Brevet FR2947767A1 — publié le 20110114

GROUPE MOTOPROPULSEUR AVEC UN CIRCUIT DE REFROIDISSEMENT ET VEHICULE EQUIPE D'UN TEL GROUPE MOTOPROPULSEUR [0001 L'invention concerne le domaine des groupes motopropulseurs et plus spécifiquement, ceux dont les rangées de cylindres sont disposées en V. Plus particulièrement, l'invention concerne le refroidissement de tels moteurs. [0002] Un circuit de refroidissement de moteur de véhicule automobile connu comprend un boîtier de sortie d'eau muni d'une sonde de température et 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. La circulation de liquide de refroidissement vers le radiateur est commandée par une vanne thermostatique double effet. Lorsque le liquide de refroidissement s'écoule vers le radiateur, il est refroidi puis acheminé au moyen d'une canalisation vers l'entrée d'un boîtier de dégazage. [0003] Le boîtier de dégazage permet de retirer des bulles de gaz présentes dans le liquide de refroidissement. Des bulles de 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. La pompe contribue à faire circuler le liquide de refroidissement refroidi dans le moteur et le liquide de refroidissement ainsi réchauffé est ensuite récupéré dans le boîtier de sortie d'eau. [0004] Le boîtier de sortie d'eau comporte une première canalisation secondaire de sortie de liquide de refroidissement destinée à alimenter un aérotherme en eau 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 à l'entrée de la pompe à eau. La circulation du liquide de refroidissement dans l'aérotherme est permanente quel que soit la température du moteur ou le besoin de chauffage. Le boîtier de sortie d'eau possède une deuxième canalisation secondaire de sortie le reliant à l'entrée de la pompe, et constituant une portion de dérivation court-circuitant le radiateur. La circulation du liquide de refroidissement dans la deuxième canalisation secondaire est pilotée au moyen de la vanne thermostatique double effet. Cette portion de dérivation permet d'envoyer directement du liquide de refroidissement réchauffé en provenance du moteur vers l'entrée de la pompe à eau, en traversant le boîtier de sortie d'eau. [0005i Pour un moteur en V, il est nécessaire d'accoler un boîtier de sortie d'eau à une première rangée de cylindres. Le boîtier de sortie d'eau est raccordé au radiateur par l'intermédiaire d'une vanne thermostatique. Un collecteur de liquide de refroidissement est accolé à une deuxième rangée de cylindres et raccordé au boîtier de sortie d'eau. Le boîtier de sortie d'eau et le collecteur sont disposés au niveau d'une première extrémité du bloc moteur. La pompe à eau est disposée au niveau d'une deuxième extrémité du bloc moteur. Afin d'obtenir un bloc moteur compact, certains moteurs utilisent un angle du V très fermé. Lorsque l'angle du V est très fermé, par exemple inférieur à 50°, il est délicat de disposer un conduit de dérivation raccordant le boîtier de sortie d'eau à la pompe à eau entre les rangées de cylindres. Les culasses des deux rangées de cylindres peuvent même être jointives. Dans ce cas, le conduit de dérivation doit contourner le bloc moteur. [0006] Une architecture possible, décrite dans la demande de brevet déposée par la demanderesse ce jour est d'intégrer un turbocompresseur seulement au niveau d'une première rangée de cylindres. Dans ce cas, le collecteur d'échappement de la deuxième rangée de cylindres est raccordé à la première rangée de cylindres par l'intermédiaire d'un conduit d'échappement contournant le boîtier de sortie d'eau. L'ensemble des gaz échappement peut ainsi traverser la turbine de détente du turbocompresseur. Un tel conduit d'échappement étant traversé par des gaz d'échappement à très haute température, il est entouré d'une couche isolante accroissant sensiblement son encombrement. Le conduit d'échappement et le boîtier de sortie d'eau sont généralement disposés à l'aplomb d'un carter de boîtes de vitesses saillant axialement par rapport au bloc moteur. [0007] Par conséquent, l'espace disponible pour loger le boîtier de sortie d'eau et ses différents conduits de raccordement est extrêmement limité. Par ailleurs, de tels circuits de refroidissement ne sont pas optimaux pour procéder au réchauffage de l'habitacle. Les pertes de charge dans le circuit de refroidissement sont également non négligeables. [000s] L'invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients. L'invention porte ainsi sur groupe motopropulseur comprenant un vilebrequin et un bloc moteur avec une première et deuxième rangées de cylindres disposées en V ; un circuit d'écoulement de liquide de refroidissement