Brevet FR3004490A1 — publié le 20141017

CIRCUIT DE REFROIDISSEMENT D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE [0001] L'invention porte sur un circuit de refroidissement et plus particulièrement sur un circuit de refroidissement d'un groupe motopropulseur, notamment d'un moteur à combustion interne associé de préférence à une boîte de vitesse, et d'un ou plusieurs autres organes composées par exemple d'un ou plusieurs échangeurs thermique, par exemple eau/huile dans le cas d'une boîte de vitesse automatique, équipant un véhicule automobile. Le groupe motopropulseur, notamment le moteur à combustion interne, comporte un circuit interne de circulation du fluide de refroidissement à l'intérieur du moteur à combustion interne, le circuit interne étant pourvu d'un boîtier en sortie du circuit interne, le circuit de refroidissement comprenant une première conduite reliant le boîtier à un aérotherme et une première canalisation reliant un radiateur au boîtier, la première canalisation étant pourvue de deux piquages, dont un piquage amont pourvu d'un canal amont de piquage et d'un piquage aval pourvu d'un canal aval de piquage, un échangeur thermique (qui peut être un échangeur externe du type d'un échangeur eau/huile d'une boite de vitesse) étant interposé entre le canal amont de piquage et le canal aval de piquage. [0002] Le document FR 2,838,477 décrit un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne équipant un véhicule automobile. Le circuit de refroidissement comprend un radiateur qui constitue un échangeur thermique pour refroidir le fluide de refroidissement en sortie du moteur à combustion interne. Le moteur à combustion interne loge un circuit interne de circulation du fluide de refroidissement qui est en relation avec une première conduite pour amener le fluide de refroidissement au radiateur. Le radiateur est également connecté au circuit interne de circulation du fluide de refroidissement par l'intermédiaire d'une deuxième conduite qui renvoie le fluide de refroidissement refroidi vers le moteur à combustion interne. Le circuit de refroidissement comprend également un circuit aérotherme connecté au circuit interne de circulation par un premier conduit de retour du fluide de refroidissement vers le moteur à combustion interne et un deuxième conduit d'alimentation du circuit aérotherme en fluide provenant du moteur à combustion interne. [0003] Le deuxième conduit d'alimentation du circuit l'aérotherme et la première conduite amenant le fluide de refroidissement sortant du moteur à combustion interne dans le radiateur sont connectés à un boîtier contenant un thermostat. A basse température du fluide de refroidissement, par exemple lors du démarrage à froid du moteur à combustion interne, le thermostat ferme la première conduite alimentant le radiateur en fluide de refroidissement. Le fluide de refroidissement circule alors uniquement dans le circuit aérotherme. Lorsque la température s'élève le thermostat ouvre la première conduite alimentant le radiateur en fluide de refroidissement de façon à refroidir efficacement ce dernier. Lorsque la température du fluide de refroidissement est par exemple de l'ordre de 90°C le thermostat libère complètement l'ouverture de la première conduite alimentant le radiateur. [0004] Le circuit de refroidissement comprend également un échangeur thermique pour le refroidissement d'une boîte de vitesse automatique. L'échangeur thermique est connecté sur la deuxième conduite. Deux piquages sont réalisés sur la deuxième conduite pour raccorder en parallèle l'échangeur thermique par l'intermédiaire d'un canal amont et d'un canal aval. Le canal aval est pourvu d'un conduit de dégazage qui relie la conduite aval au boîtier et qui comprend un bocal d'expansion. [0005] Lorsque la température du fluide de refroidissement est faible, le débit de fluide de refroidissement à l'intérieur du radiateur est faible, voire nul, puisque la circulation du fluide de refroidissement est principalement réalisée à l'intérieur du circuit aérotherme. Par conséquent, pour forcer le fluide à circuler à l'intérieur de l'échangeur thermique une restriction de section est réalisée dans la deuxième conduite de sortie du radiateur entre les deux piquages de l'échangeur thermique. La diminution de section de la deuxième conduite provoque une contre pression en amont de restriction qui tend à favoriser la circulation du fluide de refroidissement à l'intérieur de l'échangeur thermique. En outre, la deuxième restriction, côté