Brevet FR2920825A3 — publié le 20090313

FR 2920825 A3 20090313 FR 0706398 A 20070912 Dispositif de refroidissement pour moteur à combustion interne régulé à partir d'un circuit de recirculation contrôlé par une vanne La présente invention se rapporte au domaine des dispositifs de régulation de circuits de refroidissement et plus particulièrement aux dispositifs de régulation de circuits de refroidissement de moteur à combustion interne. Les moteurs sont construits de manière à pouvoir maintenir la température de leurs organes dans des limites de sécurité afin d'en permettre le bon fonctionnement en restituant une quantité importante de la io chaleur produite par la combustion. Le maintien sensiblement constant de la température du moteur fait intervenir un dispositif appelé installation de refroidissement. L'évacuation de la chaleur produite par certains organes internes du moteur à combustion se fait ainsi par conduction métallique entre les zones chaudes et les zones froides refroidies par le fluide de ts réfrigération. La chaleur du moteur est dissipée dans le fluide réfrigérant, par exemple de l'air, de l'eau, voire un liquide de refroidissement de synthèse, qui fait fonction d'intermédiaire en prélevant une partie de la chaleur du moteur pour le céder à l'atmosphère à travers un radiateur. La diminution des ressources fossiles et la pression grandissante 20 des autorités réglementaire de réduire la consommation des véhicules amène à augmenter le rendement des moteurs à combustion interne. Une des pistes porte sur une limitation voire une suppression des pertes qui existent dans les fonctions auxiliaires des moteurs et notamment au niveau du dispositif de refroidissement afin d'ajuster au mieux la quantité d'énergie 25 consommée par rapport à la quantité d'énergie nécessaire au refroidissement. Actuellement, la pompe du dispositif de refroidissement peut être liée mécaniquement au moteur de sorte que l'activité de la pompe soit proportionnelle à celle du moteur refroidi par le dispositif. Ce mode de 30 fonctionnement présente alors certaines contraintes au niveau de points particuliers de fonctionnement lorsque l'activité de la pompe de refroidissement est importante alors que les besoins en refroidissement sont réduits. Les pertes au niveau du dispositif de refroidissement sont alors importantes. Selon une variante des dispositifs existant, la pompe du dispositif est associée au moteur par un système d'entrainement électrique qui permet de réduire l'activité de la pompe de refroidissement indépendamment de l'activité du moteur à combustion interne. Toutefois, un tel système cumule les pertes dues au fonctionnement des différents éléments qui forme le Io système d'entrainement électrique (alternateur, câblage, moteur...). Certains dispositifs permettent pourtant de réguler la consommation d'énergie du dispositif de refroidissement. Les solutions apportées par ces dispositifs permettent notamment de contrôler le travail de la pompe du dispositif de refroidissement indépendamment du mode de fonctionnement 15 du moteur. Le brevet EP1 179 886 propose ainsi un dispositif de refroidissement qui comprend, sur son circuit, une valve dont l'actionnement vient réguler le fonctionnement d'un circuit de recirculation connecté entre le point de sortie du flux de liquide de refroidissement dans le moteur et le point d'entrée du flux de liquide de refroidissement dans la pompe disposée à 20 proximité de l'entrée du flux de liquide de refroidissement dans le moteur, cette régulation se faisant en court-circuitant le passage du fluide de refroidissement au niveau des radiateurs. Toutefois, un tel dispositif présente comme inconvénient majeur de faire une régulation uniquement en supprimant la circulation du fluide de refroidissement au niveau des 25 radiateurs, le fluide continuant d'être en déplacement dans le reste du circuit. En effet, la proportion de fluide présent au niveau du moteur n'est que de l'ordre du dixième de la quantité de fluide dans l'ensemble du circuit. La circulation permanente du fluide de refroidissement dans le circuit, même sans transiter par les radiateurs, entraine des pertes d'énergie et notamment 30 de chaleur lorsque le fluide de refroidissement quitte le moteur pour se déplacer dans le reste du circuit. La présente invention a pour objet de palier un ou plusieurs inconvénients de l'art antérieur et notamment de proposer une solution permettant de réguler le refroidissement du moteur à combustion en fonctionnement tout en limitant voire en supprimant les pertes d'énergie du dispositif de refroidissement. Cet objectif est atteint grâce à un dispositif de refroidissement pour moteur à combustion interne comprenant au moins une enceinte de refroidissement d'au moins une partie du moteur dans laquelle circule, entre une entrée froide et une sortie chaude, un fluide de refroidissement, un io moyen de récupération ou de dissipation de la chaleur récupérée par le fluide