(57)【要約】【課題】  内燃機関の冷却システム（１）を提供すること。【解決手段】  冷却システム（１）は、閉じた冷却ループを有し、冷却液熱の一部を回収するのを可能にするランキンサイクルの閉ループを含む。本発明によれば、冷却ループは、２つのサーモスタット（６、２０）を有し、２つのサーモスタット（６、２０）の間にランキンループの蒸発器（１９）が配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却液が循環する閉じた冷却ループを有する内燃機関の冷却システムにおいて、
前記冷却ループは、少なくとも１つの冷却ループポンプ（２）と、前記内燃機関（３、４、５）の部材または機器と熱交換する少なくとも１つの熱交換器と、第1のサーモスタット（６）と、冷却ループラジエータ（７）とを有し、
前記冷却システム（１）は、作用流体が循環するランキンサイクルの閉ループをさらに有し、
前記ランキンサイクルの前記閉ループは、少なくとも１つのランキンループポンプ（２５）と、前記冷却液と前記作用流体との熱交換を行う蒸発器（１９）と、少なくとも１つのタービン（２６）と、少なくとも１つのランキンループ凝縮器（２２、２９）とを有し、
前記冷却ループは、第２のサーモスタット（２０）を有し、前記冷却ループ内において、前記蒸発器（１９）は、前記第１のサーモスタット（６）の出口および前記第２のサーモスタット（２０）の入口に連結される、冷却システム。
【請求項２】
前記冷却ループは、前記蒸発器（１９）に連結された前記第１のサーモスタット（６）の出口（１８）とは異なる前記第１のサーモスタット（６）の出口（１７）に連結されたユニットヒータ（８）をさらに有する、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項３】
前記ランキンループ凝縮器（２２）は、前記冷却ループラジエータ（７）に隣接して配置される、請求項１または２に記載の冷却システム。
【請求項４】
前記ランキンループ凝縮器（２９）は、低温冷却ループと熱交換する、請求項１または２に記載の冷却システム。
【請求項５】
前記内燃機関の前記部材または前記機器は、前記内燃機関（３）のクランクケースと潤滑システム（４）と排気ガスシステム（５）と排気ガス再循環システムのうちの少なくとも１つから選択される、請求項１から４のいずれか一項に記載の冷却システム。
【請求項６】
前記冷却液は、水、または２０〜５０体積％エチレングリコールと水との混合物である、請求項１から５のいずれか一項に記載の冷却システム。
【請求項７】
前記作用流体は、化学式ＣＦ３ＣＦ２Ｃ（Ｏ）ＣＦ（ＣＦ３）２、Ｒ１２３３ＺＤまたはＲ２４５ｆａ（１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン）の流体から選択される、請求項１から６のいずれか一項に記載の冷却システム。
【請求項８】
前記第２のサーモスタット（２０）の温度閾値は、前記第１のサーモスタット（６）の温度閾値以下の温度に較正される、請求項１から７のいずれか一項に記載の冷却システム。
【請求項９】
前記第１のサーモスタット（６）および前記第２のサーモスタット（２０）の前記温度閾値は、前記内燃機関の負荷に応じて前記サーモスタットの温度調整曲線を動的に変化させるように調節される、請求項１から８のいずれか一項に記載の冷却システム。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の冷却システムを制御する方法であって、
ａ）前記第１のサーモスタット（６）の入口における前記冷却液の温度が所定の閾値よりも低いときに、前記第１のサーモスタット（６）が前記蒸発器（１９）内の前記冷却液の流通を妨げる工程と、
ｂ）前記第１のサーモスタット（６）の前記入口における前記冷却液の温度が所定の閾値以上であるときに、前記第１のサーモスタット（６）が前記蒸発器（１９）内の前記冷却液の流通を可能にする工程において、
ｉ）前記第２のサーモスタット（２０）の前記入口における前記冷却液の温度が所定の閾値よりも低いときに、前記第２のサーモスタット（２０）が前記冷却ループラジエータ（７）内の前記冷却液の流通を妨げる工程と、
ｉｉ）前記第２のサーモスタット（２０）の前記入口における前記冷却液の温度が所定の閾値以上であるときに、前記第２のサーモスタット（２０）が前記冷却ループラジエータ（７）内の前記冷却液の流通を可能にする工程と、を実施する方法。
