Brevet FR3088960A1 — publié le 20200529

Description Titre de l'invention : PROCEDE DE LIMITATION D'UNE TEM- PERATURE DE FLUIDE DE REFROIDISSEMENT D'UN MOTEUR THERMIQUE Domaine technique 100011 La présente invention concerne un procédé de limitation d'une température de fluide de refroidissement d'un moteur thermique en fonction d'une puissance délivrée par le moteur thermique. La présente invention concerne aussi un système de refroidissement pour la mise en oeuvre d'un tel procédé de limitation. Technique antérieure [0002] De manière schématique et simplifiée, un système de refroidissement d'un moteur thermique comprend un circuit principal de refroidissement pour une circulation d'un fluide de refroidissement muni d'au moins un capteur de température du fluide, le circuit principal de refroidissement traversant le moteur thermique et lui prélevant de la chaleur. [0003] Le système de refroidissement comprend aussi un circuit d'échange thermique pour le refroidissement du fluide, ce circuit d'échange thermique comprenant au moins un ou des radiateurs. [0004] Un thermostat piloté par une unité de contrôle, faisant partie du système de refroi- dissement, opère une fermeture et une ouverture au moins partielle du circuit d'échange thermique. L'unité de contrôle présente des moyens de commande pilotant le thermostat selon une commande de régulation en fonction d'au moins une première température prédéterminée de consigne sauvegardée dans des moyens de mémorisation. Il peut y avoir deux températures de consigne avec une température basse et une température haute de consigne. [0005] Un thermostat est un système mécanique qui s'ouvre à partir d'une certaine tem- pérature de fluide de refroidissement et laisse passer le fluide vers le radiateur pour être refroidi. [0006] Un thermostat piloté est un système thermomécanique, qui permet de contrôler la température d'ouverture du circuit d'échange thermique ou circuit du ou des radiateurs. On peut ainsi réguler la température de fluide de refroidissement. [0007] En pratique, on définit deux valeurs dc consigne dc régulation haute et basse pour trouver le meilleur compromis entre, d'une part, la réduction des frottements et la réduction de la dilution de carburant dans l'huile, ce qui correspond à la consigne dc régulation haute et, d'autre part, la tenue thermomécanique du moteur, cc qui correspond à la consigne de régulation basse. 2 100081 Le thermostat est constitué d'une cartouche de cire. La cire, en se dilatant permet d'ouvrir la section de passage du fluide de refroidissement. Le pilotage du thermostat consiste à chauffer la cire, pour décaler le point d'ouverture vers une température plus basse. [0009] De par sa nature, le thermostat présente une constante de temps importante, de l'ordre d'une vingtaine de secondes, variable suivant le modèle de thermostat. [0010] Le fournisseur du thermostat utilisé, demande fréquemment à cc que la commande soit limitée en fonction de la température de fluide de refroidissement, ce qui limite sa capacité de réponse, notamment si la température du fluide a trop augmenté. [0011] Par exemple, pour des températures de fluide de refroidissement de 60, 70, 84, 92, 100 et 108°C, un pourcentage de commande est respectivement de 100, 100, 63, 42, 21 et 0%. [0012] Lorsque le véhicule est utilisé de 0 km/h à la vitesse maximale, à pleine charge, le gradient de température de fluide de refroidissement est très important en étant supérieure à 1°C/s. [0013] La limitation de la commande maximale, le temps de réaction du thermostat et de la boucle de régulation, font qu'il y a un pic de température de fluide de refroidissement. La commande du thermostat est insuffisante en valeur et alors trop tardive. Ce pic peut déclencher l'allumage d'un voyant de signalisation au tableau de bord du véhicule automobile avertissant le conducteur que le fluide de refroidissement est trop chaud, par exemple au voisinage de 120°C. [0014] Le document EP-A-1 464 801 décrit un procédé de commande pour un thermostat à commande électronique dans un système de refroidissement de moteur à combustion interne qui règle de manière variable la température du fluide de refroidissement en fonction de la charge du moteur à combustion interne. Ceci ne permet pas de suivre une montrée trop brusque de la température du fluide, la charge du moteur n'étant qu'un paramètre parmi d'autres de montée de la température de fluide. [0015] Par conséquent, le problème à la base de la présente invention, est, dans un système de refroidissement par fluide d'un moteur thermique avec un thermostat piloté pour l'ouverture d'un circuit d'échange thermique du fluide, de réguler les pics de