Brevet FR2938297A1 — publié le 20100514

CIRCUIT DE REFROIDISSEMENT MOTEUR [0001 L'invention concerne les circuits de refroidissement de moteurs de véhicules automobiles, et en particulier le dégazage du liquide de refroidissement réchauffé en 5 provenance du moteur. [0002] Un circuit de refroidissement de moteur de véhicule automobile connu comprend un boîtier de sortie d'eau muni d'un thermostat. Le boîtier de sortie d'eau comprend une canalisation principale de sortie pour transporter le liquide de refroidissement vers un radiateur dont la fonction est de refroidir ce liquide. Lorsque la 10 température du liquide de refroidissement est suffisante, le thermostat s'ouvre pour permettre l'écoulement dans la canalisation principale vers le radiateur. Le liquide de refroidissement ainsi refroidi est ensuite acheminé au moyen d'une canalisation du radiateur vers l'entrée d'un boîtier de dégazage. Le boîtier de dégazage permet de retirer des bulles de gaz présentes dans le liquide de refroidissement. Des bulles de 15 gaz apparaissent dans le liquide de refroidissement notamment lors d'un défaut de remplissage ou lors d'un dysfonctionnement du moteur. Le liquide de refroidissement dégazé est ensuite acheminé au moyen d'une canalisation vers l'entrée d'une pompe à eau située en amont du moteur. Le radiateur présente une sortie raccordée à une entrée de la pompe à eau. La pompe contribue à faire circuler le liquide de 20 refroidissement dans le moteur et le liquide de refroidissement ainsi réchauffé est ensuite récupéré dans le boîtier de sortie d'eau. Une première conduite de dérivation raccorde une sortie du boîtier de sortie d'eau à la pompe à eau. Cette première conduite de dérivation court-circuite le radiateur. Le boîtier de sortie d'eau comporte une canalisation secondaire de sortie de liquide de refroidissement destinée à 25 alimenter un aérotherme en liquide de refroidissement et dont la fonction est de créer du chauffage dans l'habitacle du véhicule automobile. Le liquide de refroidissement récupéré à la sortie de l'aérotherme est ramené dans la pompe à eau par l'intermédiaire d'un piquage ménagé dans la première conduite de dérivation. [0003] Dans des zones de grand froid, et en particulier sur des distances courtes, la 30 température du liquide de refroidissement peut ne pas atteindre la température d'ouverture du thermostat. Ainsi, le liquide de refroidissement ne s'écoule pas du radiateur dans le boîtier de dégazage. De plus, même pour des trajets plus longs, le froid réduit la fréquence d'ouverture du thermostat. Afin de garantir un dégazage suffisant du liquide de refroidissement dans ce contexte, une deuxième conduite de dérivation raccorde le boîtier de sortie d'eau à une entrée de la boîte de dégazage. Cette conduite permet de garantir en continu un écoulement vers le boîtier de dégazage, même lorsque le thermostat bloque l'écoulement vers le radiateur. [0004] Un tel circuit de refroidissement présente des inconvénients. Lorsque le moteur est froid et que la température extérieure est basse, le chauffage du liquide de refroidissement est relativement lent. Par conséquent, l'aérotherme ne pourra pas réchauffer suffisamment l'habitacle du véhicule. De plus, le moteur met plus de temps à atteindre sa température optimale de fonctionnement. [0005] Afin d'accélérer le réchauffage initial du liquide de refroidissement et d'améliorer l'efficacité thermique de l'aérotherme, il est connu de dégrader le rendement de la combustion pour certains points de fonctionnement du moteur. [0006] Cette technique s'accompagne cependant d'une surconsommation pouvant atteindre 5 % sur ces points de fonctionnement. Une telle surconsommation est coûteuse pour l'utilisateur et nuisible à l'environnement. Il existe un besoin pour une solution simple et économique permettant d'éviter une telle surconsommation tout en garantissant un réchauffement plus rapide du liquide de refroidissement. [000n L'invention vise à résoudre ces inconvénients. L'invention porte ainsi sur un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne, notamment de véhicule automobile, comprenant un boîtier de sortie d'eau; un radiateur de refroidissement présentant une sortie d'évacuation et une entrée