【請求項１１】
内燃機関と、請求項１から９のいずれか一項に記載の冷却システム（１）とを有する車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の冷却システムの分野に関する。詳細には、本発明は、回収された熱をエネルギーに変換する閉ループをランキンサイクル内に含む冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関冷却システムは、内燃機関および場合によってはその機器、特に潤滑システム（オイルポンプ）、排気ガス、排気ガス再循環ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）などを冷却するように設計される。
【０００３】
そのようなシステムは概して、冷却液、特に水とエチレングリコールとの混合物が循環する閉ループで構成される。そのような閉ループは、ポンプと、内燃機関とその機器との少なくとも一方と熱交換する熱交換器と、サーモスタットと、ラジエータと、ユニットヒータとを含むことができる。サーモスタットは、少なくとも１つの入口と２つの出口とを有する調整装置であり、入口と各出口は、内弁が開くことによって連結され、内弁が開くかどうかは、サーモスタット内を通って流れる流体の温度によって決まり、流体温度が閾値よりも低いときには、１つの出口のみが入口に連結され、流体温度がこの閾値以上であるときには、両方の出口が入口に連結される。
【０００４】
図３は、従来技術による簡略化された冷却システムの一例を概略的に示す。冷却システム１は、ポンプ２を有する。ポンプ２は、配管１０を通して、内燃機関３のクランクケースおよびシリンダヘッド、流通システム４、並びに排気ガス５に連結される。内燃機関３の冷却装置と流通システム４の冷却装置が、冷却ループにおいて並列に配置され、この組立体が、配管１１を通して、排気ガス５と熱交換する熱交換器と直列に配置され、またはＥＧＲガス交換器があるときにはこのＥＧＲガス交換器と直列に配置される。これらの熱交換器の出口で、配管１２がサーモスタット６に連結される。
【０００５】
サーモスタット６の出口１７が配管１３によってユニットヒータ８に連結される。ユニットヒータ８の出口の流体は、ポンプ２に向かって流通する。出口１７は、常にサーモスタット６の入口に連結されるサーモスタットの出口である。
【０００６】
サーモスタット６の出口１８は、配管１５によってラジエータ７に連結される。ラジエータ７の出口の流体は、ポンプ２に向かって流通する。出口１８は、サーモスタット６の入口の流体温度が所定の閾値以上であるときにサーモスタット６の入口に連結されるサーモスタット６の出口である。
【０００７】
このような冷却システムでは、冷却液によって回収された熱が失われる（したがって、エネルギーも失われる）。
【０００８】
この失われるエネルギーの一部を回収するために、冷却システムに閉ループランキンサイクルを含めることが構想された。
【０００９】
広く知られているように、ランキンサイクルは、外部熱源からの熱が、流体（作用流体または熱搬送流体と呼ばれる）を含む閉ループに伝導される熱力学サイクルである。
【００１０】
この種のサイクルは一般に、液体の形で使用される作用流体が等エントロピー的に圧縮される段階と、それに続く、この圧縮された流体が熱源に接触したときに加熱され気化する段階に分割される。
【００１１】
この蒸気は次いで、別の段階において膨張器内で等エントロピー的に膨張させられ、次に最後の段階で、この膨張した蒸気が、冷熱源に接触したときに冷却され凝縮さられる。
【００１２】
これらの様々な段階を実施するために、ループは一般に、流体を液体の形で流通させ圧縮する圧縮器ポンプと、高温の流体が内部を通過し、圧縮された流体が少なくとも部分的に蒸発させられる蒸発器と、この蒸気を機械的エネルギーまたは電気的エネルギーなどの別のエネルギーに変換するタービンなどの、蒸気を膨張させる膨張器と、蒸気に含まれる熱を冷熱源、一般的には凝縮器内部を通過する外気に奪わせ、この蒸気を液体の形の流体に変換する凝縮器とを有する。
【００１３】
内燃機関の分野では、従来のランキンサイクルは、エンジン熱損失分を回収するために伝熱流体ループを挿入することから成る。一般に、この回収は、排気ガス／ＥＧＲ（排気ガス再循環）ガスもしくは冷却ループに対して実施されるか、または排気ガス／ＥＧＲガスと冷却ループとの両方に対して同時に実施される。