montée en température du fluide qui peuvent se produire brusquement lors d'un fonctionnement du moteur thermique, ceci bien que la température du fluide de refroidissement dans le système ne soit pas supérieure à la température d'ouverture du thermostat présent dans le système. Résumé de l'invention [0016] A cet effet, la présente invention concerne un procédé de limitation d'une tem- pérature de fluide de refroidissement d'un moteur thermique en fonction d'une 3 puissance délivrée par le moteur, la température du fluide étant régulée par ouverture de régulation d'un circuit d'échange thermique pour le fluide au-dessus d'une première température prédéterminée de consigne, caractérisé en ce qu'au moins comme conditions minimales, quand la puissance du moteur dépasse un seuil de puissance prédéterminé et que la température du fluide est supérieure à une deuxième température prédéterminée inférieure à la première température de consigne, le circuit d'échange thermique est ouvert par anticipation à partir de la deuxième température. [0017] La présente invention prévoit de mettre en oeuvre une surveillance de la puissance du moteur. Dès que la puissance dépasse un seuil, avantageusement pendant une certaine durée et que la température du fluide est suffisante en étant supérieure à la deuxième température, une commande est appliquée à l'ouverture du circuit d'échange thermique, avantageusement un thermostat, alors que la température de fluide de refroidissement est en dessous de la température de consigne de régulation la plus haute, dénommée ici première température, c'est-à-dire que la fonction de régulation est inactive. [0018] Avantageusement, la puissance est filtrée sur une durée prédéterminée avant d'être comparée à un seuil de puissance prédéterminé. Un filtrage court sur la condition de puissance, permet de réduire les risques de fausse détection de la situation de vie, notamment lors d'une accélération courte du moteur thermique. Tous les pics de puissance courts ne mettent alors pas en oeuvre le procédé selon r invention. [0019] Avantageusement, une impulsion de commande attestant que la puissance filtrée sur une durée prédéterminée est supérieure au seuil de puissance prédéterminé est envoyée à un module de regroupement des conditions minimales. Ce module de regroupement effectue le regroupement des conditions de mise en oeuvre et délivre une commande d'ouverture par anticipation du circuit d'échange thermique. [0020] Avantageusement, quand il est utilisé une température de consigne basse et une tem- pérature de consigne haute pour une ouverture de régulation du circuit d'échange thermique, la température de consigne haute est prise comme première température prédéterminée de consigne. [0021] Avantageusement, l'ouverture par anticipation est suspendue quand la température de consigne en vigueur devient la température de consigne basse. Il n'est alors plus nécessaire de mettre en oeuvre le procédé car la régulation est suffisante pour assurer l'ouverture du circuit d'échange thermique à la température en vigueur et garantir la tenue thermomécanique du moteur. La commande d'ouverture par anticipation est donc limitée en durée. La commande par anticipation est stoppée quand la régulation de consigne s'active, en pratique dès que la consigne de régulation passe en valeur basse. [0022] Avantageusement, un moteur tournant est une condition supplémentaire aux conditions minimales pour une ouverture par anticipation du circuit d'échange thermique. [0023] Avantageusement, il est émis une commande d'ouverture de régulation avec un pourcentage d'ouverture de régulation du circuit d'échange thermique pour le fluide au-dessus de la première température prédéterminée de consigne et il est émis une commande d'ouverture par anticipation avec un pourcentage d'ouverture par anticipation quand la puissance du moteur dépasse un seuil de puissance prédéterminé et que la température du fluide est supérieure à la deuxième température, les commandes d'ouverture de régulation et par anticipation étant comparées et un pourcentage d'ouverture final étant pris en étant le plus élevé des pourcentages d'ouverture de régulation et par anticipation. [0024] Si la commande de régulation propose un pourcentage d'ouverture plus élevé que la commande par anticipation, il est conservé une régulation de consigne. Inversement, si la commande de régulation propose un pourcentage d'ouverture moins élevé que la commande par anticipation, la régulation de consigne n'étant alors pas active ou peu active, peut être remplacée par la commande par anticipation avec son pourcentage d'ouverture spécifique. [0025] Avantageusement, le pourcentage d'ouverture