Brevet FR2948727A1 — publié le 20110204

CIRCUIT DE REFROIDISSEMENT D'UN MOTEUR SURALIMENTE [0001] L'invention porte sur le domaine des circuits de refroidissement des moteurs à combustion interne suralimentés. [0002] Il est connu de diviser le circuit de refroidissement d'un moteur à combustion suralimenté en deux sous-circuit, à savoir un circuit dit � haute température �, servant classiquement au refroidissement du moteur en lui même, et un circuit dit � basse température � servant principalement au refroidissement de l'air à l'admission, grâce à un échangeur appelé � refroidisseur d'air de suralimentation � ou RAS. [0003] Dans ces circuits circule un liquide de refroidissement, généralement à base d'eau. On emploiera donc par la suite indifféremment les termes � liquide de refroidissement � et � eau �. [0004] Généralement, le circuit basse température est alimenté par une pompe à eau électrique tandis que le circuit haute température est alimenté par une pompe mécanique directement entrainée par le moteur lorsque ce dernier est en fonctionnement. [0005] Dans le cadre d'un moteur suralimenté comportant un turbocompresseur, ce dernier doit également être refroidi efficacement. Dans des architectures de circuit de refroidissement connues, on refroidit le turbocompresseur grâce à de l'eau (ou autre liquide de refroidissement) prélevée dans le circuit basse température. En effet, le circuit basse température étant alimenté par une pompe à eau électrique, cela permet d'alimenter le turbocompresseur en liquide de refroidissement même lorsque la pompe mécanique du circuit haute température n'est pas entrainée par le moteur ou que le liquide de refroidissement ne circule pas dans le circuit haute température. [0006] Cela est important dans les phases d'arrêt du moteur, le turbo continuant à tourner à haute vitesse alors même que la pompe du circuit haute température n'est plus entrainée. En alimentant en eau le turbocompresseur après l'arrêt du moteur, on évite les phénomènes de cokéfaction d'huile dans les paliers turbocompresseur. Cela est également important consécutivement à un démarrage à froid du moteur, car une vanne thermostatique peut empêcher la circulation de l'eau dans le circuit afin de favoriser la montée en température du moteur. [0007] Ce type d'architecture de circuit de refroidissement se retrouve par exemple dans la demande de brevet DE102006047518 dans lequel un circuit de refroidissement à basse température est utilisé pour le refroidissement de l'air de suralimentation mais également du ou des turbocompresseurs. [0008] Une telle architecture présente néanmoins un inconvénient majeur. Le turbocompresseur étant refroidi par de l'eau du circuit basse température, il dissipe une certaine puissance dans ce circuit, c'est-à-dire qu'il apporte de l'énergie dans ce circuit, réchauffe le liquide de refroidissement qui y circule, ce qui réduit donc l'efficacité du refroidissement de l'air à l'admission. [0009] Dans l'invention, on résout ce problème grâce à une architecture particulière et simple d'un circuit de refroidissement de moteur à combustion interne suralimenté. [0010] Plus précisément, l'invention porte donc sur un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne suralimenté comportant : • un circuit haute température utilisé pour le refroidissement du moteur comportant un échangeur air/liquide et une pompe haute température ; • et un circuit basse température utilisé pour le refroidissement de l'air à l'admission du moteur comportant une pompe basse température ; • une branche de refroidissement d'un turbocompresseur en dérivation du circuit basse température ; et qui comporte : • une première branche reliant une branche d'entrée dans l'échangeur air/liquide du circuit haute température et une branche d'entrée dans le turbocompresseur du circuit basse température ; • une seconde branche reliant une branche de sortie du turbocompresseur, et une branche de sortie de l'échangeur air/liquide du circuit haute température; • des moyens autorisant, dans la branche de refroidissement du turbocompresseur, la circulation de fluide issu soit du circuit haute température lorsqu'une circulation est établie dans l'échangeur air/liquide, soit du circuit basse température lorsqu'aucune circulation n'est établie dans l'échangeur air/liquide. [0011] Dans une variante de l'invention, les moyens (6) sont un clapet anti retour, ou comportent au moins un clapet anti-retour. Cette solution technique est simple et permet au système de se réguler de lui-même. C'est la pression du fait de la circulation du fluide dans le circuit haute température qui permet la fermeture du clapet et évite le passage du fluide en provenance du circuit haute température dans le circuit basse température. [0012] Dans une autre variante de l'invention, les moyens (6), sont une vanne pilotée. Cette solution offre une grande flexibilité dans le pilotage des circuits haute et basse températures. [0013] De préférence, les moyens (6) sont disposés dans la branche d'entrée