Brevet FR3086976A1 — publié le 20200410

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale le domaine des 5 systèmes de refroidissement pour moteurs à combustion interne. Elle concerne plus particulièrement un système de retroidissement pour moteur à combustion interne, ledit moteur à combustion interne comprenant deux lignes de circulation de gaz, ledit système de refroidissement comprenant deux échangeurs thermiques respectivement connectés aux deux lignes de circulation 10 de gaz, et un circuit dans lequel circule un fluide caloporteur. Elle concerne aussi un procédé de pilotage du système de refroidissement. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Lors d'un démarrage à froid d'un moteur à combustion interne d'un 15 véhicule automobile, la température du moteur est proche de la température ambiante. Cette température ambiante est généralement différente de la température de fonctionnement optimal du moteur. Or un moteur comprend une température de fonctionnement optimal, de façon à réduire sa consommation de carburant et ses émissions de polluants. 20 Les moteurs à combustion interne sont typiquement équipés d'une ligne d'admission d'air frais alimentant les cylindres du moteur. Une partie des gaz brûlés dans les cylindres circule ensuite dans une ligne d'échappement où elle est dépolluée avant d'être rejetée dans l'atmosphère. L'autre partie des gaz brulés circule dans une ligne de recirculation des gaz d'échappement et alimente les 25 cylindres en air. En sortie des cylindres, la température des gaz brûlés atteint plusieurs centaines de degrés. Le document US 2011/0139133 décrit un moteur à combustion interne tel que précité, qui est en outre équipé d'un système de refroidissement particulier. 30 Lors d'un démarrage à froid du moteur, ce système de c Cependant, on cherche à améliorer les performances d'un tel système de refroidissement, notamment en réduisant le temps nécessaire pour que le moteur atteigne sa température de bon fonctionnement. OBJET DE L'INVENTION Pour cela, la présente invention propose un système de refroidissement tel que défini dans l'introduction, dans lequel le circuit comporte : - un tronçon d'échange thermique qui dessert les deux échangeurs thermiques, ledit tronçon d'échange thermique présentant deux extrémités, chacune des deux extrémités étant connectée à une vanne, - une branche principale connectée aux deux vannes et qui dessert le moteur, - une branche de dérivation connectée aux deux vannes en parallèle du tronçon d'échange thermique et distincte de la branche principale, et dans lequel le système de refroidissement comprend en outre : - un contrôleur apte à piloter les deux vannes, entre un état de fonctionnement normal dans lequel les deux vannes laissent le fluide caloporteur circuler dans la branche principale et le tronçon d'échange thermique, et un état de préchauffage dans lequel les deux vannes laissent le fluide caloporteur circuler dans la branche principale et la branche de dérivation. En état de préchauffage, les deux vannes permettent de former un circuit de refroidissement dans lequel le fluide caloporteur circule en contournant le tronçon d'échange thermique, et donc, les échanges de chaleur avec les deux échangeurs thermiques. Le fluide caloporteur circulant dans ledit circuit refroidit le moteur, pendant que le fluide situé dans les deux échangeurs thermiques monte rapidement en température grâce aux échanges thermiques avec les gaz circulant dans les échangeurs thermiques. En pratique, les gaz brûlés pénètrent à haute température dans l'un des échangeurs thermiques par une des deux lignes de circulation de gaz. L'air frais d'admission pénètre à basse température dans l'autre échangeur thermique par l'autre des deux lignes de circulation de gaz. 3 Ces deux types de gaz peuvent échanger de la chaleur grâce au fluide caloporteur qui circule dans les deux échangeurs. Plus précisément, les gaz brûlés réchauffent l'air frais d'admission par l'intermédiaire du fluide caloporteur. Cet échange thermique a deux avantages principaux : en réchauffant l'air 5 frais circulant dans la ligne d'admission, la combustion des gaz tend à être optimale et permet de réduire les polluants à la source (combustion). La température de combustion étant plus élevée, la dépollution des gaz brûlés est amorcée plus rapidement. De plus, il est possible de faire en sorte que la température globale du 10 moteur à combustion interne s'élève aussi plus rapidement, ce qui lui permet d'atteindre plus rapidement sa