Brevet FR2905422A1 — publié le 20080307

SYSTEME DE REFROIDISSEMENT D'UN VEHICULE AUTOMOBILE [000l] La présente invention concerne un système de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile. [0002] L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des systèmes à double refroidissement, connu également sous le terme de 5 Split Cooling . [0003] On connaît du brevet américain n 6,823,823 un système de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile permettant le refroidissement séparé du carter et de la culasse du moteur. [0004] Ce système comprend une première chambre de refroidissement, disposée io dans le carter, et une deuxième chambre de refroidissement, disposée dans la culasse et isolée de la première. Ces chambres entourent les cylindres dans lesquels se produit la combustion et reçoivent un liquide de refroidissement circulant dans le moteur et destiné à échanger de la chaleur avec les cylindres. [0005] Le système connu de l'état de la technique comprend en outre une pompe is d'alimentation des chambres en liquide de refroidissement et des moyens de séparation du liquide en deux flux pour le refroidissement respectif du carter et de la culasse. [0006] L'alimentation du liquide dans les deux chambres de refroidissement est effectuée à l'aide d'une unique colonne constituée de deux parties, disposées 20 respectivement dans le carter et la culasse. Cette colonne comporte à cet effet deux orifices superposés, traversant une paroi de la colonne et débouchant respectivement dans chacune des deux chambres de refroidissement. [0007] Les moyens de séparation du liquide sont donc internes à la colonne et comprennent l'orifice débouchant dans la première chambre de refroidissement. 25 [0008] Cependant, ce système de refroidissement comportant de tels moyens de séparation du liquide pour les chambres de refroidissement n'est pas satisfaisant. D'une part le refroidissement des cylindres n'est pas homogène, notamment lorsque 2905422 2 la circulation est coupée dans le carter, le cylindre le plus proche de l'orifice d'entrée restant en partie refroidi contrairement aux autres cylindres. De plus, quand le carter est effectivement refroidi, le débit du liquide de refroidissement circulant dans la culasse est réduit et celle-ci n'est plus nécessairement correctement refroidie. A noter que ces problèmes sont vraiment critiques pour les moteurs de type Diesel pour lesquels d'ailleurs, il ne semble pas qu'il y ait le moindre précédent d'application commerciale de ce type de système de refroidissement. [0009] Aussi, le problème technique à résoudre par l'objet de la présente invention est de proposer un système de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile comportant un carter et une culasse, ledit système comprenant, d'une part, une première chambre de refroidissement disposée dans le carter et une deuxième chambre de refroidissement disposée dans la culasse et isolée de la première, et, d'autre part, une pompe d'alimentation des chambres en liquide de refroidissement et des moyens de séparation dudit liquide en deux flux pour le refroidissement respectif du carter et de la culasse, qui permettrait de remédier aux inconvénients précités en optimisant la circulation du liquide de refroidissement dans le moteur. [0010] La solution au problème technique posé consiste, selon la présente invention, en ce que lesdits moyens de séparation du liquide sont situés en amont d'une entrée du liquide dans le carter. [0011] Ainsi, les moyens de séparation du système conforme à l'invention sont placés en dehors du carter ce qui permet une montée d'eau directe dans la culasse, côté échappement et évite le refroidissement non homogène du carter qui génère des déformations des fûts des cylindres qui sont associés à des à des problèmes de gommage ou de grippage et des fuites accrues de gaz de carter (blow-by). [0012] De manière avantageuse, les moyens de séparation comprennent une chicane, disposée en aval de la pompe d'alimentation. [0013] Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la deuxième chambre de refroidissement entoure les soupapes d'échappement de la culasse et la culasse comprend en outre une troisième chambre de refroidissement, communiquant avec la première chambre de refroidissement disposée dans le carter, et isolée de la deuxième chambre de refroidissement. Dans cette configuration, la troisième chambre 2905422 3 de refroidissement étant en communication avec la première chambre de refroidissement, on passe d'une gestion séparée du refroidissement de la culasse et du refroidissement du carter à une gestion séparée du refroidissement de la culasse d'échappement et d'un ensemble carter/culasse d'admission, ces deux éléments 5 ayant des besoins en refroidissement sensiblement identiques. [0014] Dans ce cas, le liquide de refroidissement s'écoule selon des flux sensiblement parallèles dans les deuxième et troisième chambres de la culasse et s'échappe de la culasse en une même extrémité de ladite culasse. [0015] Les sorties des chambres de refroidissement sont classiquement connectées 10 aux entrées d'un boîtier de distribution du liquide dans le circuit de refroidissement. Ce boîtier est en général disposé sur la culasse. [0016] Ainsi, les sorties des chambres de refroidissement, et même celle de la première chambre, par l'intermédiaire de la troisième chambre, sont disposées à une même extrémité de la culasse, ce qui permet de les relier facilement à un boîtier de 15 distribution classique, en évitant des changements sensibles dans la conception de ce dernier. [0017] Il est également prévu par l'invention que le système comprend un joint de culasse, disposé entre le carter et la culasse, et au moins un orifice destiné à la circulation du liquide entre les première et troisième chambres de refroidissement. 