Brevet FR3074525A1 — publié le 20190607

CIRCUIT DE REFROIDISSEMENT DE GROUPE MOTOPROPULSEUR OPTIMISANT LA MONTEE EN TEMPERATURE D'UNE BOITE DE VITESSES [0001] La presente invention porte sur un circuit de refroidissement de groupe motopropulseur optimisant la montee en temperature d'une boite de vitesses. L'invention trouve une application particulierement avantageuse, mais non exclusive, avec les boites de vitesses automatiques. [0002] Un circuit de fluide de refroidissement classique comprend un boitier de sortie de fluide de refroidissement connu sous l'abreviation "BSE" pour "Boitier de Sortie d'Eau", car le fluide de refroidissement est generalement un liquide a base d'eau comprenant des additifs. Ce boitier de sortie est muni de plusieurs entrées et de plusieurs sorties, correspondant a des boucles respectives de circulation de fluide. [0003] II convient de refroidir l'huile de lubrification de la boite de vitesses quand cette huile est trop chaude, mais il convient egalement de rechauffer l'huile de lubrification au dernarrage du vehicule quand l'huile est trop froide et pas assez visqueuse pour assurer une bonne lubrification. Ceci ne doit pas avantageusement etre realise au detriment du chauffage de l'habitacle lors du dernarrage du vehicule automobile quand la temperature exterieure est froide, le chauffage de l'habitacle etant prioritaire. [0004] II est connu d'assurer le refroidissement de la boite de vitesses par une derivation du circuit de fluide caloporteur en sortie du radiateur. Le premier avantage de cette solution est que Ion profite du fluide caloporteur froid sortant du radiateur pour refroidir la boite de vitesses. Le second avantage est qu'une telle configuration ne presente pas d'impact negatif pour la prestation thermique de l'habitacle lors de la montee en temperature puisqu'il n'y a pas de circulation de fluide caloporteur en thermostat ferme. [0005] Les inconvenients de cette solution sont qu'il est impossible d'optimiser la montee en temperature de la boite de vitesses lors de la montee en temperature du fluide caloporteur du moteur, car il n'existe pas de debit en thermostat ferme. En outre, si le thermostat est peu ouvert, ce qui est le cas sur les cycles peu charges, le debit de fluide caloporteur dans la boite de vitesses est fres faible et il y a donc peu d'echange de chaleur. 2 [0006] II a egalement ete propose une architecture de circuit de fluide caloporteur avec un debit permanent dans Ia boite de vitesses, y compris lorsque le thermostat est ferme. Cette solution presente l'avantage d'avoir un debit permanent dans l'echangeur de chaleur de la boite de vitesses et suffisamment eleve pour favoriser les echanges thermiques dans la 5 boite de vitesses. L'inconvenient de cette solution -est qu'elle penalise la montee en temperature du fluide caloporteur du moteur ce qui produit deux consequences. [0007] D'une part, les frottements du moteur augmentent Bien quills soient connpenses par les gains sur les frottements de la boite de vitesses. D'autre part, it s'ensuit une penalite sur Ia prestation thermique de l'habitacle, dans la mesure 01.1 le fluide caloporteur du moteur 10 passant dans l'aerotherme est plus froid. [0008] L'invention vise a remedier efficacement aux inconvenients precites en proposant un circuit de refroidissement pour groupe motopropulseur muni d'un moteur thermique et d'une boite de vitesses associee a un echangeur de chaleur, ledit circuit de refroidissement comportant: 15 - un boTtier de sortie d'un fluide caloporteur comportant des premieres conduites de sortie et d'entree debouchant respectivement dans le moteur thermique et dans le boTtier en provenance du moteur thermique, - des deuxiernes conduites de sortie et d'entree debouchant respectivement dans un radiateur et dans le boltier en provenance du radiateur, 20 - un thermostat apte a controler une quantite de fluide caloporteur circulant vers le radiateur en fonction d'une temperature du moteur thermique, caracterise en ce que ledit circuit de refroidissement comporte en outre un circuit d'alimentation en fluide monte en derivation de Ia deuxierne