dans le turbocompresseur (36), en amont du piquage de première branche (51) sur le circuit basse température (3). Cette solution est la meilleure en termes d'efficacité du dispositif selon l'invention. [0014] De préférence, le circuit comporte un unique boîtier de dégazage lié au seul circuit haute température (2). La communication entre les circuit haute et basse température étant assurée par l'intermédiaire de la première et de la seconde branche, le remplissage total du circuit basse température est assurée, et un seuil bocal de dégazage est nécessaire. En outre il n'est plus nécessaire d'assurer une liaison spécifique du circuit basse température vers le bocal de dégazage. [0015] L'invention est décrite plus en détail ci-après et en référence aux figures représentant schématiquement le système dans son mode de réalisation préférentiel. [0016] La figure 1 présente schématiquement un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion, tel que connu dans l'art antérieur [0017] La figure 2 présente schématiquement un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion, conforme à l'invention. [0018] Dans l'art antérieur, selon la variante représentée en figure 1, un moteur à combustion 1 est pourvu d'un circuit de refroidissement comportant un circuit haute température 2 et un circuit basse température 3. Le moteur est pourvu d'un turbocompresseur 4. [0019] Le circuit haute température 2 comporte dans la variante présentée un radiateur 21 (échangeur air/liquide), une branche d'entrée dans le radiateur 22 et une branche de sortie du radiateur 23. Il comporte également une pompe mécanique 24 entrainée par le moteur 1 et assurant la circulation du liquide de refroidissement dans le circuit, et un dispositif de répartition du liquide comportant une vanne thermostatique 25. Il comporte enfin une branche annexe 26 pour l'alimentation de la fonction de chauffage de l'habitable et d'éventuelles autres fonctions. [0020] Le circuit basse température 3 comporte un radiateur basse température 31 et un refroidisseur d'air de suralimentation 32. La circulation du liquide de refroidissement dans le circuit basse température est assurée à l'aide d'une pompe électrique 33. Le circuit comporte une première branche basse température 34 entre la sortie du RAS 32 et l'entrée du radiateur basse température 31, et une seconde branche basse température 35 entre la sortie du radiateur basse température 31 et l'entrée du RAS 32 sur laquelle la pompe électrique 33 est disposée dans la variante ici représentée. [0021] Une branche de refroidissement du turbocompresseur 4 est ménagée en dérivation du circuit basse température 3. Elle comporte une branche d'entrée dans le turbocompresseur 36 et une branche de sortie du turbocompresseur 37. Le piquage de la branche d'entrée dans le turbocompresseur 36 sur le circuit basse température est réalisé sur la seconde branche basse température 35, et le piquage de la branche de sortie du turbocompresseur 37 est réalisé sur la première branche basse température 34. [0022] Afin d'assurer le dégazage du circuit haute température 2 et du circuit basse température 3, une boîte de dégazage est raccordée à chacun des circuits, respectivement par une branche de dégazage haute température 27 et une branche de dégazage basse température 38. [0023] Dans un circuit selon la figure 1 et tel que connu dans l'art antérieur, le liquide servant au refroidissement du turbocompresseur 4 est donc refroidi par le radiateur basse température 35. En conséquence, la fonction de refroidissement du turbocompresseur 4 apporte de l'énergie dans le circuit basse température et en élève la température, dans toutes les situations de fonctionnement du moteur (démarrage, fonctionnement stabilisé, phase d'arrêt, etc.). Cela pénalise le bon refroidissement de l'air à l'admission par le RAS 32. [0024] La figure 2 présente schématiquement un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion, conforme à l'invention. La variante de l'invention ici représentée s'appuie sur la même architecture globale de circuit de refroidissement représenté en figure 1. Cependant, selon l'invention dans sa variante ici représentée, le circuit comporte : • une première branche 51 reliant une branche d'entrée dans l'échangeur air/liquide 22 du circuit haute température 2 et une branche d'entrée dans le turbocompresseur 36 du circuit basse température 3 ; • une seconde branche 52 reliant une branche de sortie du turbocompresseur 37, et une branche de sortie de l'échangeur air/liquide 23 du circuit haute température 2 ; • un clapet anti-retour 6 autorisant, dans la branche de refroidissement du turbocompresseur, la circulation de fluide issu soit du circuit haute température lorsqu'une circulation n'est établie dans l'échangeur air/liquide 21, soit du circuit basse température lorsqu'aucune circulation n'est établie dans l'échangeur air/liquide 21. [0025] Ainsi, lorsque l'eau circule dans le circuit haute température 2, c'est-à-dire lorsque la pompe mécanique 24 est entrainée et que