raccordée à une première sortie du boîtier de sortie d'eau; un boîtier de dégazage présentant une première entrée raccordée à la sortie d'évacuation du radiateur et une deuxième entrée raccordée à une deuxième sortie du boîtier de sortie d'eau ; une première vanne thermostatique obturant sélectivement l'écoulement entre le boîtier de sortie d'eau et le radiateur; caractérisé en ce qu'il comprend en outre une deuxième vanne thermostatique obturant sélectivement l'écoulement entre la deuxième sortie du boîtier de sortie d'eau et la deuxième entrée du boîtier de dégazage, la vanne thermostatique se fermant lorsque la température du liquide de refroidissement dépasse un premier seuil. [0008] de véhicule automobile, comprenant un boîtier de sortie d'eau présentant des première et deuxième sorties ; un radiateur de refroidissement présentant une entrée raccordée à la première sortie du boîtier de sortie d'eau, et une sortie d'évacuation de liquide de refroidissement ; un boîtier de dégazage présentant une première entrée raccordée à la sortie d'évacuation du radiateur et une deuxième entrée raccordée à la deuxième sortie du boîtier de sortie d'eau ; une première vanne thermostatique obturant sélectivement l'écoulement entre le boîtier de sortie d'eau et le radiateur ; et une deuxième vanne thermostatique obturant sélectivement l'écoulement entre la deuxième sortie du boîtier de sortie d'eau et la deuxième entrée du boîtier de dégazage, la vanne thermostatique se fermant lorsque la température du liquide de refroidissement dépasse un premier seuil. [0009] Selon une variante, ledit premier seuil est compris entre -5 et 20° Celsius, et 10 de préférence compris entre 0 et 5°Celsius. [0010] Selon encore une variante, la deuxième vanne thermostatique comprend un organe dont la dilatation thermique déplace un joint d'étanchéité et obture l'écoulement entre la deuxième sortie du boîtier de sortie d'eau et la deuxième entrée du boîtier de dégazage lorsque ladite température du liquide de refroidissement 15 dépasse le premier seuil. [0011] Selon une autre variante, ledit organe est réalisé en cire. [0012] Selon encore une autre variante, ladite vanne thermostatique est disposée au niveau de la deuxième sortie du boîtier de sortie d'eau. [0013] Selon une variante, ladite première vanne thermostatique s'ouvre lorsque la 20 température du liquide de refroidissement dépasse un deuxième seuil supérieur au premier seuil. [0014] Selon encore une variante, le deuxième seuil est compris entre 70 et 90° Celsius. [0015] Selon une autre variante, le circuit comprend un aérotherme muni d'une 25 entrée connectée au boîtier de sortie d'eau. [0016] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : 30 • la figure 1 est une représentation schématique d'un circuit de refroidissement selon l'invention ; • la figure 2 est une vue en coupe d'un exemple de vanne thermostatique dans deux positions de fonctionnement ; • la figure 3 représente schématiquement les connexions hydrauliques du circuit de refroidissement lorsque le moteur est froid ; • la figure 4 représente schématiquement les connexions hydrauliques du circuit de refroidissement au cours du réchauffement du moteur ; • la figure 5 représente schématiquement les connexions hydrauliques du circuit de refroidissement lorsque le moteur est chaud. [0017 L'invention propose un circuit de refroidissement de moteurs à combustion interne de véhicules automobiles. Ce circuit comprend un boîtier de sortie d'eau raccordé à un radiateur de refroidissement par l'intermédiaire d'une première vanne thermostatique obturant sélectivement l'écoulement entre eux. Le boîtier de sortie d'eau est également raccordé à un boîtier de dégazage. Le radiateur est également raccordé au boîtier de dégazage. Une deuxième vanne thermostatique obture sélectivement l'écoulement entre le boîtier de sortie d'eau et le boîtier de dégazage, la deuxième vanne thermostatique se ferme lorsque la température du liquide de refroidissement dépasse un seuil. [0018] En permettant au liquide de refroidissement de s'écouler du boîtier de sortie d'eau dans le boîtier de dégazage par temps froid lorsque le liquide de refroidissement n'est pas encore réchauffé, on assure un dégazage de ce