conduite d'entree pour alimenter en fluide caloporteur l'echangeur de chaleur de la boite de vitesses et un echangeur de 25 chaleur de turbocompresseur, et en ce qu'une conduite de retour est apte a assurer un retour du fluide caloporteur issu de l'echangeur de chaleur de la boite de vitesses et de l'echangeur de chaleur de turbocompresseur vers le moteur thermique. [0009] L'invention permet ainsi de favoriser de maniere optimale la montee en temperature de la bolle de vitesses par ('alimentation de l'echangeur de chaleur avec un fluide caloporteur chaud puis de la refroidir par ('alimentation de l'echangeur de chaleur avec un fluide caloporteur froid. On atteint ainsi rapidement la temperature optimale de I'huile de lubrification de Ia bone de vitesses pour la faire fonctionner a son point de rendement 3 maximum, tout en pouvant refroidir efficacement l'huile de lubrification des que sa temperature devient trop elevee. [0010] Selon une realisation, le circuit d'alimentation en fluide est configure de telle facon que, lorsque le thermostat est ferme, le fluide caloporteur issu du moteur thermique est apte 5 a passer dans l'echangeur de chaleur de la boite de vitesses et I'echangeur de chaleur de turbocompresseur. Ainsi, lors de Ia montee en temperature du moteur thermique, on profite des calories de celui-ci pour recluire les pertes par frottement de Ia boite de vitesses. [0011] Selon une realisation, le circuit d'alimentation en fluide est configure de telle facon que, lorsque le thermostat est ouvert, le fluide caloporteur de la deuxierne conduite d'entree 10 issu du radiateur est apte a passer dans I'echangeur de chaleur de la boite de vitesses et dans I'echangeur de chaleur de turbocompresseur. Ainsi, lorsque le moteur thermique est chaud, on peut refroidir la boite de vitesses et le turbocompresseur en profitant du fluide caloporteur sortant du radiateur qui presente la temperature la plus basse du circuit de refroidissement. 15 [0012] Selon une realisation, Ia conduite de retour est connectee a Ia deuxierne conduite de sortie et une pompe est apte a faire circuler le fluide caloporteur a l'interieur du radiateur lorsque le thermostat est ferme et/ou lorsque le moteur thermique est arrete. [0013] Selon une realisation, un clapet anti-retour est monte entre la pompe et un piquage de la conduite de retour sur la deuxierne conduite de sortie. 20 [0014] Selon une realisation, la conduite de retour est connectee a la premiere conduite de sortie via un piquage. [0015] Selon une realisation, la conduite de retour est connectee a la deuxierne conduite d'entree en provenance du radiateur via un piquage. [0016] Selon une realisation, un clapet anti-retour est monte en amont du piquage. 25 [0017] Selon une realisation, un composant additionnel, tel qu'un echangeur de chaleur pour un onduleur de machine electrique tournante, est monte en parallele par rapport a l'echangeur de chaleur de la boite de vitesses et l'echangeur de chaleur de turbocompresseur. [0018] L'invention a egalement pour objet un vehicule automobile, caracterise en ce qu'il 30 comprend un circuit de refroidissement tel que precedemment defini. 4 [0019] L'invention sera mieux comprise a la lecture de la description qui suit et a ('examen des figures qui l'accompagnent donnees a titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. [0020] La figure 1 est une representation schematique d'un circuit de refroidissement de 5 groupe motopropulseur selon la presente invention; [0021] Les figures 2a a 2c sont des representations schematiques illustrant le fonctionnement du circuit de refroidissement selon l'invention suivant differentes phases de vie du moteur thermique; [0022] La figure 3 est une representation schematique du circuit de refroidissement selon 10 l'invention illustrant une variante d'implantation de la conduite de retour de fluide; [0023] La figure 4 est une representation schematique du circuit de refroidissement selon l'invention illustrant une variante de realisation dans laquelle un echangeur de chaleur additionnel est connecte au circuit derive de fluide de refroidissement. [0024] Les