traversant les rangées de cylindres et comportant une pompe à eau, un radiateur de refroidissement et un boîtier de sortie d'eau; caractérisé en ce que le boîtier de sortie d'eau est accolé à la première rangée de cylindres, en regard d'un premier bord du bloc moteur perpendiculaire au vilebrequin, et en ce que le circuit d'écoulement du liquide de refroidissement comprend de plus un collecteur accolé à la deuxième rangée de cylindres, et une vanne thermostatique déportée par rapport au premier bord du bloc moteur, raccordée à la pompe à eau et au collecteur via une canalisation de dérivation. [0009] Dans une variante, le bloc inclut une culasse pour chacune desdites rangées de cylindres, les culasses étant jointives. [0010] Dans une variante, la pompe à eau est accolée à un deuxième bord du bloc 15 moteur opposé au premier bord. [0011] Dans une variante, le groupe motopropulseur comporte de plus un conduit raccordant des tubulures d'échappement des deux rangées de cylindres, ledit conduit étant accolé au premier bord du bloc moteur. [0012] Dans une variante, le groupe motopropulseur comporte de plus un 20 turbocompresseur raccordé aux tubulures d'échappement d'une des rangées de cylindres par l'intermédiaire dudit conduit. [0013] Dans une variante, le groupe motopropulseur comporte de plus un carter de boite de vitesse saillant axialement par rapport au bloc moteur, le boîtier de sortie d'eau et le conduit surplombant ce carter de boîte de vitesse. 25 [0014] Dans une variante, le boîtier de sortie d'eau, le collecteur et leur raccordement sont formés d'un seul tenant. [0015] Dans une variante, la vanne thermostatique est conçue de manière telle qu'elle est ouverte lorsque la température du liquide de refroidissement est comprise entre des première et deuxième températures et est fermée lorsque la température 30 du liquide de refroidissement est inférieure à la première température ou supérieure à la deuxième température. [0016] Dans une variante, la vanne thermostatique est disposée dans un boitier et le groupe motopropulseur comporte de plus un aérotherme raccordé à ce boitier. [0017] La présente invention a également pour objet un véhicule automobile équipé d'un groupe motopropulseur tel que défini précédemment, ce groupe étant disposé de sorte que les rangées de cylindres soient orientées perpendiculairement à l'axe du véhicule. [0018] 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 : • la figure 1 est une représentation schématique d'un moteur à combustion interne et de son circuit de refroidissement selon l'invention ; • la figure 2 est une vue en perspective d'un moteur en l'absence de certains composants ; • la figure 3 est une vue en perspective du moteur de la figure 2 en présence 15 d'une tubulure raccordant les collecteurs d'échappement du moteur ; • la figure 4 est une vue en perspective d'un carter incorporant un boîtier de sortie d'eau et un collecteur de liquide de refroidissement ; • les figures 5 à 7 illustrent différentes phases de fonctionnement d'une vanne thermostatique selon une variante. 20 [0019] Par la suite, l'axe du moteur correspondra à l'axe de rotation de son vilebrequin. Ainsi, l'axe du moteur est indépendant de l'implantation du moteur dans un véhicule. [0020] L'invention propose un circuit de refroidissement pour un moteur présentant deux rangées de cylindres en V. Un boîtier de sortie d'eau est accolé à une première 25 rangée de cylindres et un collecteur de liquide de refroidissement est accolé à la deuxième rangée de cylindres. Le boîtier de sortie d'eau est raccordé à un radiateur. Le collecteur et le boîtier de sortie d'eau sont raccordés ensemble et disposés au niveau d'un premier bord du bloc moteur. Une vanne thermostatique est déportée par rapport à ce bord du bloc moteur. Cette vanne interrompt sélectivement l'écoulement 30 dans un circuit de dérivation raccordant la pompe à eau au collecteur. [0021] Ainsi, l'encombrement des durites à raccorder au boîtier de sortie d'eau ou au collecteur au niveau du premier bord du moteur est réduit. En déportant la vanne thermostatique interrompant sélectivement l'écoulement dans le circuit de dérivation, on réduit également l'encombrement du boîtier de sortie d'eau. [0022] La figure 1 est un schéma d'un groupe motopropulseur avec un moteur à combustion interne 1 et de son circuit de refroidissement selon l'invention. Le moteur 1 comprend un bloc moteur dans lequel des première et deuxième rangées de cylindres 11 et 12 sont ménagées et disposées selon une architecture en V, la pointe du V étant tournée vers un vilebrequin commun aux deux rangées de