température de fonctionnement optimal. Pour cela, le liquide caloporteur est chauffé dans l'état de préchauffage le lubrifiant du circuit d'huile peut aussi être réchauffé par le système de refroidissement en état de préchauffage. De plus, en augmentant la température du circuit d'huile, la 15 viscosité du lubrifiant diminue, ce qui permet de réduire les pertes par frottement et ainsi d'améliorer les performances du moteur à combustion interne. D'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du système de refroidissement conforme à l'invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes : 20 - le circuit comporte une branche de court-circuitage qui est connectée aux deux vannes en parallèle du tronçon d'échange thermique passant par les deux échangeurs thermiques. Dans l'état de préchauffage, les deux vannes laissent le fluide caloporteur circuler dans la branche de coud-circuitage et dans le tronçon d'échange thermique. 25 Le tronçon d'échange thermique et la branche de court-circuitage forment alors une boucle sensiblement fermée de circulation de fluide. Ainsi les échanges de chaleur entre, d'une part, les gaz brulés et le fluide caloporteur et, d'autre part, le fluide caloporteur et les gaz frais sont améliorés, et la montée en température du fluide caloporteur et donc du moteur est plus rapide. 30 De plus : - il est prévu une pompe dans la branche de court-circuitage. En permettant au fluide caloporteur de circuler dans la boucle sensiblement fermée, la création de points chauds localisés est évitée. De plus : 4 - il est prévu une sonde de température dans le tronçon d'échange thermique. La fin de la phase de préchauffage est décidée en fonction de la température du fluide caloporteur présent dans le tronçon d'échange thermique. 5 De plus : - les deux échangeurs thermiques sont placés dans une enveloppe commune, - chacun des deux échangeurs thermiques comporte une enveloppe distincte, et dans lequel les deux enveloppes sont reliées par un moyen de 10 transfert de chaleur, - les deux échangeurs thermiques comportent chacun une entrée et une sortie de fluide caloporteur, la sortie de l'un des échangeurs thermiques étant connecté à l'entrée de l'autre des échangeurs thermiques, - les deux échangeurs thermiques comportent chacun une entrée et une 15 sortie de fluide caloporteur, les entrées étant connectées à un même embranchement d'entrée et les sorties étant connectées à un même embranchement de sortie. L'invention propose également un procédé de pilotage du système de refroidissement comprenant, au démarrage du moteur à combustion interne, des 20 étapes de : - mesure de la température du fluide caloporteur par ladite sonde de température, - pilotage par le contrôleur des deux vannes dans l'état de préchauffage lorsque la température mesurée est inférieure à un seuil de température, et 25 - pilotage par le contrôleur des deux vannes dans l'état de fonctionnement normal lorsque la température mesurée est supérieure audit seuil de température. D'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du procédé de pilotage d'un système de refroidissement conforme à l'invention, prises 30 individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes : au démarrage du moteur à combustion interne, il est prévu des étapes de : - mesure de la température extérieure du moteur à combustion interne/ d'un véhicule équipé du moteur à combustion interne, 5 - pilotage par le contrôleur des deux vannes dans l'état de préchauffage lorsque la température extérieure mesurée est inférieure à un autre seuil de température, et - pilotage par le contrôleur des deux vannes dans l'état de 5 fonctionnement normal lorsque la température extérieure mesurée est supérieure audit autre seuil de température. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatits, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et 10 comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés - la figure 1 représente une vue schématique d'un moteur à combustion interne comprenant un système de refroidissement selon l'invention, - la figure 2 représente le système de refroidissement du moteur à 15 combustion interne, - la figure 3 représente le système de refroidissement dans un état de préchauttage, - la figure 4 représente le système de refroidissement dans un état de fonctionnement normal, 20 - les figures 5 et 6 représentent des vues schématiques de variantes des échangeurs thermiques du système de refroidissement. Dans la description, les termes , REVENDICATIONS1. Système de