【００１４】
この回収が冷却システムに対して実施されるとき、ランキンサイクル蒸発器は、ランキンサイクルの冷却液と熱搬送流体との間の熱交換を可能にする。蒸発器は一般に、エンジン温度調整を妨害しないようにサーモスタットの冷却ループ上流側の再循環の枝管上に配置される。
【００１５】
そのような条件の下で、特に低温内燃機関では、エンジンの暖機を損なわないように回収を調節する必要がある。回収は、暖機段階における消費量および汚染物質排出量を悪化させることによって暖機の効率に影響を与える可能性がある。内燃機関が温まった後、ランキンループ交換器から下流側に配置されたサーモスタットは、ランキンサイクルによって引き込まれていない冷却ループの余分な熱量をラジエータに送り返す。ランキンサイクルを有さない行程と比較して、エンジンサーモスタットは、エンジンラジエータの方へ通過させる熱量をより少なくするのを可能にする。
【００１６】
この種の冷却ループ構造では、ランキン交換器に進入するエンジン冷却液の温度が調整されず、この温度は、特に冷却液がエンジン出口において排気管上の交換器によって加熱される場合に著しく変動することがある。この場合、ランキンサイクルループの熱搬送流体に対して適切な圧力条件および温度条件は確保されず、特に内燃機関の過渡運転に対して適切な圧力条件および温度条件は確保されない。
【００１７】
代替として、ランキン蒸発器に進入するエンジン冷却液に対する適切な温度条件を確保し、ランキンサイクル内の熱搬送流体の流量の調整を簡略化するために、エンジンサーモスタットから下流側の、ラジエータに向かう枝管上にランキンサイクル蒸発器が配置される場合がある。そのような条件の下では、冷却液が、直列に取り付けられた蒸発器およびラジエータによって過度に冷却され、それによって、ラジエータに向かう枝管内の流量が低下し、したがって、有機ランキンサイクルＯＲＣ（有機流体を使用するランキンサイクル）によって回収されるエネルギーが低減する。
【００１８】
特許文献１および特許文献２は、ランキンサイクルの閉ループを含む冷却システムの実施形態について説明している。
【００１９】
特許文献１は、ランキンサイクル向けに、蒸発器が、排気ガスとの熱交換用の熱交換器と膨張手段との間に配置される冷却ループを例示している。この冷却ループでは、冷却液が蒸発器および凝縮器（ラジエータ）によって過度に冷却されることがあり、それによって、サーモスタットによって制御される枝管内の流量が低下し、したがって、回収されるエネルギーが低減する場合がある。
【００２０】
特許文献２は、蒸発器における熱交換の前に冷却液を冷却するためにラジエータおよびサブラジエータが使用される冷却システムを開示している。したがって、ランキンサイクルによって回収される熱の量は、熱の一部がラジエータにおいて事前に放散することに起因して制限される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】国際公開第２０１４／１０３８２０号
【特許文献２】欧州特許出願公開第３０６４７３４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
これらの欠点を解消するために、本発明は、内燃機関用の冷却システムに関する。冷却システムは、閉冷却ループを有し、冷却液熱の一部を回収するのを可能にするランキンサイクルの閉ループを含む。本発明によれば、冷却ループは、２つのサーモスタットを有し、２つのサーモスタットの間にランキンループの蒸発器が配置される。この構成は、蒸発器内の冷却液温度を調整するのを可能にし、それによって、ランキンサイクルによるエネルギー回収を推進する。さらに、この構成は、内燃機関の冷却液を最適化し、ランキンサイクルのループの監視を簡略化する。さらに、この冷却システム構成は、ランキンサイクルのループを含まない冷却システムに対する修正をほとんど必要としない。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は、冷却液が循環する閉じた冷却ループを有する内燃機関の冷却システムであって、冷却ループが、少なくとも１つの冷却ループポンプと、前記内燃機関の部材または機器と熱交換する少なくとも１つの熱交換器と、第１のサーモスタットと、冷却ループラジエータとを有し、前記冷却システムが、作用流体が循環するランキンサイクルの閉ループをさらに有し、前記ランキンサイクルの前記ループが、少なくとも１つのランキンループポンプと、前記冷却液と前記作用流体との熱交換を行う蒸発器と、少なくとも１つのタービンと、少なくとも１つのランキンループ凝縮器と、を有する冷却システムに関する。前記冷却ループは、第２のサーモスタットを有し、前記冷却ループ内において、前記蒸発器は、前記第１のサーモスタットの出口および前記第２のサーモスタットの入口に連結される。