elements identiques, similaires, ou analogues conservent la meme reference 15 d'une figure a l'autre. [0025] La figure 1 montre un circuit de refroidissement 10 d'un groupe motopropulseur comportant un moteur thermique 11 et une boite de vitesses associee a un echangeur de chaleur 12. Ce circuit de refroidissement 10 est apte a effectuer la regulation thermique de ('echangeur de chaleur de la boite de vitesses 12 aussi bien pour une montee en 20 temperature de l'huile de lubrification de la boite que pour son refroidissement. Le fluide caloporteur circulant dans le circuit 10 est par exemple un liquide a base d'eau contenant des additifs, notamment des produits anti-gel. [0026] Plus precisement, le circuit de refroidissement 10 comporte un boitier 14 de sortie d'un fluide caloporteur comportant des premieres conduites de sortie 15 et d'entree 16 de 25 fluide debouchant respectivement dans le moteur 11 et dans le boitier 14 en provenance du moteur 11 en passant par au moins un echangeur de chaleur 17 du fluide caloporteur avec au moins un element associe au moteur 11. II existe egalement un passage direct entre le moteur et le boitier 14 avec un retour direct du fluide caloporteur du moteur 11 vers le boitier 14. 5 [0027] Le circuit de refroidissement 10 comprend aussi des deuxiernes conduites de sortie 19 et d'entree 20 debouchant respectivement dans un radiateur 22 et dans le boitier 14 en provenance du radiateur 22. Accessoirement, le radiateur 22 peut presenter une conduite annexe de sortie de fluide 23 reliant ledit radiateur 22 au moteur 11, via une boite de 5 degazage 25. De maniere classique, une pompe principale 26 fait circuler le fluide de refroidissement dans le moteur 11. La pompe 26 est disposee sur la premiere conduite de sortie de fluide 15 debouchant dans le moteur 11 en provenance du boitier 14. [0028] Le circuit de refroidissement 10 presente une troisierne conduite de sortie 28 en provenance du boitier 14 vers un aerotherme 30 dispose dans l'habitacle du vehicule et une 10 troisierne conduite d'entree 31 en provenance de l'aerotherme 30 vers la premiere conduite de sortie 15 du boitier 14 vers le moteur thermique 11. [0029] Le boitier 14 comprend une premiere enceinte 33 et une deuxieme enceinte 34. La premiere enceinte 33 porte une sortie debouchant dans la troisieme conduite de sortie 28 vers l'aerotherme 30 et une sortie debouchant dans la deuxieme conduite de sortie 19 vers 15 le radiateur 22. Pour le passage de fluide precedemment mentionne entre le moteur et le boitier 14, la premiere enceinte 33 du boitier 14 comporte une entrée directement connectee au moteur 11 pour recevoir du fluide sortant du moteur 11, cette entrée etant visible mais non referencee sur la figure 1. Un thermostat 35 est apte a controler une quantite de fluide caloporteur circulant vers le radiateur 22 en fonction d'une temperature du moteur thermique 20 11. A cet effet, le thermostat 35 obture ou ouvre au moins partiellement la sortie de la premiere enceinte 33 vers le radiateur 22 en fonction de la temperature du moteur 11. [0030] La deuxieme enceinte 34 comporte une sortie debouchant dans la premiere conduite de sortie 15 du boitier 14 vers le moteur thermique 11 et deux entrées dont l'une regoit la deuxieme conduite d'entree 20 provenant du radiateur 22 et l'autre regoit une 25 extremite aval de la premiere conduite d'entree 16 de fluide debouchant dans le boitier 14 en provenance du moteur 11 en passant par au moins l'echangeur de chaleur 17 du fluide caloporteur avec au moins un element associe au moteur. [0031] Un clapet auxiliaire de pression pourra le cas echeant etre dispose entre, d'une part, le ou les passages entre les deux enceintes 33, 34 et, d'autre part, ('entree du boitier 30 14 pour la circulation de fluide en provenance du radiateur 22 et la sortie du boitier 14 pour la circulation de fluide en direction de la portion d'entree du circuit interne au moteur 11 par la premiere conduite de sortie du boitier 14 vers le moteur 11. 