de refroidissement sortant par la sortie chaude de l'enceinte, une pompe de mise en mouvement du fluide de refroidissement reliant le moyen de récupération ou de dissipation à l'entrée froide de l'enceinte de refroidissement du moteur, constituant un circuit de refroidissement 15 caractérisé en ce que le circuit comprend au moins un circuit de dérivation qui vient se connecter d'une part en amont de la pompe et d'autre part en aval de la pompe par rapport au flux du fluide de refroidissement dans le circuit de refroidissement. Selon une variante de l'invention, le dispositif de refroidissement 20 pour moteur à combustion interne est caractérisé en ce que, le dispositif présentant une première canalisation de dérivation, commandée par au moins une vanne, court-circuitant ou non le passage du fluide dans le moyen de récupération ou de dissipation, le circuit de dérivation supplémentaire vient se connecter d'une part sur la canalisation de dérivation en amont de la 25 pompe et d'autre part en aval de la pompe par rapport au flux du fluide de refroidissement dans le circuit de refroidissement. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de refroidissement pour moteur à combustion interne est caractérisé en ce que les points de connexion du circuit de dérivation supplémentaire sur le circuit 30 de refroidissement sont positionnés au plus près de la pompe du circuit de refroidissement de façon à limiter la contre-pression et/ou les pertes de charge en aval de la pompe. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de refroidissement pour moteur à combustion interne est caractérisé en ce qu'une vanne supplémentaire du circuit de dérivation supplémentaire est gérée électriquement et/ou mécaniquement par un moyen de contrôle pour permettre un contrôle du flux dans le circuit de dérivation supplémentaire. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de refroidissement pour moteur à combustion interne est caractérisé en ce que le circuit de refroidissement intègre au moins un capteur prélevant des informations sur la température du moteur et connecté au moyen de contrôle Io de la vanne du circuit de dérivation supplémentaire. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de refroidissement pour moteur à combustion interne est caractérisé en ce que le moyen de contrôle comprend au moins un moyen de mémoire qui intègre au moins un programme de gestion de l'ouverture de la vanne du circuit de 15 dérivation supplémentaire en fonction des besoins de refroidissement du moteur. Un autre objectif de la présente invention est de proposer une utilisation du dispositif de l'invention afin de réguler le refroidissement du moteur à combustion. 20 Cet objectif est atteint grâce à une utilisation d'un dispositif de refroidissement pour moteur à combustion interne selon au moins une des variantes de l'invention, caractérisée en ce que l'utilisation comprend : - une étape d'ouverture d'au moins une vanne du circuit de dérivation supplérentaire pour dériver le passage du fluide en dehors de la 25 pompe de recirculation Selon une variante de l'invention, l'utilisation d'un dispositif de refroidissement selon une des variantes de l'invention est caractérisée en ce que l'ouverture de la vanne du circuit de dérivation supplémentaire d'une fraction du fluide de refroidissement est partielle de façon à adapter le flux du 30 fluide de refroidissement en circulation dans le circuit de refroidissement au besoin du moteur. L'invention, avec ses caractéristiques et avantages, ressortira plus clairement à la lecture de la description faite en référence au dessin annexé dans lequel la figure 1 représente le schéma d'un exemple de dispositif de refroidissement selon l'invention. s Le dispositif de refroidissement forme un circuit (1) dans lequel un fluide de refroidissement se déplace, mis en mouvement par une pompe (3). Ce circuit de refroidissement (1) comprend notamment une zone de passage au niveau d'au moins un moteur (2) à combustion interne qui permet de réaliser un transfert de chaleur depuis le moteur (2) en fonctionnement vers 10 le fluide de refroidissement, et une zone de passage au niveau d'un évacuateur de chaleur, le radiateur (4), pour permettre une évacuation de la chaleur du fluide de refroidissement vers l'atmosphère. La pompe (3) du dispositif est actionnée mécaniquement et/ou électriquement soit par un moyen moteur autonome, soit par un moyen moteur (10) couplé au moteur 15 (2) à combustion interne refroidi par le dispositif de l'invention. La pompe (3) du circuit (1) se trouve préférentiellement positionnée en amont du moteur (2) de sorte que le fluide soit injecté au niveau du moteur (2) pour y faciliter le déplacement et donc améliorer le refroidissement des cylindres. Selon une variante de réalisation, le circuit de refroidissement (1) 20 intègre un thermostat (9) positionné au niveau d'un embranchement du circuit (1), permet de court-circuiter le passage de fluide de