【００２４】
本発明の一実施形態によれば、前記冷却ループは、前記蒸発器に連結された前記第１のサーモスタットの出口とは異なる前記第１のサーモスタットの出口に連結されたユニットヒータをさらに有する。
【００２５】
本発明の一実装形態によれば、前記ランキンループ凝縮器は、前記冷却ループの前記ラジエータに隣接して配置される。
【００２６】
一態様によれば、前記ランキンループ凝縮器は、低温冷却ループと熱交換する。
【００２７】
有利なことに、前記内燃機関の前記部材または前記機器は、前記内燃機関のクランクケースと潤滑システムと排気ガスシステムと排気ガス再循環システムのうちの少なくとも１つから選択される。
【００２８】
有利なことに、前記冷却液は、水、または２０〜５０体積％エチレングリコールと水との混合物である。
【００２９】
前記作用流体は、化学式ＣＦ３ＣＦ２Ｃ（Ｏ）ＣＦ（ＣＦ３）２、ハネウェル（登録商標）社製のＲ１２３３ＺＤまたはＲ２４５ｆａ（１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン）の流体から選択されることが好ましい。
【００３０】
一実施形態によれば、前記第２のサーモスタットの温度閾値は、前記第１のサーモスタットの温度閾値以下の温度に較正される。
【００３１】
一実装形態によれば、前記第１および第２のサーモスタットの温度閾値は、内燃機関の負荷に応じてサーモスタットの温度調整曲線を動的に変化させるように調節される。
【００３２】
さらに、本発明は、上記の特性のうちの１つに応じて冷却システムを制御する方法に関し、以下の各段階、すなわち、
ａ）前記第１のサーモスタットの入口における前記冷却液の温度が所定の閾値よりも低いときに、前記第１のサーモスタットが前記蒸発器内の前記冷却液の流通を妨げる段階と、
ｂ）前記第１のサーモスタットの入口における前記冷却液の温度が所定の閾値以上であるときに、前記第１のサーモスタットが前記蒸発器内の前記冷却液の流通を可能にする段階であって、
ｉ）前記第２のサーモスタットの入口における前記冷却液の温度が所定の閾値よりも低いときには、前記第２のサーモスタットが前記冷却ループラジエータ内の前記冷却液の流通を妨げ、
ｉｉ）前記第２のサーモスタットの入口における前記冷却液の温度が所定の閾値以上であるときには、前記第２のサーモスタットが前記冷却ループラジエータ内の前記冷却液の流通を可能にする段階と、が実施される。
【００３３】
さらに、本発明は、内燃機関と、上記の特性のうちの１つによる冷却システムとを含む車両に関する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
本発明によるシステムの他の特徴および利点は、非限定的な例による実施形態についての以下の説明から明らかになろう。この説明では以下の添付の図が参照される。
【図１】本発明の第１の実施形態による冷却システムを示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態による冷却システムを示す図である。
【図３】従来技術による冷却システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明は、内燃機関、および／または、その機器の少なくとも１つを冷却することを目的とする、内燃機関の冷却システムに関する。
【００３６】
本発明によれば、冷却システムは、
−冷却液が循環する閉じた冷却ループ（冷却ループと呼ばれる）であって、
冷却ループにおいて冷却液を循環させる少なくとも1つの冷却ループポンプ（冷却ポンプと呼ばれる）と、
冷却液と内燃機関の少なくとも１つの部材または機器との間で熱交換させ、したがって、冷却液が内燃機関またはその機器の１つから熱を回収する、少なくとも１つの熱交換器と、