aérotherme, va permettre de faire circuler du liquide dans la dérivation pour alimenter la boite de vitesse. L'inconvénient de ne pas avoir cette dérivation en thermostat fermé est qu'il n'y a pas de débit, donc pas d'échange thermique dans l'échangeur. [0006] Une telle restriction génère des pertes de charge à l'intérieur du circuit de refroidissement ce qui pénalise l'ensemble des échanges thermiques réalisés à l'intérieur du circuit de refroidissement, tant par le radiateur que par l'aérotherme. En d'autres termes, la présence d'une telle restriction diminue les débits dans les diverses conduites que comprend le circuit de refroidissement, ce qu'il est préférable d'éviter. Il en découle qu'une telle restriction perturbe et minimise une fonction de refroidissement du moteur à combustion interne par l'intermédiaire du radiateur et une fonction de chauffage d'un flux d'air délivré à l'intérieur de l'habitacle du véhicule automobile, une telle fonction étant réalisée par l'intermédiaire de l'aérotherme.. [0007] Un but de la présente invention est de proposer un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne équipant un véhicule automobile qui est apte à refroidir efficacement un autre élément équipant le véhicule automobile, tel qu'une boîte de vitesse automatique ou analogue, dans des conditions diverses de fonctionnement du moteur à combustion interne, telles qu'un démarrage à froid du moteur à combustion interne notamment. Un autre but de la présente invention est de proposer un circuit de refroidissement comportant des pertes de charge minimisées tout en permettant des échanges thermiques optimisés par l'intermédiaire d'au moins un radiateur, un aérotherme et un échangeur thermique que le circuit de refroidissement comprend. [0008] Un circuit de refroidissement de la présente invention est un circuit de refroidissement d'un groupe motopropulseur, comprenant notamment un moteur à combustion interne, et équipant un véhicule automobile. Le groupe motopropulseur comporte un circuit interne de circulation du fluide de refroidissement à l'intérieur du moteur à combustion interne. Le circuit interne est pourvu d'un boîtier en sortie du circuit interne. Le circuit de refroidissement comprend une première conduite reliant le boîtier à un aérotherme et une première canalisation reliant un radiateur au boîtier. La première canalisation est pourvue de deux piquages, dont un piquage amont pourvu d'un canal amont de piquage et un piquage aval pourvu d'un canal aval de piquage. Un échangeur thermique est interposé entre le canal amont de piquage et le canal aval de piquage. [0009] On comprend par groupe motopropulseur au moins un moteur à combustion interne, de préférence associé à une boîte de vitesse (qui peut être automatique, manuelle, ou de tout autre type). [0010] Selon la présente invention, un premier canal de dérivation relie la première conduite au canal amont de piquage. [0011] Le circuit de refroidissement comprend avantageusement un deuxième canal de dérivation qui relie le premier canal de dérivation et une boîte de dégazage. [0012] Le boîtier est avantageusement pourvu d'une deuxième conduite reliant le boîtier à un collecteur de fluide de refroidissement équipant une entrée du circuit interne. [0013] Le boîtier est avantageusement pourvu d'une troisième conduite reliant le boîtier au radiateur. [0014] Le radiateur est avantageusement pourvu d'une deuxième canalisation qui relie le radiateur à la boîte de dégazage. [0015] La boîte de dégazage est avantageusement pourvue d'une troisième canalisation qui relie la boîte de dégazage au collecteur. [0016] L'aérotherme est avantageusement équipé d'une quatrième canalisation qui relie l'aérotherme indifféremment à la deuxième conduite ou au collecteur. [0017] Un véhicule automobile de la présente invention est équipé d'un moteur à combustion interne pourvu d'un tel circuit de refroidissement. [0018] L'aérotherme est préférentiellement logé à l'intérieur d'une installation de chauffage du véhicule automobile, pour être traversé par un flux d'air interne. [0019] Le radiateur est préférentiellement logé à l'intérieur d'une façade avant du véhicule automobile, pour être traversé par un flux d'air externe. [0020] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va en être faite d'exemples de réalisation, en relation avec les figures de la planche annexée, dans lesquelles : - La figure 1 est une vue schématique d'un circuit de refroidissement de la présente invention, - La figure 2 est une vue