liquide de refroidissement immédiatement après le démarrage du moteur sans pour autant avoir de déperdition de chaleur. En interdisant au liquide de refroidissement de s'écouler du boîtier de sortie d'eau vers le boîtier de dégazage durant le réchauffement du liquide de refroidissement, l'invention permet de limiter les déperditions de chaleur après avoir bénéficié du dégazage. La montée en température du moteur est donc plus rapide. Il n'est alors pas nécessaire de dégrader certains points de fonctionnement du moteur pour accélérer la montée en température, ce qui induit une réduction de la consommation de carburant. De plus, lorsque le moteur est chaud, le volume de liquide de refroidissement à réchauffer est plus réduit du fait de la fermeture de la deuxième vanne thermostatique. Par conséquent, la fréquence d'ouverture de la première vanne thermostatique sera plus élevée, permettant un dégazage plus fréquent par temps froid. Par ailleurs, ce résultat est obtenu avec une solution simple ayant un surcoût particulièrement réduit. [0019] La figure 1 illustre un mode de réalisation d'un circuit de refroidissement 1 selon l'invention. Les flèches illustrent le sens d'écoulement du liquide de refroidissement dans ce circuit 1. Un moteur à combustion interne 2, typiquement un moteur diesel destiné à une utilisation dans des pays à climat froid, présente des tubulures destinées à être parcourues par du liquide de refroidissement. Ces tubulures parcourent notamment la culasse et le bloc du moteur 2. Un boîtier de sortie de liquide de refroidissement ou boîtier de sortie d'eau 3 est destiné à collecter le liquide de refroidissement ayant traversé les tubulures du moteur 2. Une sortie du boîtier de sortie 3 est raccordée à une entrée d'un radiateur principal 7 par l'intermédiaire d'une conduite 6. Une vanne thermostatique 5 est disposée sur cette sortie du boîtier de sortie 3, et obture sélectivement l'écoulement de liquide de refroidissement dans la conduite 6. Une première sortie du radiateur 7 est raccordée à une entrée d'une pompe de refoulement 8, par l'intermédiaire d'une conduite 9. Le radiateur principal 7 est destiné à évacuer les calories du liquide de refroidissement le traversant, par échange thermique avec de l'air frais prélevé à l'extérieur du véhicule. Le radiateur 7 présente des canalisations mettant en communication la conduite 6 avec la conduite 9 et présentant une importante surface d'échange thermique avec de l'air conduit jusqu'au radiateur 7. [0020] De façon connue en soi, la vanne thermostatique 5 s'ouvre à une température comprise entre 70 et 90° Celsius pour permettre l'écoulement du liquide de refroidissement à l'intérieur du radiateur 7. Le radiateur 7 présente une deuxième sortie. Cette deuxième sortie est avantageusement ménagée dans la partie supérieure du radiateur 7. Cette deuxième sortie permet d'évacuer du liquide de refroidissement vers un boîtier de dégazage 18. La deuxième sortie est connectée à l'entrée du boîtier de dégazage 18 par l'intermédiaire d'une conduite 17. Une sortie du boîtier de dégazage 18 est raccordée à une entrée de la pompe 8 par l'intermédiaire d'une conduite 19. Ainsi, lorsque la vanne thermostatique 5 est ouverte, du liquide de refroidissement peut s'écouler du boîtier de sortie 3 dans le radiateur 7, puis du radiateur 7 dans le boîtier de dégazage 18, puis vers la pompe de refoulement 8. [0021] Une conduite raccorde une sortie du boîtier de sortie 3 à une entrée du boîtier de dégazage 18. Cette connexion permet de réaliser un dégazage du liquide de refroidissement lorsque la vanne thermostatique 5 est fermée. Une vanne thermostatique 4 obture sélectivement l'écoulement entre le boîtier de sortie 3 et le boîtier de dégazage 18. [0022] Lorsque la température du liquide de refroidissement dans le boîtier de sortie 3 est inférieure à un seuil, la vanne thermostatique 4 reste ouverte pour permettre l'écoulement vers le boîtier de dégazage 18. Ainsi, lorsque la température du liquide de refroidissement n'a quasiment pas augmenté peu après le démarrage du moteur 2, le liquide de refroidissement peut être dégazé avec un minimum de pertes thermiques, le liquide de refroidissement n'ayant pas encore absorbé une quantité