refroidissement (39) pour moteur à combustion interne (1), ledit moteur à combustion interne (1) comprenant deux lignes de circulation de gaz (7, 9), ledit système de refroidissement (39) comprenant deux échangeurs thermiques (17, 35) respectivement connectés aux deux lignes de circulation de gaz (7, 9), et un circuit (55) dans lequel circule un fluide caloporteur et qui comporte : - un tronçon d'échange thermique (37) qui dessert les deux échangeurs thermiques (17, 35), ledit tronçon d'échange thermique (37) présentant deux extrémités, chacune des deux extrémités étant connectée à une vanne (79, 81), - une branche principale (91) connectée aux deux vannes (79, 81) et qui dessert le moteur (1), - une branche de dérivation (83) connectée aux deux vannes (79, 81) en parallèle du tronçon d'échange thermique (37) et distincte de la branche principale (91), et ledit système de refroidissement (39) comprenant en outre : - un contrôleur (77) apte à piloter les deux vannes (79, 81), entre un état de fonctionnement normal dans lequel les deux vannes (79, 81) laissent le fluide caloporteur circuler dans la branche principale (91) et le tronçon d'échange thermique (37), et un état de préchauffage dans lequel les deux vannes (79, 81) laissent le fluide caloporteur circuler dans la branche principale (91) et la branche de dérivation (83). 2. Système de refroidissement (39) selon la revendication précédente, dans lequel le circuit (55) comporte une branche de court- circuitage (60) qui est connectée aux deux vannes (79, 81) et dans lequel, dans l'état de préchauffage, les deux vannes (79, 81) laissent le fluide caloporteur circuler dans la branche de court-circuitage (60) et dans le tronçon d'échange thermique (37). 3. Système de refroidissement (39) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel il est prévu une pompe (80) dans la branche de courtcircuitage (60). 4. Système de refroidissement selon l'une des revendications précédentes, dans lequel il est prévu une sonde de température (78) dans la 15 branche de court-circuitage (60). 5. Système de refroidissement (39) selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel les deux échangeurs thermiques (17, 35) sont placés dans une enveloppe commune (50). 5 6. Système de refroidissement (39) selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel chacun des deux échangeurs thermiques (17, 35) comporte une enveloppe (48, 49) distincte, et dans lequel les deux enveloppes (48, 49) sont reliées par un moyen de transfert de chaleur (47). 7. Système de refroidissement (39) selon la revendication précédente, 10 dans lequel les deux échangeurs thermiques (171 35) comportent chacun une entrée (51, 65) et une sortie (63, 53) de fluide caloporteur, la sortie (65) de l'un des échangeurs thermiques (17) étant connectée à l'entrée (53) de l'autre des échangeurs thermiques (35). 8. Système de refroidissement (39) selon la revendication 6, dans lequel 15 les deux échangeurs thermiques (17, 35) comportent chacun une entrée (51, 65) et une sortie (63, 53) de fluide caloporteur, les entrées (51, 65) étant connectées à un même embranchement d'entrée (67) et les sorties (63, 53) étant connectées à un même embranchement de sortie (69). 9. Procédé de pilotage d'un système de refroidissement (39) conforme à 20 l'une des revendications précédentes, comprenant, au démarrage du moteur à combustion interne (1), des étapes de : a) mesure de la température du fluide caloporteur par ladite sonde de température (78), 25 b) pilotage par le contrôleur (77) des deux vannes (79, 81) dans l'état de préchauffage lorsque la température mesurée est inférieure à un seuil de température (Ts1), et c) pilotage par le contrôleur des deux vannes (79, 81) dans l'état de fonctionnement normal lorsque la température mesurée est supérieure audit seuil 30 de température (Ts1). 10. Procédé de pilotage d'un système de refroidissement (39) conforme à l'une des revendications 1 à 8, comprenant, au démarrage du moteur à combustion interne (1), des étapes de : a) mesure de la température extérieure du moteur à combustion interne 16 (1)/ d'un véhicule équipé du moteur à combustion interne (1), b) pilotage par le contrôleur (77) des deux vannes (79, 81) dans l'état de préchauffage lorsque la température extérieure mesurée est inférieure à un autre seuil de température (Ts2), et 5 c) pilotage par le contrôleur des deux vannes (79, 81) dans l'état de fonctionnement normal lorsque la température extérieure mesurée est supérieure audit autre seuil de température (Ts2).