final est corrigé en baisse en fonction de la température du fluide en donnant un pourcentage d'ouverture final corrigé étant de plus en plus faible plus la température du fluide augmente. [0026] Le pourcentage d'ouverture limité sert à protéger le moyen d'ouverture du circuit d'échange thermique du fluide qui est fréquemment un thermostat piloté. Quand la température du fluide de refroidissement augmente, le pourcentage d'ouverture est abaissé en conséquence. [0027] L'invention concerne un système de refroidissement d'un moteur thermique comprenant un circuit principal de refroidissement pour une circulation d'un fluide de refroidissement muni d'au moins un capteur de température du fluide et un circuit d'échange thermique pour le refroidissement du fluide, un thermostat piloté opérant une fermeture et une ouverture au moins partielle du circuit d'échange thermique, une unité de contrôle présentant des moyens de commande pilotant le thermostat selon une commande de régulation en fonction d'au moins une première température prédéterminée de consigne sauvegardée dans des moyens de mémorisation, le système mettant en oeuvre un tel procédé, caractérisé en ce que l'unité de contrôle comprend des moyens de réception d'une puissance du moteur, des moyens de réception de la température du fluide, des moyens de comparaison de la température du fluide avec la température de consigne et des moyens de détermination d'une commande par anticipation du thermostat. [0028] Un tel système de refroidissement, notamment par son unité de contrôle, vise à anticiper la commande de thermostat, par rapport à la fonction de consigne de régulation de température de fluide de refroidissement. L'anticipation d'ouverture se fait sur une condition de puissance du moteur. [0029] TI est ainsi obtenu des gains en qualité et en prestation, tout en évitant un allumage intempestif du voyant de fluide de refroidissement trop chaud au tableau de bord représentatif d'une incitation à arrêter un véhicule, quand le moteur thermique est celui d'un véhicule automobile. Un gain de durabilité du moteur thermique est aussi obtenu. [0030] Avantageusement, l'ouverture du thermostat est réglable par les moyens de commande de l'unité de contrôle comprenant des moyens de détermination de l'ouverture du thermostat en fonction de la température de fluide reçue par les moyens de réception à partir dudit au moins un capteur de température dans le système. Brève description des dessins [0031] D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : [0032] [fig. I ] - la figure 1 est une représentation d'un mode dc réalisation d'un logigramme du procédé de limitation d'une température dc fluide de refroidissement d'un moteur thermique en fonction d'une puissance délivrée par le moteur selon la présente invention, [0033] [fig.2] - la figure 2 illustre, en fonction du temps, une courbe de température de consigne de régulation pour un thermostat dans un système de refroidissement selon l'invention et une courbe de température de fluide dc refroidissement, [0034] [fig.3] - la figure 3 illustre, en fonction du temps, une courbe de puissance d'un moteur thermique et un seuil prédéterminé de puissance pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention, [0035] [fig.4] - la figure 4 illustre, en fonction du temps, une courbe de comptage de durée de pics de puissance pour un filtre de puissance, une courbe de condition de puissance filtrée et une impulsion de commande par anticipation pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention, [0036] [fig.5] - la figure 5 illustre, en fonction du temps, une courbe de commande par anticipation pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention et une courbe de commande de consigne de régulation conformément à l'état de la technique à titre de comparaison. 6 100371 11 est à garder à l'esprit que les figures sont données à titre d'exemples et ne sont pas limitatives de l'invention. Elles constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l'invention. [0038] Dans ce qui va suivre, il est fait référence à toutes les figures prises en combinaison. Quand il est fait référence à une ou des figures spécifiques, ces figures sont à prendre en combinaison avec les autres figures pour la reconnaissance des références numériques désignées. Description des modes de réalisation [0039] En se référant à toutes les figures et principalement à la figure 1, la présente invention concerne un procédé de limitation d'une température de fluide de refroidissement d'un moteur thermique en fonction d'une puissance P délivrée par le moteur. Le moteur thermique peut avantageusement être un moteur thermique de véhicule