6 [0032] II est egalement prevu un circuit d'alimentation en fluide 37 monte en derivation de la deuxierne conduite d'entree 20 pour alimenter en fluide caloporteur l'echangeur de chaleur de la boite de vitesses 12 et un echangeur de chaleur de turbocompresseur 40. Une sortie de l'echangeur de chaleur de la boite de vitesse 12 et une sortie de l'echangeur de 5 chaleur de turbocompresseur 40 sont connectees a une conduite de retour 41 assurant un retour du fluide caloporteur vers le moteur thermique 11. [0033] A cet effet, une derivation 42 branchee sur la deuxierne conduite d'entree 20 est connectee d'une part a l'echangeur de chaleur de turbocompresseur 40 via une conduite 43 et d'autre part en parallele a l'echangeur de chaleur de la boite de vitesses 12 via une 10 conduite 44. Le flux de fluide issu de la deuxierne conduite d'entree 20 est ainsi separe entre un premier flux parcourant l'echangeur de chaleur de turbocompresseur 40 et un deuxierne flux parcourant l'echangeur de chaleur de la boite de vitesses 12. Les sorties de l'echangeur de chaleur de turbocompresseur 40 et de l'echangeur de chaleur de la boite de vitesses 12 sont connectes a la conduite de retour 41 respectivement via des conduites 46 et 47. 15 [0034] La conduite de retour 41 est avantageusement connectee a la premiere conduite de sortie 15 via un piquage 48. Un clapet anti-retour 50 est monte en amont du piquage de retour 48. En outre, la conduite de retour 41 est connectee a la deuxierne conduite de sortie 19. [0035] Une pompe 51 est apte a faire circuler le fluide caloporteur a l'interieur du radiateur 20 22 lorsque le thermostat 35 est ferme et/ou lorsque le moteur thermique 11 est arrete, comme cela est decrit plus en details ci-apres. Un clapet anti-retour 52 est monte entre la pompe 51 et un piquage 53 avec la deuxierne conduite de sortie 19. [0036] On decrit ci-apres, en reference avec les figures 2a, 2b, 2c, le fonctionnement du circuit de refroidissement 10 selon la presente invention suivant differentes phases de vie 25 du moteur thermique 11. [0037] Comme cela est illustre par la figure 2a, lorsque le thermostat 35 est ferme, le fluide caloporteur issu du moteur thermique 11 est apte a circuler dans l'echangeur de chaleur de la boite de vitesses 12 et l'echangeur de turbocompresseur 40. Le sens de circulation du fluide est represents par les fleches F1. Ainsi, cela permet de chauffer la boite de vitesses 30 lors du demarrage du vehicule et ainsi recluire les pertes par frottement. 7 [0038] Comme cela est illustre par la figure 2b, lorsque le thermostat 35 est ouvert, le fluide caloporteur de la deuxierne conduite d'entree 20 issu du radiateur 22 est apte a passer dans l'echangeur de la boite de vitesses 12 et I'echangeur de turbocompresseur 40. Le sens de circulation du fluide est represente par les fleches F2. Ainsi, lorsque le moteur thermique 5 11 est chaud, on peut refroidir Ia boite de vitesses et le turbocompresseur en profitant du fluide caloporteur sortant du radiateur 22 qui est a Ia temperature Ia plus basse du circuit. [0039] Comme cela est illustre par la figure 2c, lorsqu'il existe un besoin de refroidissement de la boite de vitesses ou du turbocompresseur alors que le moteur thermique 11 est arrete par exemple lors d'un arret au feu rouge ou lors de ('activation d'un mode de traction 10 electrique, ('activation de la pompe 51 permet de faire circuler du fluide caloporteur dans les echangeurs de chaleur 12, 40 de ces deux composants tout en le faisant passer par le radiateur 22. Le sens de circulation du fluide est represente par les fleches F3. La pompe 51 est egalement apte a faire circuler le fluide caloporteur suivant les fleches F3 a l'interieur du radiateur 22 lorsque le thermostat 35 est ferme. 