schématique d'un insert que comprend le circuit de refroidissement illustré sur la figure précédente. [0021] Sur la figure 1, un moteur à combustion interne 1 équipe un véhicule automobile pour permettre un déplacement de cette dernière. Le moteur à combustion interne 1 est pourvu d'un circuit de refroidissement 2 du moteur à combustion interne 1 à l'intérieur duquel circule un fluide de refroidissement, tel qu'un mélange d'eau et de glycol par exemple. Le circuit de refroidissement 2 comprend un circuit interne 3 de circulation du fluide de refroidissement à l'intérieur du moteur à combustion interne 1 pour charger en calories le fluide de refroidissement à l'intérieur du moteur à combustion interne 1. Le circuit de refroidissement est destiné à prélever les calories générées par le moteur à combustion interne 1 et à évacuer ces dernières pour maintenir le moteur à combustion interne à une température de fonctionnement acceptable. [0022] Le moteur à combustion interne 1 est équipé en sortie du circuit interne 3 d'un boîtier 4 de sortie du fluide de refroidissement. Le boîtier 4 est destiné à répartir le fluide de refroidissement à l'intérieur de diverses conduites 6, 9, 12 que comprend le circuit de refroidissement 2. [0023] Le boîtier 4 comporte une première sortie 5 de fluide de refroidissement qui est pourvu d'une première conduite 6 reliant le boîtier 4 à un aérotherme 7. Autrement dit, la première conduite 6 est prévue pour permettre une circulation du fluide de refroidissement depuis le boîtier 4 vers l'aérotherme 7. L'aérotherme 7 est traversé par un flux d'air interne qui est destiné à être délivré à l'intérieur d'un habitacle du véhicule automobile pour réchauffer un air présent à l'intérieur de l'habitacle. L'aérotherme 7 est préférentiellement logé à l'intérieur d'une installation de chauffage du véhicule automobile. [0024] Le boîtier 4 comporte une deuxième sortie 8 de fluide de refroidissement qui est pourvu d'une deuxième conduite 9 reliant le boîtier 4 à un collecteur 10 de fluide de refroidissement équipant une entrée du circuit interne 3. Autrement dit, la deuxième conduite 9 est prévue pour permettre une circulation du fluide de refroidissement depuis le boîtier 4 vers le collecteur 10. Le collecteur 10 est destiné à recevoir le fluide de refroidissement en entrée du circuit interne 3. [0025] Le boîtier 4 comporte une troisième sortie 11 de fluide de refroidissement qui est pourvu d'une troisième conduite 12 reliant le boîtier 4 à un radiateur 13. Autrement dit, la troisième conduite 12 est prévue pour permettre une circulation du fluide de refroidissement depuis le boîtier 4 vers le radiateur 13. Le radiateur 13 est traversé par un flux d'air externe pour refroidir le fluide de refroidissement à l'intérieur du radiateur 13. Le radiateur 13 est préférentiellement logé à l'intérieur d'une façade avant du véhicule automobile pour faciliter un échange de chaleur entre le flux d'air externe et le fluide de refroidissement à l'intérieur du radiateur 13. [0026] Le radiateur 13 est pourvu d'une première canalisation 14 qui relie le radiateur 13 à une admission 15 que comprend le boîtier 4. Autrement dit, le fluide de refroidissement refroidi à l'intérieur du radiateur 13 est véhiculé depuis le radiateur 13 vers l'admission 15 du boîtier 4 par l'intermédiaire de la première canalisation 14. [0027] Le radiateur 13 est pourvu d'une deuxième canalisation 16 qui relie le radiateur 13 à une boîte de dégazage 17 du liquide de refroidissement. La boîte de dégazage 17 permet un dégazage du fluide de refroidissement lorsque ce dernier atteint une température à laquelle le fluide de refroidissement contient des bulles d'air préjudiciables aux échanges thermiques. [0028] La boîte de dégazage 17 est pourvue d'une troisième canalisation 18 qui relie la boîte de dégazage 17 au collecteur 10 pour alimenter le circuit interne 3 en fluide de refroidissement dégazé. [0029] L'aérotherme 7 est équipé d'une quatrième canalisation 19 qui relie l'aérotherme 7 à la deuxième conduite 9 ou au collecteur 10 pour ramener le liquide de refroidissement depuis l'aérotherme 7 vers le collecteur 10. [0030] La première canalisation 14 est pourvue de deux piquages 20,21 dont un piquage amont 20 pourvu d'un canal amont de piquage 22 et d'un piquage aval 21 pourvu d'un canal aval de piquage 23. Le piquage amont 20 est ménagé en amont d'un piquage aval 21 selon un sens de circulation 24 du fluide de refroidissement depuis le radiateur 13 vers l'admission 15. Un échangeur