automobile mais cc n'est qu'une application préférentielle et non limitative. [0040] De manière connue, la température du fluide peut être régulée par ouverture de régulation d'un circuit d'échange thermique pour le fluide au-dessus d'une première température Tl T prédéterminée de consigne. Ceci est fait dans le module de régulation reg Tl °C. dont il est issu une commande de régulation d'ouverture Com r. [0041] Selon l'invention, au moins comme conditions minimales donc possihlcment associées à d'autres conditions auxiliaires, quand la puissance P du moteur dépasse un seuil SP de puissance prédéterminé, la référence SP étant visible à la figure 3, et que la température du fluide T°C est supérieure à une deuxième température T2°C prédéterminée inférieure à la première température T1T de consigne, le circuit d'échange thermique est ouvert par anticipation à partir de la deuxième température T2°C. [0042] Une commande par anticipation Com a est alors délivrée par un module de re- groupement des conditions et de décision ET. Il peut exister des conditions supplémentaires se joignant aux conditions minimales, dont certaines conditions supplémentaires vont être ultérieurement décrites. [0043] Lc seuil SP de puissance P du moteur peut être de 95kW et la deuxième température T2°C prédéterminée peut être égale ou supérieure à 75°C tandis que la première température Tl T peut être entre 90° et 100°C, ce qui n'est pas limitatif. Lc seuil SP et les première T1°C et deuxième T2°C températures peuvent être calibrables. [0044] La figure 2 montre une courbe de consigne de régulation de température de fluide de refroidissement avec la première température T1°C prédéterminée de consigne et une courbe de température de fluide de refroidissement T°C, cette dernière courbe portant des points noirs. La courbe de consigne de régulation de température passe de la première température T1°C de 103°C à une valeur basse de 85°C. [0045] La température de consigne est abaissée de 103 à 85°C du fait de l'utilisation du 7 moteur à puissance élevée et de la montée rapide en température. [0046] L'abaissement de la consigne dure tant que la puissance reste élevée. Sinon, après cette descente, la température de consigne remonte à la première température Tl °C prédéterminée de consigne. [0047] La puissance peut être filtrée sur une durée prédéterminée avant d'être comparée à un seuil de puissance prédéterminé. Le module F illustre le filtrage dans la durée avec un comptage de temps référencé Compt à la figure 4. [0048] La durée peut être égale de 10 à 100 secondes sans que cela soit limitatif et est aussi calibrable. Il est obtenu en sortie du module de filtrage F une condition de puissance cond P. [0049] Le filtrage peut se faire par comptage binaire de temps. La valeur 1 est attribuée si la puissance est effectivement supérieure au seuil SP de puissance sinon un décomptage est effectué. La sortie passe à 1 si le compteur atteint un nombre prédéterminé par exemple mais non limitativement 100 et il est effectué l'envoi d'une condition de puissance cond P. La sortie du module de filtrage F passe à 0 si le compteur est à 0. [0050] La figure 3 montre le seuil SP de puissance sous forme d'un trait horizontal portant des ronds noirs et la puissance P. Il peut être vu que la puissance P passe au-dessus du seuil SP de puissance sur un intervalle de durée de prise de mesure, par exemple lors d'un effort demandé au moteur thermique. [0051] Une impulsion de commande Com 1 attestant que la puissance filtrée sur une durée prédéterminée est supérieure au seuil SP de puissance prédéterminé peut être envoyée à un module de regroupement ET des conditions minimales. Ceci est fait à partir d'un module d'impulsion de commande MI chaque fois que la condition de puissance cond P passe de 0 à 1. [0052] Le module d'impulsion de commande MI émet donc une commande d'impulsion Com I vers le module de regroupement ET des conditions et de décision ET. [0053] La figure 4 montre des courbes de comptage Compt de pics de puissance dans le filtre de puissance, de condition de puissance filtrée cond P avec des points noirs et de commande d'impulsion Com I avec des rectangles noirs. [0054] La figure 5 montre une courbe sans signe distinctif de commande d'anticipation Com a selon le procédé de la présente invention et une courbe avec des points noirs de commande de régulation Com r selon l'état de la technique. Comme il peut être vu à cette figure 5, la commande d'anticipation Com a se déclenche arrive avant la commande de régulation Com r selon l'état de la technique, par exemple environ sept secondes avant. [0055] Selon l'état de la technique, il peut être utilisé deux températures