la vanne thermostatique 25 permet la circulation, le turbocompresseur 4 est refroidi par de l'eau issue du circuit haute température 2. Cette eau ne circulera pas dans le circuit basse température 3 puisque le clapet anti-retour 6 empêche l'eau de circuler du circuit haute température vers le circuit basse température. Ce faisant, la pression de l'eau issue du circuit haute température 2 sur le clapet anti-retour 6 isole les circuits haute et basse température l'un de l'autre. L'eau du circuit basse température 3 ne participe alors plus au refroidissement du turbocompresseur 4. [0026] Lorsque le turbocompresseur est refroidi par de l'eau issue du circuit haute température, le circuit basse température étant rempli, et le bilan massique de l'eau entrant et sortant de la pompe électrique 33 étant nul, l'eau sortant du turbocompresseur 4 retournera naturellement vers le circuit haute température 2 via la seconde branche 52. [0027] Ainsi, le refroidissement du turbocompresseur 4 ne réchauffe-t-il pas le circuit basse température 3 dès lors que de l'eau circule dans le circuit haute température 2. [0028] Par contre, lorsque l'eau ne circule pas dans le circuit haute température, soit car la vanne thermostatique 25 est fermée pour favoriser la montée en température du moteur, soit car la pompe mécanique n'est plus entrainée (phase d'arrêt du moteur) tandis que le turbocompresseur est en rotation, son refroidissement est assuré tel que dans l'art antérieur par le circuit basse température. Le clapet anti retour 6 n'isole plus le circuit basse température du turbocompresseur 4. L'eau issue du circuit basse ayant servi au refroidissement du turbocompresseur sera naturellement retournée vers le radiateur basse pression via la branche de sortie du turbocompresseur 37 et n'ira pas dans la seconde branche 52, en l'absence de débit dans le circuit haute température 2. [0029] Dans la mesure où il existe une certaine communication entre le circuit haute température et le circuit basse température, il est possible dans cette variante de l'invention de supprimer l'une des branches de dégazage. Préférentiellement, on conserve pour seule branche de dégazage la branche de dégazage haute température 27. [0030] L'invention propose ainsi un dispositif offrant de multiples avantages. Cette architecture permet des gains dans l'efficacité du refroidissement de la boucle d'air de suralimentation. Ceci permet donc des gains sur les performances du moteur et sa consommation, ou bien l'adoption d'un RAS de plus faible dimension. Sur une application automobile classique, ce dispositif permet un gain en température de l'air à l'admission de 3°C à 20°C en fonctionnement stabilisé du moteur. Le débit d'eau nécessaire au refroidissement du turbocompresseur étant de l'ordre de 1 à 2 litres par minute, l'invention n'est pas pénalisante pour la fonction de refroidissement moteur, et n'impose aucun redimensionnement des éléments y participant. [0031] L'adaptation étant simple par rapport à l'art antérieur connu, son coût en est limité et permet de conserver de nombreux éléments standardisés. La fonction de refroidissement du turbo pendant la phase d'arrêt du moteur est en outre conservée, ce qui est important pour la fiabilité du turbocompresseur. Revendications: 1. Circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne suralimenté comportant : • un circuit haute température utilisé pour le refroidissement du moteur comportant un échangeur air/liquide (21) et une pompe haute température (24) ; • et un circuit basse température utilisé pour le refroidissement de l'air à l'admission du moteur comportant une pompe basse température (33); • une branche de refroidissement d'un turbocompresseur (4) en dérivation du circuit basse température (3) ; caractérisé en ce que le qu'il comporte : • une première branche (51) reliant une branche d'entrée dans l'échangeur air/liquide (22) du circuit haute température (2) et une branche d'entrée dans le turbocompresseur (36) du circuit basse température (3) ; • une seconde branche (52) reliant une branche de sortie du turbocompresseur (37), et une branche de sortie de l'échangeur air/liquide (23) du circuit haute température (2) ; • des moyens (6) autorisant, dans la branche de refroidissement du turbocompresseur, la circulation de fluide issu soit du circuit haute température lorsqu'une circulation est établie dans l'échangeur air/liquide (21), soit du circuit basse température lorsqu'aucune circulation n'est établie dans l'échangeur air/liquide (21). 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (6) sont un clapet anti retour. 3. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (6), sont une vanne pilotée. 4. Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (6) sont disposés dans la branche d'entrée dans le turbocompresseur (36), en amont du piquage de première branche (51) sur le circuit basse température (3). . Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un unique boîtier de dégazage lié au seul circuit haute température (2).