15 [0040] En variante, comme cela est illustre par la figure 3, la conduite de retour 41 est connectee, non pas sur la premiere conduite de sortie 15, mais sur la deuxierne conduite d'entree 20 en provenance du radiateur 22 via un piquage 54. Un clapet anti-retour 50' est monte en amont du piquage 54. [0041] Suivant une autre variante de realisation illustree par la figure 4, un composant 20 additionnel 55 est monte en parallele par rapport a I'echangeur de la boite de vitesses 12 et I'echangeur de turbocompresseur 40. A cet effet, le composant 55 est relie a la derivation 42 via une conduite 58 branchee en parallele des conduites 43 et 44. La sortie du composant 55 est connectee a la conduite de retour 41. Ce composant 55 est par exemple un echangeur de chaleur d'un REVENDICATIONS1. Circuit de refroidissement (10) pour groupe motopropulseur muni d'un moteur thermique (11) et d'une boite de vitesses associee a un echangeur de chaleur (12), ledit circuit de refroidissement (10) comportant: - un boitier (14) de sortie d'un fluide caloporteur comportant des premieres conduites_de sortie (15) et d'entree (16) debouchant respectivement dans le moteur thermique (11) et dans le boitier (14) en provenance du moteur thermique (11}, - des deuxiernes conduites de sortie (19) et d'entree (20) debouchant respectivement dans un radiateur (22) et dans le boitier (14) en provenance du radiateur (22), - un thermostat (35) apte a controler une quantite de fluide caloporteur circulant vers le radiateur (22) en fonction d'une temperature du moteur thermique (11), caracterise en ce que ledit circuit de refroidissement (10) comporte en outre un circuit d'alimentation en fluide (37) monte en derivation de Ia deuxierne conduite d'entree (20) pour alimenter en fluide caloporteur ('echangeur de chaleur de Ia boite de vitesses (12) et un echangeur de chaleur de turbocompresseur (40), et en ce qu'une conduite de retour (41) est apte a assurer un retour du fluide caloporteur issu de ('echangeur de chaleur de Ia boite de vitesses (12) et de ('echangeur de chaleur de turbocompresseur (40) vers le moteur thermique (11). 2. Circuit de refroidissement selon la revendication 1, caracterise en ce que le circuit d'alimentation en fluide (37) est configure de telle fawn que, lorsque le thermostat (35) est ferme, le fluide caloporteur issu du moteur thermique (11) est apte a passer dans ('echangeur de chaleur de Ia_boite de vitesses (12) et ('echangeur de chaleur de turbocompresseur (40). 3. Circuit de refroidissement selon Ia revendication 1 ou 2, caracterise_en ce que le circuit d'alimentation en fluide (37) est configure de telle facon que, brsque le thermostat (35) est ouvert, le fluide caloporteur de Ia deuxierne conduite d'entree (20) issu du radiateur (22) est apte a passer dans ('echangeur de chaleur de la boite de vitesses (12) et dans ('echangeur de chaleur de turbocompresseur (40). 4. Circuit de refroidissement selon ('une quelconque des revendications 1 a 3, caracterise en ce que Ia conduite de retour (41) est connectee a Ia deuxierne conduite de sortie (19) et en ce qu'une pompe (51) est apte a faire circular le fluide caloporteur 9 l'interieur du radiateur (22) lorsque le thermostat (35) est ferme et/ou lorsque le moteur thermique (11) est arrete. 5. Circuit de refroidissement selon la revendication 4, caracterise en ce qu'un clapet antiretour (52) est monte entre Ia pompe (51) et un piquage (53) de Ia conduite de retour 5 (41) sur Ia deuxierne conduite de sortie (19). 6. Circuit de refroidissement selon I'une quelconque des revendications 1 a 5, caracterise en ce que Ia conduite de retour (41) est connectee a Ia premiere conduite de sortie (15) via un piquage (48). 7. Circuit de refroidissement selon I'une quelconque des revendications 1 a 5, 10 caracterise en ce que la conduite de retour (41) est connectee a Ia deuxierne conduite d'entree (20) en provenance du radiateur (22) via un piquage (54). 8. Circuit de refroidissement selon Ia revendication 6 ou 7, caracterise en ce qu'un clapet anti-retour (50, 50') est monte en amont du piquage (48, 54). 9. Circuit de refroidissement selon I'une quelconque des revendications 1 a 8, 15 caracterise en ce qu'un composant additionnel (55), tel qu'un echangeur de chaleur pour un onduleur de machine electrique tournante, est monte en parallele par rapport a l'echangeur de chaleur de Ia boTte de vitesses (12) et l'echangeur de chaleur de turbocompresseur (40). 10. Vehicule automobile, caracterise en ce qu'il comprend un circuit de refroidissement 20 tel que defini selon I'une quelconque des revendications precedentes.