de consigne avec une température haute et une température basse. Quand il est utilisé une température de consigne basse et une température de consigne haute pour une ouverture de régulation 8 du circuit d'échange thermique, la température de consigne haute est prise comme première température T1 °C prédéterminée de consigne dans le cadre de la présente invention. [0056] L'ouverture par anticipation peut être suspendue quand la température de consigne en vigueur devient la température de consigne basse. [0057] Comme précédemment mentionné, il peut être sélectionné d'autres conditions que les conditions minimales pour une émission d'une commande d'anticipation pour l'ouverture du circuit d'échange thermique du système de refroidissement. [0058] Par exemple, un moteur tournant Mot tour peut être une condition supplémentaire aux conditions minimales pour une ouverture par anticipation du circuit d'échange thermique. [0059] De plus, une régulation avec la plus haute température de consigne Cons reg H peut aussi être une condition supplémentaire avec un retard ret de 1 à 0. [0060] A la figure 1, l'impulsion de commande Com 1, la deuxième température T2°C de fluide, le moteur tournant Mot tour et la consigne de régulation haute Cons reg H sont des conditions pour une anticipation de l'ouverture du circuit d'échange thermique du système de refroidissement, ces conditions étant transmises au module de regroupement ET des conditions et de décision. [0061] Le module de régulation reg Tl °C peut émettre une commande d'ouverture de ré- gulation Com r avec un pourcentage d'ouverture de régulation du circuit d'échange thermique pour le fluide au-dessus de la première température T1°C prédéterminée de consigne. [0062] Parallèlement, le module de regroupement ET des conditions et de décision peut émettre une commande d'ouverture par anticipation Com a avec un pourcentage d'ouverture par anticipation, ceci au moins quand la puissance P du moteur dépasse un seuil SP de puissance prédéterminé et que la température du fluide T°C est supérieure à la deuxième température T2°C. [0063] Les commandes d'ouverture de régulation Com r et par anticipation Com a peuvent être comparées et un pourcentage d'ouverture final peut être pris en étant le plus élevé des pourcentages d'ouverture de régulation et par anticipation. Le pourcentage d'ouverture final peut être intégré à une commande finale Com f. Ceci est effectué dans le module de comparaison max. [0064] Pour protection du moyen d'ouverture du circuit d'échange thermique, avanta- geusement le thermostat, le pourcentage d'ouverture final peut être corrigé en baisse en fonction de la température du fluide T°C en donnant un pourcentage d'ouverture final corrigé étant de plus en plus faible plus la température du fluide T°C augmente, ce pourcentage d'ouverture final corrigé étant intégré à une commande finale corrigé Com f cor. 9 [0065] Dans le cadre de la présente invention, il est possible de remplacer la condition de température de fluide par une autre condition équivalente comme la température d'huile de lubrification du moteur thermique. [0066] L'invention concerne un système de refroidissement d'un moteur thermique comprenant un circuit principal de refroidissement pour une circulation d'un fluide de refroidissement muni d'au moins un capteur de température du fluide T°C et un circuit d'échange thermique pour le refroidissement du fluide. [0067] Le système de refroidissement d'un moteur thermique comprend un thermostat piloté opérant une fermeture et une ouverture au moins partielle du circuit d'échange thermique et une unité de contrôle présentant des moyens de commande pilotant le thermostat selon une commande de régulation en fonction d'au moins une première température Tl °C prédéterminée de consigne sauvegardée dans des moyens de mémorisation. [0068] Le système de refroidissement met en oeuvre un procédé tel que précédemment mentionné. L'unité de contrôle comprend des moyens de réception d'une puissance P du moteur, des moyens de réception de la température du fluide T°C, des moyens de comparaison de la température du fluide T°C avec la température de consigne Tl °C et des moyens de détermination d'une commande par anticipation Com a du thermostat. [0069] L'ouverture du thermostat peut être réglable par les moyens de commande de l'unité de contrôle comprenant des moyens de détermination de l'ouverture du thermostat en fonction de la température de fluide reçue par les moyens de réception à partir dudit au moins un capteur de température dans le système. [0070] L'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples. [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7]