortie oblique (3a) de la phase gazeuse dirigée vers le haut, ladite entrée axiale (3c) et ladite sortie axiale (3b) étant raccordées à la chambre cylindrique (20) par des parties (21, 22) respectivement divergente et convergente. 7) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'organe 15 de dégazage (23) comprend une chambre cylindrique (24) d'axe vertical comportant une entrée tangentielle supérieure (23a) du liquide de refroidissement à dégazer, une sortie tangentielle inférieure (23b) de la phase liquide dégazée et une sortie supérieure (23c) de la phase gazeuse. 20 8) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'organe de dégazage (25) comprend une chambre (26) d'axe horizontal comportant une entrée (25a) du liquide de refroidissement à dégazer, une sortie (25b) de la phase liquide dégazée respectivement décalées vers le haut et vers le bas par rapport à l'axe de la chambre (26) et une 25 sortie (25c) de la phase gazeuse disposée au-dessus de la sortie (25b) de la phase liquide. 9) Dispositif selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que le réservoir (8) de stockage adiabatique comprend une enveloppe extérieure (8a) thermiquement isolée comportant une entrée (8b) de 30 liquide de refroidissement communiquant avec une vessie (8c) disposée à l'intérieur de l'enveloppe extérieure (8a) et une sortie (8d) communiquant avec l'espace (8e) situé entre la vessie (8c) et l'enveloppe extérieure (8a) qui est reliée au vase d'expansion (6) du circuit de refroidissement. 35 10) Dispositif selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que le réservoir (30) de stockage adiabatique comprend une enveloppe extérieure (31) thermiquement isolée comportant une entrée 2905737 11 (32) de liquide de refroidissement communiquant avec l'intérieur du réservoir (30) par un tube (33) débouchant près du fond du réservoir et une sortie (34) communiquant avec la partie supérieure du réservoir, lesdites entrée (32) et sortie (34) étant entourées par une matière (35) 5 thermiquement isolante dans laquelle est incorporé un obturateur (36) rotatif en matière thermiquement isolante comportant des ouvertures de passage (37, 38) pouvant être mises en regard desdites entrée et sortie (32, 34) ou être décalées par rapport à celles-ci. 11) Dispositif selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que l'enveloppe extérieure (31) est constituée par deux parois séparées par un espace sous vide.