cylindres. A noter que dans le présent document, le terme � rangée de cylindres � doit être compris comme une rangée de un ou plusieurs cylindres, par exemple 3, n'excluant pas un groupe motopropulseur qui ne comporterait que deux cylindres disposés en V. [0023] Le groupe comprend un radiateur de refroidissement 6, généralement implanté dans la façade avant du véhicule recevant le groupe 1. Un boîtier de sortie d'eau 2 est accolé à la première rangée de cylindres 11. Un collecteur de liquide de refroidissement 3 est accolé à la deuxième rangée de cylindres 12. Le boîtier de sortie d'eau 2 et le collecteur 3 sont disposés au niveau d'un premier bord du bloc moteur perpendiculaire au vilebrequin, autrement dit d'un des bords latéraux ayant au moins partiellement une forme en V. Une pompe à eau 13 est disposée au niveau du bord du bloc opposé au premier bord. Le groupe 1 comprend de plus un boîtier 4 déporté par rapport au premier bord. Dans le cas ici représenté, le boîtier 4 est disposé latéralement par rapport au bloc moteur, et accolé mais pas nécessairement fixé sur celui-ci. [0024] Le circuit d'écoulement du liquide de refroidissement ménagé au niveau du moteur est destiné à protéger le moteur contre des surchauffes, à homogénéiser la température dans différentes zones du moteur, et à protéger le moteur contre l'ébullition du liquide de refroidissement. Le circuit de refroidissement se définit comme suit. Le bloc moteur comprend des tubulures d'écoulement illustrées en pointillés, traversant chacune des rangées de cylindres 11 et 12. Des cavités d'écoulement peuvent notamment être ménagées dans la culasse de chaque rangée de cylindres. Les cavités d'écoulement raccordent la pompe à eau 13 respectivement au boîtier de sortie d'eau 2 et au collecteur 3. Le boîtier de sortie d'eau 2 est raccordé au radiateur 6. Le radiateur 6 est lui-même raccordé à la pompe à eau 13. Le boîtier de sortie d'eau 2 comprend une première vanne thermostatique 21. La vanne thermostatique 21 est apte à interrompre sélectivement l'écoulement entre le boîtier de sortie d'eau 2 et le radiateur 6. Le boîtier de sortie d'eau 2 est raccordé au collecteur 3 par l'intermédiaire d'un conduit 50. Le collecteur 3 est raccordé au boîtier 4 par l'intermédiaire d'un conduit 41. Le boîtier 4 est raccordé à la pompe à eau 13 par l'intermédiaire d'un conduit de dérivation 43. Le boîtier 4 comprend une deuxième vanne thermostatique 42. La vanne thermostatique 42 est apte à interrompre sélectivement l'écoulement à travers le conduit de dérivation 43. Un aérotherme 5 est raccordé au boîtier 4 et à la pompe à eau 13 au moyen d'une sortie 44. [0025] Le circuit de liquide de refroidissement traversant l'aérotherme 5 permet de réchauffer l'habitacle du véhicule. Le circuit traversant le conduit de dérivation 43 permet de garantir un écoulement de liquide de refroidissement à travers le bloc moteur et le dégazage de ce liquide de refroidissement lorsque la vanne 21 est fermée. Le circuit traversant le radiateur 6 permet d'assurer un refroidissement et un dégazage du liquide de refroidissement. [0026] La figure 2 est une vue en perspective du moteur 1, du côté de son premier bord. Le moteur 1 peut être implanté transversalement dans un véhicule. La première rangée de cylindres 11 pourra être disposée vers l'avant, tandis que la deuxième rangée de cylindres 12 pourra être disposée vers l'arrière. À des fins de lisibilité, certains périphériques du moteur 1 sont en l'occurrence retirés. Le boîtier de sortie d'eau 2 et le collecteur de liquide de refroidissement 3 surplombent un carter de boîte de vitesses 7. Le carter de boîte de vitesses 7 est en saillie axialement par rapport au bloc moteur. Le conduit 41 présente une partie surplombant le carter de boîte de vitesses 7, puis se recourbe pour se raccorder au boîtier 4 sur le côté de la rangée de cylindres arrière 12. Du fait du déport du boîtier 4 et de la vanne thermostatique 42, le nombre de durites de raccordement au niveau du boîtier de sortie d'eau 2 et du collecteur 3 est particulièrement réduit. De plus, l'utilisation de vannes thermostatiques indépendantes permet de gérer indépendamment les seuils d'ouverture des écoulements vers le radiateur et vers la pompe à eau. [0027] L'invention s'applique avantageusement à un moteur en V ou en W, dans lequel l'angle entre les rangées de cylindres successives inférieur à 60°, en particulier inférieur à 50°, et plus spécifiquement inférieur à 45°. L'invention est particulièrement avantageuse dans un moteur dans lequel les culasses des rangées de cylindres successives sont jointives et donc