importante de chaleur du moteur 2. [0023] Lorsque la température du liquide de refroidissement dans le boîtier de sortie 3 dépasse ce seuil, la vanne thermostatique 4 se ferme pour obturer l'écoulement du boîtier de sortie 3 vers le boîtier de dégazage 18. Cette fermeture intervient donc lorsque le liquide de refroidissement commence à être réchauffé par le moteur 2. Ainsi, la fermeture de la vanne thermostatique 4 permet de limiter la dissipation thermique durant le réchauffement du liquide de refroidissement, le temps de réchauffage du liquide de refroidissement étant ainsi réduit. [0024] De plus, lorsque le moteur et le liquide de refroidissement sont chauds, la fermeture de la vanne 4 permet de limiter la quantité de liquide de refroidissement à réchauffer, ce qui permet d'augmenter la fréquence d'ouverture de la vanne 5 et donc la fréquence de dégazage du liquide de refroidissement lorsque la vanne 4 est fermée. La température d'ouverture de la vanne thermostatique 5 sera supérieure à la température d'ouverture de la vanne thermostatique 4. Le seuil au-delà duquel la vanne thermostatique 4 se ferme sera avantageusement compris entre -5 et 10° Celsius, et de préférence compris entre 0 et 5° Celsius. [0025] Une conduite de dérivation 20 raccorde une sortie du boîtier de sortie 3 à une entrée de la pompe de refoulement 8. La conduite de dérivation 20 permet de maintenir une circulation continue de liquide de refroidissement dans le moteur 2. La pompe 8 refoule du liquide de refroidissement dans les tubulures du moteur 2 et entraine donc le liquide de refroidissement dans le circuit 1. [0026] Le circuit de refroidissement 1 comprend un aérotherme 11. Cet aérotherme 11 prélève du liquide de refroidissement dans le boîtier de sortie 3 par l'intermédiaire d'une conduite 10. Le liquide de refroidissement ayant traversé l'aérotherme est évacué par une conduite 16 raccordée sur une partie intermédiaire de la conduite 20. Cet aérotherme 11 comprend un échangeur destiné à alimenter l'habitacle du véhicule en air réchauffé par le liquide de refroidissement. Du fait de la fermeture de la vanne thermostatique 4 durant la phase de réchauffage du liquide de refroidissement, la température du liquide de refroidissement traversant l'aérotherme augmente plus rapidement. Ainsi, le réchauffage de l'habitacle interviendra plus rapidement, sans nécessiter une surconsommation de carburant. [0027] La vanne thermostatique 4 pourra comprendre de façon connue en soi un organe dont la dilatation thermique déplace un joint d'étanchéité et obture l'écoulement entre le boîtier de sortie 3 et l'entrée du boîtier de dégazage 18 au-delà dudit premier seuil de température. Cet organe pourra par exemple être réalisé en cire. [0028] La figure 2 est une vue en coupe d'un exemple de vanne thermostatique 4. Cette vanne thermostatique 4 présente un piston 41 actionné par la dilatation d'une cartouche de cire 43. La vanne thermostatique 4 est avantageusement disposée à proximité du boîtier de sortie 3. Avantageusement, la cartouche de cire 43 fait saillie à l'intérieur même du boîtier de sortie 3, afin de détecter le plus tôt possible une augmentation de température du liquide de refroidissement. La cartouche 43 est orientée vers l'amont de l'écoulement du boîtier de sortie 3 vers le boîtier de dégazage 18. La vanne thermostatique 4 sera de préférence fixée directement sur le boîtier de sortie 3. [0029] Lorsque la cartouche de cire 43 est plongée dans le liquide de refroidissement, elle rétracte le piston 41 lorsque la température de ce liquide est inférieure au seuil de fermeture. Lorsque le piston 41 est rétracté (sur la partie gauche de la figure 2), il écarte une membrane 42 munie d'un joint par rapport à un siège d'étanchéité 45. Le liquide de refroidissement peut alors s'écouler à travers la vanne thermostatique 4 comme illustré par la flèche en traits discontinus. Un ressort 44 rappelle la membrane 42 vers sa position de contact (sur la partie droite de la figure 2) avec le siège 45 lorsque la température du liquide de refroidissement atteint le seuil de fermeture. Le piston 41 se déploie et laisse le ressort 44 appliquer le joint de la membrane 42 contre le siège 45 pour interrompre l'écoulement à