thermique 25 étant interposé entre le canal amont de piquage 22 et le canal aval de piquage 23. Autrement dit, le liquide de refroidissement circule depuis le piquage amont 20 à l'intérieur du canal amont de piquage 22, puis de l'échangeur thermique 25, puis à l'intérieur du canal aval de piquage 23 avant de rejoindre la première canalisation 14 au piquage aval 22. L'échangeur thermique 25 équipe un élément 33 du véhicule automobile, tel que préférentiellement un boîtier de vitesse automatique, de telle sorte que le fluide de refroidissement présent à l'intérieur de l'échangeur thermique 25 se charge en calorie pour refroidir ledit élément 33. Ces dispositions sont telles que le fluide de refroidissement circulant à l'intérieur de l'échangeur thermique 25 provient du radiateur 13 à l'intérieur duquel le fluide de refroidissement a été préalablement refroidi, ce qui permet de refroidir efficacement ledit élément 33. [0031] Le boîtier 4 loge un thermostat 26 qui est apte à permettre un écoulement du fluide de refroidissement à travers la deuxième sortie 8 et/ou la troisième sortie 11 en fonction d'une température du fluide de refroidissement. Lors d'un démarrage du moteur à combustion interne 1 à froid, le thermostat 26 obture la troisième sortie 11 et laisse ouverte la deuxième sortie 8. Lorsque la température du fluide de refroidissement excède une température-seuil, le thermostat 26 obture la deuxième sortie 8 et laisse au moins partiellement ouverte, voire entièrement ouverte, la troisième sortie 11 pour permettre un refroidissement du fluide de refroidissement lors de sa traversée du radiateur 13. [0032] Selon la présente invention, le circuit de refroidissement 2 comprend un premier canal de dérivation 27 qui relie la première conduite 6 au canal amont de piquage 22. Autrement dit, le premier canal de dérivation 27 s'étend entre un point d'entrée 28 ménagé sur la première conduite 6 et un point de sortie 29 ménagé sur le canal amont de piquage 22. Ces dispositions permettent au fluide de refroidissement empruntant la première sortie 5 en sortie du boîtier 4 de s'écouler préférentiellement à l'intérieur du premier canal de dérivation 27, l'aérotherme 7 générant des pertes de charge à l'encontre de la circulation du fluide de refroidissement à son travers alors que le premier canal de dérivation 27 est exempt d'échangeur de chaleur ou de composant analogue formant obstacle à l'écoulement du fluide de refroidissement. Autrement dit, le canal de dérivation 27 est plus perméable à l'écoulement du fluide de refroidissement que l'aérotherme 7, de telle sorte qu'au point d'entrée 28 le fluide de refroidissement emprunte aisément le premier canal de dérivation 27. Ces dispositions permettent un refroidissement en permanence dudit élément 33, et donc notamment de la boîte de vitesse automatique du véhicule automobile, quelle que soit la position du thermostat 26, et quelle que soit la température du fluide de refroidissement. [0033] Un tel refroidissement est par ailleurs obtenu sans ajutage et/ou restriction affectant le circuit de refroidissement 2, ce qui évite des pertes de charge additionnelles sur le circuit de refroidissement 2 en sus de celles générées par les échangeurs de chaleur que comprend le circuit de refroidissement 2, tels que l'aérotherme 7, le radiateur 13 et l'échangeur thermique 25, ou d'autres composants du circuit de refroidissement 2, tels que le circuit interne 3, le boîtier 4, le collecteur 10 et la boîte de dégazage 17. Il découle de ces dispositions un écoulement naturel du fluide de refroidissement, c'est-à-dire un écoulement non forcé, depuis le boîtier 4 vers l'échangeur thermique 25. [0034] Il découle de l'ensemble de ces dispositions une maximalisation des débits de fluide de refroidissement à l'intérieur des conduites 6,9,12, des canalisations 14,16,18 et des canaux de piquage 22,23. Il en résulte une optimisation des échanges thermiques à l'intérieur de l'aérotherme 7, du radiateur 13 et de l'échangeur thermique 25 et consécutivement une optimisation des performances thermique du circuit de refroidissement 2 du moteur à combustion interne 1. Il en résulte finalement une pérennisation du moteur à combustion interne 1 et dudit élément 33, tel que la boîte de vitesse automatique du véhicule automobile. [0035] Selon une variante de réalisation de la présente invention, le point d'entrée 28 du premier canal de dérivation 27 est placé sur la première conduite 6 directement en sortie du boîtier 4 pour faciliter un écoulement du