20 [0018] Selon un autre mode de réalisation de l'invention, une sortie de la première chambre de refroidissement est disposée dans le carter. Cette sortie est alors reliée au boîtier de sortie à l'aide d'un conduit externe au moteur. Dans cette variante, il n'y donc plus de colonne d'eau à l'admission. [0019] Avantageusement, un déflecteur est disposé dans la première chambre de 25 refroidissement, de façon à diriger le liquide rentrant dans ladite première chambre dans une direction donnée. Le déflecteur peut être ajouré pour permettre un débit résiduel assurant un refroidissement du cylindre à proximité. [0020] Ce déflecteur permet de garantir une circulation du liquide de refroidissement à sens unique dans la première chambre de refroidissement, ce qui réduit les points de 30 séparation ou de jonction de flux de liquide et minimise donc les perturbations pouvant 2905422 4 avoir lieu dans le liquide contenu dans la première chambre de refroidissement. Ceci permet d'optimiser le refroidissement des fûts, et surtout de garantir une circulation du liquide de refroidissement des perçages (interfûts) ménagés entre les chambres de refroidissement des cylindres 5 [0021] L'invention prévoit en outre que le déflecteur est de forme générale allongée parallèlement aux axes des cylindres du carter. [0022] La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. 10 [0023] La figure 1 est une vue d'ensemble en perspective d'un moteur comportant un système de refroidissement selon un mode de réalisation de l'invention. [0024] La figure 2 est une vue schématique des chambres de refroidissement du moteur, appartenant au système de refroidissement selon le mode de réalisation représenté à la figure 1. 15 [0025] La figure 3 est une vue détaillée des moyens de séparation du système de refroidissement de la figure 1. [0026] Sur les figures 1 et 2, est représenté un moteur comportant un carter 10 et une culasse 12. Ce moteur est par exemple de type Diesel. [0027] Ce système de refroidissement comporte une première chambre 14 de 20 refroidissement, disposée dans le carter 10 et destinée à recevoir un liquide de refroidissement, échangeant de la chaleur avec les cylindres Cl, C2, C3, C4 du moteur dans lesquels se produit la combustion du carburant. [0028] Le système des figures 1 et 2 comporte également une deuxième chambre 16 de refroidissement, isolée de la première chambre 14 et disposée dans la culasse 12. 25 Cette deuxième chambre 16 de refroidissement entoure les soupapes d'échappement SE et permet le refroidissement séparé de la culasse 12 au niveau de l'échappement et du carter 10. En effet, le moteur en fonctionnement n'est pas soumis aux mêmes contraintes de refroidissement dans ces deux éléments 10, 12. 2905422 5 [0029] La culasse 12 comporte en outre une troisième chambre 18 de refroidissement, communiquant avec la première chambre 14 de refroidissement disposée dans le carter 10. [0030] La troisième chambre 18 de refroidissement entoure les soupapes d'admission 5 SA de la culasse 12 et est isolée de la deuxième chambre 16 de refroidissement par une paroi 19 interne à la culasse 12. [0031] Un joint 20 de culasse est placé entre le carter 10 et la culasse 12, de sorte qu'il isole la première chambre 14 de refroidissement de la deuxième chambre 16 de refroidissement. lo [0032] Ledit joint 20 de culasse comprend des orifices 22, pratiqués uniquement dans la partie du joint 20 de culasse destinée à être placée entre les première 14 et troisième 18 chambres de refroidissement. Ces orifices 22 sont destinés à la circulation du liquide entre les première 14 et troisième 18 chambres de refroidissement. 15 [0033] Comme le montre la figure 1, le système de refroidissement décrit dans cet exemple comporte également une pompe 24 d'alimentation des chambres 14, 16, 18 de refroidissement en liquide de refroidissement. [0034] Une chicane 26 est disposée en aval de la pompe 24 d'alimentation et en amont d'une entrée 34 du liquide dans le carter 10. Cette chicane assure la séparation 20 du liquide en deux flux distincts 28 et 28'. Dans une variante de réalisation, la chicane 26 est ajourée pour permettre la circulation d'un débit résiduel. [0035] Comme cela apparaît plus clairement sur la figure 3, la chicane 26 peut être constituée par un prisme, de section de forme générale triangulaire, dont un sommet 30 est disposé face à la sortie du liquide de la pompe 24 d'alimentation. 25 [0036] Les deux côtés reliant le sommet 30 au côté 32, opposé au sommet 30, sont courbes, leur centre de courbure étant du même côté de la médiane issue du sommet 30, afin de permettre la déviation progressive des flux 28, 28' vers les entrées 34, 40 des première 14 et deuxième 16 chambres de refroidissement, toutes deux situées dans le moteur. 