travers la vanne thermostatique 4. [0030] Les figures 3 à 5 représentent schématiquement les connexions hydrauliques dans le circuit de refroidissement 1 dans différents cas de fonctionnement. [0031] À la figure 3, le liquide de refroidissement et le moteur 2 sont froids. Le liquide de refroidissement a une température inférieure à la température de fermeture de la vanne 4. La vanne 4 reste donc ouverte et permet donc le dégazage du liquide de refroidissement. Le liquide de refroidissement a une température inférieure à la température d'ouverture de la vanne 5. La vanne 5 reste donc fermée et empêche donc l'écoulement du liquide de refroidissement du boîtier de sortie 3 vers le radiateur 7. [0032] À la figure 4, la température du liquide de refroidissement dans le boîtier de sortie 3 dépasse le seuil de fermeture de la vanne 4. La vanne 4 se ferme donc et obture donc l'écoulement de liquide de refroidissement du boîtier de sortie 3 vers le boîtier de dégazage 18. La température du liquide de refroidissement dans le boîtier de sortie 3 est inférieure au seuil d'ouverture de la vanne 5. La vanne 5 reste donc fermée et obture l'écoulement de liquide de refroidissement du boîtier de sortie 3 vers le radiateur 7. Les échanges thermiques du liquide de refroidissement sont ainsi réduits et sa vitesse de réchauffement est ainsi optimisée. [0033] À la figure 5, la température du liquide de refroidissement dans le boîtier de sortie 3 augmente. Le liquide de refroidissement appliqué sur la vanne thermostatique 5 a alors une température supérieure à son seuil d'ouverture. La vanne thermostatique 5 s'ouvre donc et permet l'écoulement de liquide de refroidissement du boîtier de sortie 3 vers le radiateur 7, puis du radiateur 7 vers le boîtier de dégazage 18. Le liquide de refroidissement appliqué sur la vanne thermostatique 4 garde une température supérieure à son seuil de fermeture, et maintient donc la vanne thermostatique 4 fermée. REVENDICATIONS1. Circuit de refroidissement (1), d'un moteur à combustion interne, comprenant un boîtier de sortie d'eau (3); un radiateur (7) de refroidissement présentant une sortie d'évacuation et une entrée raccordée à une première sortie du boîtier de sortie d'eau (3) ; un boîtier de dégazage (18) présentant une première entrée raccordée à la sortie d'évacuation du radiateur et une deuxième entrée raccordée à une deuxième sortie du boîtier de sortie d'eau ; une première vanne thermostatique (5) obturant sélectivement l'écoulement entre le boîtier de sortie d'eau (3) et le radiateur (7) ; caractérisé en ce qu'il comprend en outre une deuxième vanne thermostatique (4) obturant sélectivement l'écoulement entre la deuxième sortie du boîtier de sortie d'eau (3) et la deuxième entrée du boîtier de dégazage (18), la vanne thermostatique (4) se fermant lorsque la température du liquide de refroidissement dépasse un premier seuil. 2. Circuit de refroidissement (1) selon la revendication 1, dans lequel ledit premier seuil est compris entre -5 et 20° Celsius. 3. Circuit de refroidissement (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la deuxième vanne thermostatique (4) comprend un organe (43) dont la dilatation thermique déplace un joint d'étanchéité (42) et obture l'écoulement entre la deuxième sortie du boîtier de sortie d'eau (3) et la deuxième entrée du boîtier de dégazage (18) lorsque ladite température du liquide de refroidissement dépasse le premier seuil. 4. Circuit de refroidissement (1) selon la revendication 3, dans lequel ledit organe (43) est réalisé en cire. 5. Circuit de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, 30 dans lequel ladite vanne thermostatique (4) est disposée au niveau de la deuxième sortie du boîtier de sortie d'eau (3). 6. Circuit de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite première vanne thermostatique (5) s'ouvre lorsque la 35 température du liquide de refroidissement dépasse un deuxième seuil supérieur au premier seuil. 7. Circuit de refroidissement selon la revendication 6, dans lequel le deuxième seuil est compris entre 70 et 90° Celsius. 40 8. Circuit de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un aérotherme (11) muni d'une entrée connectée au boîtier de sortie d'eau (3).