refroidissement dans les radiateurs (4) en fonction de la température du fluide grâce à un circuit de dérivation. Ainsi, lorsque le fluide ne présente pas une température supérieure à une valeur seuil, celui-ci ne transite pas par les radiateurs (4) du 25 dispositif et donc limite les possibles pertes de charges à ce niveau et donc la consommation d'énergie de la pompe (3). Le dispositif de refroidissement de l'invention comprend également au moins un circuit de dérivation supplémentaire (5) du flux du fluide ou d'une partie du flux de fluide en circulation dans le circuit de refroidissement 30 (1). Ce circuit de dérivation supplémentaire (5) vient ainsi se connecter sur le circuit de refroidissement (1) de sorte que les points de connexion viennent se positionner en amont et en aval de la pompe (3) par rapport au flux du fluide dans le circuit (1). Ce circuit de dérivation supplémentaire (5) permet alors un déplacement d'une fraction du fluide de refroidissement depuis la sortie de la pornpe (3) vers l'entrée de la pompe (3) sans transiter par l'ensemble du circuit. Lorsque cette fraction de fluide circule dans le circuit de dérivation supplémentaire (5), le reste du fluide de refroidissement se déplace alors de façon ralentie dans le circuit de refroidissement (1), voire même vient à y stagner. Le point de connexion en amont de la pompe (3) peut éventuellement venir se positionner au niveau du premier circuit de dérivation. lo Selon un mode de réalisation particulier, le positionnement des deux points de connexion du circuit de dérivation supplémentaire (5) sur le circuit de refroidissement (1) est réalisé au plus près de la pompe (3). Ce positionnement particulier permet de réduire au maximum, voire même de supprimer les pertes de charges qui peuvent exister entre la pompe (3) et le is circuit de dérivation supplémentaire (5) et/ou la contre-pression en aval de la pompe (3) de refroidissement. En effet, plus les points de connexion se trouvent éloignés de la pompe (3) et plus les pertes de charges du circuit de recirculation vont être importantes et par la même occasion augmenter la consommation d'énergie de la pompe (3). 20 Le circuit de dérivation supplémentaire (5) comprend également une vanne (6) dont l'activation est gérée par un moyen de contrôle (7). En fonction de l'ouverture de cette vanne (6), le flux de liquide de refroidissement dans le circuit de dérivation supplémentaire (5) est plus ou moins important, régulant dans le même temps le mouvement et l'arrêt du 25 fluide de refroidissement dans le reste du circuit (1). Lorsque la vanne (6) se trouve fermée, la circulation du fluide de refroidissement dans le circuit de refroidissement est identique à celle dans un circuit qui ne comprend pas le dispositif de l'invention. En revanche, lorsque la vanne (6) se trouve totalement ouverte, une fraction du débit du 30 fluide à la sortie de pompe (3), c'est-à-dire une partie ou la totalité du débit, circule dans le circuit de dérivation supplémentaire (5) pour retourner vers l'entrée de pompe (3). Cette recirculation peut être imposée mécaniquement par la vanne (6) qui vient obstruer, totalement ou partiellement, l'accès au circuit de refroidissement (1) au niveau d'un point de connexion du circuit de dérivation supplémentaire (5) sur le circuit de refroidissement (1), ou bien être réalisée physiquement par une différence de contre-pression plus importante au niveau du circuit de refroidissement (1) par rapport au circuit de dérivation supplémentaire (5). Le reste du fluide de refroidissement, qui est éjectée par la pompe (3) mais qui n'est pas mis en circulation dans le circuit de dérivation supplémentaire (5), se trouve alors en mouvement dans le circuit de refroidissement (1). Lorsque l'intégralité du débit du fluide en to sortie de pompe (3) rejoint le circuit de dérivation supplémentaire (5), le reste du fluide de refroidissement se trouve à l'arrêt et stagne dans le circuit de refroidissement (1). Une ouverture partielle de la vanne (6) permet de contrôler les proportions respectives du débit du fluide de refroidissement en circulation 15 dans le circuit de dérivation supplémentaire (5) et dans le circuit de refroidissement (1). Le moyen de contrôle (7) de la vanne (6) peut être formé, par exemple, par un régulateur à masselotte, ou un poumon à dépression, etc. Selon une mode de réalisation préféré, ce moyen de contrôle (7) se 20 trouve connecté à un ou plusieurs capteurs (8) disposés stratégiquement sur le circuit de refroidissement (1), ces capteurs permettant de mesurer la pression et/ou la température, etc. Le moyen de contrôle (7) peut être également amené à intégrer un ou plusieurs programmes de gestion de l'ouverture de la vanne (6) en fonction, par exemple, des besoins du moteur 25 et/ou de la température du liquide de refroidissement au niveau du moteur, etc. Lors de la mise en fonctionnement du moteur (2) à combustion, la température du moteur (2) augmente progressivement. La