fluide de refroidissement vers le canal amont de piquage 22 et consécutivement vers l'échangeur thermique 25. [0036] Un deuxième canal de dérivation 28 relie le premier canal de dérivation 27 et la boîte de dégazage 17 pour permettre un dégazage d'au moins une culasse équipant le moteur à combustion interne 1. Autrement dit, le deuxième canal de dérivation 28 s'étend entre un point amont 30 que comprend le premier canal de dérivation 27 et un point aval 31 que comprend la boîte de dégazage 17. Ces dispositions permettent un dégazage de la culasse sans affecter le boîtier 4. [0037] En se reportant également sur la figure 2, un tel circuit de refroidissement 2 comprend préférentiellement un insert 31 qui est constitutif de la première conduite 6, du premier canal de dérivation 27 et du deuxième canal de dérivation 28, un tel insert 31 comprenant une tubulure formant un espace interne 32 de l'insert 31 et comportant deux premières ouvertures 31a,31b en relation avec la première conduite 6, une deuxième ouverture 31c en relation avec le premier canal de dérivation 27 et une troisième ouverture 31d en relation avec le deuxième canal de dérivation 28. Un tel insert 31 forme avantageusement un insert quatre-voies pour l'écoulement du fluide de refroidissement. [0038] On notera, à ce stade de la description, que, sur la figure 1, les longueurs respectives des conduites 6,9,12, des canalisations 14,16,18 et des canaux de piquage 22,23 sont schématiques et non représentatives d'une longueur réelle de ces composants du circuit de refroidissement 2. REVENDICATIONS1. Circuit de refroidissement (2) d'un groupe motopropulseur, comprenant notamment un moteur à combustion interne (1), équipant un véhicule automobile, le groupe motopropulseur (1) comportant un circuit interne (3) de circulation du fluide de refroidissement à l'intérieur du moteur à combustion interne (1), le circuit interne (3) étant pourvu d'un boîtier (4) en sortie du circuit interne (3), le circuit de refroidissement (2) comprenant une première conduite (6) reliant le boîtier (4) à un aérotherme (7) et une première canalisation (14) reliant un radiateur (13) au boîtier (4), la première canalisation (14) étant pourvue de deux piquages (20,21), dont un piquage amont (20) pourvu d'un canal amont de piquage (22) et un piquage aval (21) pourvu d'un canal aval de piquage (23), un échangeur thermique (25) étant interposé entre le canal amont de piquage (22) et le canal aval de piquage (23), caractérisé en ce qu'un premier canal de dérivation (27) relie la première conduite (6) au canal amont de piquage (22). 2. Circuit de refroidissement (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le circuit de refroidissement (2) comprend un deuxième canal de dérivation (28) qui relie le premier canal de dérivation (27) et une boîte de dégazage (17). 3. Circuit de refroidissement (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boîtier (4) est pourvu d'une deuxième conduite (9) reliant le boîtier (4) à un collecteur (10) de fluide de refroidissement équipant une entrée du circuit interne (3). 4. Circuit de refroidissement (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boîtier (4) est pourvu d'une troisième conduite (12) reliant le boîtier (4) au radiateur (13). 5. Circuit de refroidissement (2) selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le radiateur (13) est pourvu d'une deuxième canalisation (16) qui relie le radiateur (13) à la boîte de dégazage (17). 6. Circuit de refroidissement (2) selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la boîte de dégazage (17) est pourvue d'une troisième canalisation (18) qui relie la boîte de dégazage (17) au collecteur (10). 7. Circuit de refroidissement (2) selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que l'aérotherme (7) est équipé d'une quatrième canalisation (19) qui relie l'aérotherme (7) indifféremment à la deuxième conduite (9) ou au collecteur (10). 8. Véhicule automobile équipé d'un moteur à combustion interne (1) pourvu d'un circuit de refroidissement selon l'une des revendications précédentes. 9. Véhicule automobile selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'aérotherme (7) est logé à l'intérieur d'une installation de chauffage du véhicule automobile, pour être traversé par un flux d'air interne. 10. Véhicule automobile selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que le radiateur (13) est logé à l'intérieur d'une façade avant du véhicule automobile, pour être traversé par un flux d'air externe.