dans lequel une canalisation de dérivation ne peut pas être aménagée entre les rangées de cylindres. [0028] Un turbocompresseur est disposé sur le côté de la rangée de cylindres arrière 12. La turbine de détente de ce turbocompresseur est raccordée au collecteur 5 d'échappement de la rangée de cylindres 12. [0029] La figure 3 est une autre vue en perspective du moteur 1. La rangée de cylindres 11 est surmontée d'une culasse 17. La rangée de cylindres 12 est également surmontée d'une culasse non référencée. Le moteur 1 inclut ici un conduit 8 raccordant le collecteur d'échappement 15 de la rangée de cylindres avant 11 au 10 collecteur d'échappement de la rangée de cylindres arrière 12. Les gaz d'échappement de la rangée de cylindres avant 11 peuvent être ainsi conduits jusqu'au turbocompresseur disposé sur le côté de la rangée de cylindres arrière 12. Le conduit 8 surplombe également le carter de boîte de vitesses 7 et contourne le boîtier de sortie d'eau 2 et le collecteur 3. Le conduit 8 doit présenter une bonne 15 isolation thermique pour ne pas détériorer les composants environnants. A cet effet, le conduit 8 est muni d'une gaine qui accroît sensiblement son encombrement et limite les possibilités de raccordement du boîtier de sortie d'eau 2. Par conséquent, l'invention s'avère particulièrement avantageuse pour un tel conduit 8, qui limite encore la place disponible sur le premier bord du moteur 1. 20 [0030] La figure 4 représente en perspective un boîtier de sortie d'eau 2 et un collecteur 3 réalisés d'un seul tenant dans une même pièce 9. Une telle pièce 9 réalisée d'un seul tenant présente un encombrement réduit et facilite grandement l'assemblage du moteur 1. Le boîtier de sortie d'eau 2 présente un volume de réception de liquide de refroidissement mis en communication avec un orifice de la 25 première rangée de cylindres 11 du bloc moteur. Le volume de réception de liquide loge la vanne thermostatique 21. La vanne 21 obture sélectivement une sortie 22 du boîtier de sortie d'eau destinée à être raccordé au radiateur 6. Le conduit 50 raccordant le boîtier de sortie d'eau 2 au collecteur 3 est également réalisé d'un seul tenant dans la pièce 9. Le conduit 50 met ainsi en communication le volume intérieur 30 du boîtier de sortie d'eau 2 avec un volume de réception de liquide de refroidissement ménagé dans le collecteur 3. Le volume intérieur du collecteur 3 est mis en communication avec un orifice de la deuxième rangée de cylindres 12 du bloc- moteur. Un embout 31 permet de raccorder le conduit 41 sur la pièce 9. L'embout 31 est également réalisé d'un seul tenant dans la pièce 9. [0031] Les figures 5 à 7 illustrent différentes configurations de la vanne thermostatique 42 en fonction de la température du liquide de refroidissement dans le boîtier 4. Le boîtier 4 présente une entrée 41 raccordée au conduit 41. Le boîtier 4 présente une sortie 43 sélectivement obturée par la vanne thermostatique 42. Le boîtier 4 présente de plus une sortie 44 raccordée à l'aérotherme 5. L'intégration des sorties 43 et 44 sur le même boîtier 4 permet de réduire les pertes de charge d'écoulement en limitant le nombre de durites utilisées. [0032] À la figure 5, la température du liquide de refroidissement se déversant dans le boîtier 4 est inférieure à un premier seuil de la vanne 42. Le premier seuil correspond à la température au-delà de laquelle la vanne 42 est ouverte. Ce seuil peut par exemple être fixé à 40°. Cette situation correspond par exemple à un démarrage du moteur à froid. Durant cette phase, il est souhaitable de réchauffer le plus rapidement possible le liquide de refroidissement. Par ailleurs, il est également souhaitable de pouvoir réchauffer l'habitacle le plus tôt possible. À ce stade, une protection contre l'ébullition du liquide de refroidissement n'est pas indispensable. La vanne thermostatique 42 est ainsi fermée pour interrompre l'écoulement à travers le conduit de dérivation 43. En parallèle, la vanne thermostatique 21 est également fermée pour interrompre l'écoulement à destination du radiateur 6. Le moteur 1 n'a alors qu'une faible quantité d'eau à réchauffer, ce qui accélère la montée en température. L'écoulement vers l'aérotherme 5 est laissé libre. [0033] À la figure 6, la température du liquide de refroidissement se déversant dans le boîtier 4 est supérieure au premier seuil d'ouverture de la vanne 42. La température du liquide de refroidissement est également inférieure à un deuxième seuil de la vanne 42. Le deuxième seuil correspond à la température au-delà de laquelle la vanne 42 est fermée. Ce deuxième seuil peut par