stagnation du liquide de refroidissement dans le circuit de refroidissement (1) par une 30 dérivation (5) optimale du débit de sortie de pompe (3) permet de supprimer le refroidissement du moteur et donc d'une part de limiter des pertes d'énergie lors de cette phase et d'autre part d'obtenir une augmentation plus rapide de la température du moteur (2). De plus, lors de cette phase, le refroidissement du moteur (2) étant restreint, la combustion s'en trouve stabilisée, réduisant les émissions de gaz polluant et les pertes d'énergie par frottement. Une fois que le refroidissement du moteur (2) s'impose, l'ouverture et la fermeture de la vanne (6) sont opérées en faisant intervenir le moyen de régulation (7) de façon à obtenir un flux de liquide de refroidissement adapté au maintien d'une température optimale pour le bon fonctionnement du moteur (2). Par ailleurs, lors de phases de fonctionnement du moteur (2) ne lo nécessitant pas un besoin de refroidissement important, le dispositif permet de réduire le flux de fluide de refroidissement dans le circuit de refroidissement (1). Il doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses is autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration mais peuvent être modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes. REVENDICATIONS 1. Dispositif de refroidissement pour moteur à combustion interne comprenant au moins une enceinte de refroidissement d'au moins une partie du moteur (2) dans laquelle circule, entre une entrée froide et une sortie chaude, un fluide de refroidissement, un moyen de récupération (4) ou de dissipation de la chaleur récupérée par le fluide de refroidissement sortant par la sortie chaude de l'enceinte, une pompe (3) de mise en mouvement du fluide de refroidissement reliant le moyen de récupération ou de dissipation à l'entrée froide de l'enceinte de refroidissement du moteur, constituant un io circuit de refroidissement (1) caractérisé en ce que le circuit comprend au moins un circuit de dérivation (5) qui vient se connecter d'une part en amont de la pompe et d'autre part en aval de la pompe (3) par rapport au flux du fluide de refroidissement dans le circuit de refroidissement (1). 2. Dispositif de refroidissement pour moteur à combustion interne is selon la revendication 1, caractérisé en ce que, le dispositif présentant une première canalisation de dérivation, commandée par au moins une vanne (9), court-circuitant ou non le passage du fluide dans le moyen de récupération ou de dissipation, le circuit de dérivation supplémentaire (5) vient se connecter d'une part sur la canalisation de dérivation en amont de la 20 pompe et d'autre part en aval de la pompe (3) par rapport au flux du fluide de refroidissement dans le circuit de refroidissement (1). 3. Dispositif de refroidissement pour moteur à combustion interne selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les points de connexion du circuit de dérivation supplémentaire (5) sur le circuit de 25 refroidissement (1) sont positionnés au plus près de la pompe (3) du circuit de refroidissement (1) de façon à limiter la contre-pression et/ou les pertes de charge en aval de la pompe (3). 4. Dispositif de refroidissement pour moteur à combustion interne selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une vanne 30 supplémentaire (6) du circuit de dérivation supplémentaire (5) est géréei0 électriquement et/ou mécaniquement par un moyen de contrôle (7) pour permettre un contrôle du flux dans le circuit de dérivation supplémentaire (5). 5. Dispositif de refroidissement pour moteur à combustion interne selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit de refroidissement (1) intègre au moins un capteur (8) prélevant des informations sur la température du rnoteur et connecté au moyen de contrôle (7) de la vanne (6) du circuit de dérivation supplémentaire (5). 6. Dispositif de refroidissement pour moteur à combustion interne selon une des revendications 4 à 5, caractérisé en ce que le moyen de lo contrôle (7) comprend au moins un moyen de mémoire qui intègre au moins un programme de gestion de l'ouverture de la vanne (6) du circuit de dérivation supplémentaire (5) en fonction des besoins de refroidissement du moteur (2). 7. Utilisation d'un dispositif de refroidissement pour moteur à 15 combustion interne selon une des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que l'utilisation comprend : - une étape d'ouverture d'au moins une vanne (6) du circuit de dérivation supplémentaire (5) pour dériver le passage du fluide en dehors de la pompe de recirculation. 20 8. Utilisation d'un dispositif de refroidissement selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'ouverture de la vanne (6) du circuit de dérivation supplémentaire (5) d'une fraction du fluide de refroidissement est partielle de façon à adapter Ile flux du fluide de refroidissement en circulation dans le circuit de refroidissement (1) au besoin du moteur (2).