2905422 6 [0037] La chicane 26 est donc conçue pour diriger les flux 28, 28' vers les entrées 34, 40 des chambres 14, 16, 18 de refroidissement et profilé pour éviter la formation de turbulences dans le liquide de refroidissement. [0038] Un déflecteur 36 est également agencé dans la première chambre 14 de 5 refroidissement et disposé au voisinage de l'entrée 34 du liquide dans ladite chambre 14. [0039] Ce déflecteur 36 est de forme générale sensiblement allongée parallèlement aux axes des cylindres du carter et est de même dimension que la chambre 14 de refroidissement dans cette direction. Il est destiné à diriger le liquide rentrant dans la 10 première chambre 14 dans une direction donnée. En effet, il empêche le passage du liquide dans la direction opposée à la direction donnée en obturant l'espace entre les parois internes de la chambre 14 de refroidissement. [0040] On va maintenant décrire la circulation du liquide de refroidissement dans le système selon l'invention décrit dans cet exemple. 15 [0041] Le liquide de refroidissement sort tout d'abord de la pompe 24 d'alimentation. Il est alors séparé par la chicane 26 en deux flux distincts 28, 28', destinés au refroidissement, respectivement du carter 10 et de la culasse 12. [0042] Le flux 28 entre ensuite dans la première chambre de refroidissement par une entrée 34. Puis, il est dirigé par le déflecteur 36 dans la direction donnée, représentée 20 à la figure 2. [0043] Le liquide circule donc dans la première chambre 14 de refroidissement autour des cylindres dans un unique sens, en trombone, comme cela est visible sur la figure 2. Lorsque la première chambre 14 est remplie par le liquide, ce dernier traverse les orifices 22 du joint 20 de culasse puis entre dans la troisième chambrel8 de 25 refroidissement. [0044] En parallèle, le flux 28' s'engage dans une montée 38 d'eau de la culasse 12 puis entre dans la deuxième chambre 16 de refroidissement par une entrée 40. [0045] Les deux flux 28 et 28' s'écoulent sensiblement parallèlement dans les deuxième 16 et troisième 18 chambres de refroidissement et s'échappent de la 2905422 7 culasse 12 par des sorties respectives 42, 44, disposées à une même extrémité de ladite culasse 12. [0046] Une fois que le liquide a traversé les sorties 42, 44, il circule dans un boîtier de distribution du liquide dans le circuit de refroidissement (non représenté sur les 5 figures), aménagé sur la culasse 12. Ce boîtier dirige le liquide vers un radiateur du moteur, permettant le refroidissement de celui-ci, d'où il est à nouveau envoyé vers la pompe 24 d'alimentation. [0047] On notera que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation précédemment décrit. Io [0048] En effet, on pourrait imaginer une variante dans laquelle le carter 10 et la culasse 12 ne comprennent chacun qu'une unique chambre de refroidissement, la sortie du liquide de la première chambre de refroidissement étant disposée dans le carter 10 et un conduit externe reliant cette sortie à une entrée du boîtier de distribution du liquide. REVENDICATIONS 1. Système de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile comportant un carter (10) et une culasse (12), ledit système comprenant, d'une part, une première chambre (14) de refroidissement disposée dans le carter (10) et une deuxième chambre (16) de refroidissement disposée dans la culasse (12) et isolée de la première, et, d'autre part, une pompe (24) d'alimentation des chambres (14, 16, 18) en liquide de refroidissement et des moyens (26) de séparation dudit liquide en deux flux (28, 28') pour le refroidissement respectif du carter (10) et de la culasse (12), caractérisé en ce que lesdits moyens (26) de séparation du liquide sont situés en io amont d'une entrée (34) du liquide dans le carter (10). 2. Système de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de séparation comprennent une chicane (26) disposée en aval de la pompe (24) d'alimentation. 3. Système de refroidissement selon la revendication 2, caractérisé en ce que la is chicane (26) est ajourée pour permettre la circulation d'un débit résiduel. 4. Système de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la deuxième chambre (16) de refroidissement entoure les soupapes d'échappement (SE) de la culasse (12), ladite culasse (12) comprenant en outre une troisième chambre (18) de refroidissement, communiquant avec la première 20 chambre (14) de refroidissement disposée dans le carter (10), et isolée de la deuxième chambre (16) de refroidissement. 5. Système de refroidissement selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit liquide de refroidissement s'écoule selon des flux (28, 28') sensiblement parallèles dans les deuxième (16) et troisième (18) chambres de la culasse (12) et s'échappe de 25 la culasse (12) en une même extrémité de ladite culasse (12). 6. Système de refroidissement selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comprend un joint (20) de culasse, disposé entre le carter (10) et la culasse (12), et au moins un orifice (22) destiné à la circulation du liquide entre les première (14) et troisième (18) chambres de refroidissement. 2905422 9 7. Système de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que une sortie de la première chambre (14) de refroidissement est disposée dans le carter (10). 8. Système de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, 5 caractérisé en ce que un déflecteur (36) est disposé dans la première chambre (14) de refroidissement, de façon à diriger le liquide rentrant dans ladite première chambre dans une direction donnée. 9. Système de refroidissement selon la revendication 8, caractérisé en ce que le déflecteur (36) est de forme générale allongée parallèlement aux axes des cylindres Io du carter. 10. Moteur Diesel équipé d'un système de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.