exemple être fixé à 90°. Cette situation correspond par exemple à une phase avancée du réchauffement du moteur 1. Durant cette phase, il est souhaitable de pouvoir réchauffer l'habitacle, de protéger le moteur contre l'ébullition du liquide de refroidissement et de garantir un réchauffement optimal du liquide de refroidissement. La vanne thermostatique 42 est ainsi ouverte pour permettre l'écoulement à travers le conduit de dérivation 43. En parallèle, la vanne thermostatique 21 reste fermée pour favoriser le réchauffement du liquide de refroidissement. La vanne thermostatique 21 pourra s'ouvrir à une température différente du deuxième seuil, les vannes thermostatiques 21 et 42 étant indépendantes. L'écoulement vers l'aérotherme 5 est laissé libre. [0034] À la figure 7, la température du liquide de refroidissement se déversant dans le boîtier 4 est supérieure au deuxième seuil de la vanne 42. Dans cette situation, le moteur 1 est chaud et son liquide de refroidissement doit être refroidi. Une protection contre l'ébullition du liquide de refroidissement doit également être garantie. La vanne 42 est ainsi fermée pour interrompre l'écoulement à travers le conduit de dérivation 43. En parallèle, la vanne thermostatique 21 est ouverte pour permettre l'écoulement du liquide de refroidissement à travers le radiateur 6. [0035] Dans l'exemple illustré, la vanne thermostatique 42 comprend un composant se dilatant pour entraîner des moyens d'obturation selon une course prédéfinie. Selon cette course, les moyens d'obturation sont tout d'abord fermés comme illustré à la figure 5, ouverts comme illustré à la figure 6, puis à nouveau fermés comme illustré à la figure 7. REVENDICATIONS1. Groupe motopropulseur comprenant un vilebrequin et un bloc moteur avec une première (11) et deuxième (12) rangées de cylindres disposées en V ; un circuit d'écoulement de liquide de refroidissement traversant les rangées de cylindres et comportant une pompe à eau (13), un radiateur de refroidissement (6) et un boîtier de sortie d'eau (2); caractérisé en ce que le boîtier de sortie d'eau (2) est accolé à la première rangée (11) de cylindres, en regard d'un premier bord du bloc moteur perpendiculaire au vilebrequin, et en ce que le circuit d'écoulement du liquide de refroidissement comprend de plus un collecteur (3) accolé à la deuxième rangée de cylindres, et une vanne thermostatique (42) déportée par rapport au premier bord du bloc moteur, raccordée à la pompe à eau (13) et au collecteur (3), via une canalisation de dérivation (41). 2. Groupe motopropulseur selon la revendication 1, dans lequel le bloc inclut une culasse (17) pour chacune desdites rangées de cylindres (11, 12), les culasses étant jointives. 3. Groupe motopropulseur selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel la pompe à eau (13) est accolée à un deuxième bord du bloc moteur opposé au premier bord. 4. Groupe motopropulseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant de plus un conduit (8) raccordant des tubulures d'échappement (15) des deux rangées de cylindres, ledit conduit (8) étant accolé au premier bord du bloc moteur. 5. Groupe motopropulseur selon la revendication 4, comprenant de plus un turbocompresseur raccordé aux tubulures d'échappement d'une des rangées de cylindres par l'intermédiaire dudit conduit (8). 6. Groupe motopropulseur selon la revendication 4 ou la revendication 5, comprenant de plus un carter de boîte de vitesse (7) saillant axialement par rapport au bloc moteur, le boîtier de sortie d'eau (2) et le conduit (8) surplombant le carter de boîte de vitesse. 7. Groupe motopropulseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le boîtier de sortie d'eau (2), le collecteur (3) et leur raccordement (50) sont formés d'un seul tenant. 8. Groupe motopropulseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la vanne thermostatique (42) est conçue de manière telle qu'elle est ouverte lorsque la température du liquide de refroidissement est comprise entre des première et deuxième températures et est fermée lorsque la température du liquide de refroidissement est inférieure à la première température ou supérieure à la deuxième température. 9. Groupe motopropulseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un boîtier (4) incluant la vanne thermostatique (42) et un aérotherme (5), dans lequel l'aérotherme (5) est raccordé au boîtier (4). 10. Véhicule automobile, comprenant un groupe motopropulseur conforme à l'une quelconque des revendications précédentes et disposé de sorte que les rangées de cylindres (11 ; 12) soient perpendiculaires à l'axe du véhicule.