入口と２つの出口とを有する第１のサーモスタットであって、入口と各出口が、内弁が開くことに応じて連結され、内弁が開くかどうかが、第１のサーモスタット内を通って流れる流体の温度によって決まり、流体温度が閾値よりも低いときには、１つの出口のみが入口に連結され、流体温度がこの閾値以上であるときには、両方の出口が入口に連結され、第１のサーモスタットの入口が熱交換器の出口に連結される、第１のサーモスタットと、
冷熱源（例えば、車両に搭載された冷却システムの場合は車両ラジエータ）との熱交換によって冷却液を冷却し、出口が冷却ループポンプに連結された冷却ループラジエータ（冷却ラジエータと呼ばれる）と、
−冷却液によって回収された熱を機械的エネルギーまたは電気的エネルギーに変換するランキンサイクルの閉ループ（ランキンループと呼ばれる）であって、作用流体（または熱搬送流体）がランキンループ内を、
作用流体を圧縮するランキンループポンプ（ランキンポンプと呼ばれる）、
作用流体と冷却液との間の熱交換を可能にして冷却液の熱によって作用流体を蒸発させる蒸発器であって、冷却ループにおいて、流体温度が所定の閾値よりも高いときに開く第１のサーモスタットの出口に配置された蒸発器、
熱を電気的エネルギーまたは機械的エネルギーに変換するタービン、
ランキンループポンプを通過する前に冷熱源（例えば、車両に搭載された冷却システムの場合は車両ラジエータ）と熱交換させることによって作用流体を凝縮するランキンループ凝縮器（ランキン凝縮器と呼ばれる）の順に循環する閉ループとを有している。
【００３７】
本発明によれば、閉じた冷却ループは、第２のサーモスタットをさらに有し、閉じたループ内において、蒸発器は、一方では第１のサーモスタットの出口に連結され、他方では、第２のサーモスタットの入口に連結されている。言い換えれば、蒸発器は、２つのサーモスタットの間に配置されている。この構成は、蒸発器内の冷却液温度を調整するのを可能にし、それによって、ランキンサイクルによるエネルギー回収を推進する。さらに、この構成は、内燃機関の冷却を最適化し、かつランキンサイクルループの監視を簡略化するのを可能にする。
【００３８】
第２のサーモスタットは、入口と２つの出口とを有している。第２のサーモスタットでは、内弁が開くことに応じて入口と各出口とが連結され、内弁が開くかどうかは、第２のサーモスタット内を通って流れる流体の温度によって決まり、流体温度が閾値よりも低いときには、１つの出口のみが入口に連結され、流体温度がこの閾値以上であるときには、両方の出口が入口に連結される。第２のサーモスタットの第１の出口（常に第２のサーモスタットの入口に連結される出口）は、冷却ループポンプの入口に連結されている。第２のサーモスタットの第２の出口（冷却液温度が閾値を超えたときに第２のサーモスタットの入口に連結される出口）は、冷却ループラジエータに連結されている。
【００３９】
本発明の一実施形態によれば、冷却ループはユニットヒータをさらに含むことができる。ユニットヒータは、内燃機関の冷却と車両乗員室内のパルス状の空気との間の熱交換器である。ユニットヒータは、第１のサーモスタットの出口に連結することができ、この出口は、蒸発器に連結された第１のサーモスタットの出口とは異なる。この出口は、常に第１のサーモスタットの入口に連結される第１のサーモスタットの出口であってもよい。ユニットヒータの出口は、冷却ループポンプの入口に連結することができる。
【００４０】
この構成は、コールドスタート後のエンジン暖機条件の下での内燃機関の温度上昇を可能にする。そのような条件の下では、第１のサーモスタットが閉じられ、したがって、ランキンサイクルは稼働しない。
【００４１】
冷却装置を車両内に搭載する用途の場合、ユニットヒータを、乗員室を加熱するために使用することができる。したがって、回収された熱の一部が車両を加熱するために使用され、それによってエネルギー損失が限定される。さらに、これによって、車両が始動された直後に乗員室の加熱を開始することが可能になる。
【００４２】
変形実施形態では、常に入口に連結される第１のサーモスタットの出口は、冷却ポンプに直接連結されている。
【００４３】
本発明の実装形態によれば、ランキンループ凝縮器を冷却ループラジエータに隣接して配置することができる。この構成は、特に、複数の凝縮器を車両ラジエータに隣接して集めることができる車両内に冷却デバイスを搭載する用途の場合に、簡略化された凝縮手段構成を可能にする。この場合、他の車両凝縮器、例えば空気調節凝縮器を２つの交換器に隣接して設けることもできる。
【００４４】
代替として、ランキンループ凝縮器は、低温流体がランキンループ凝縮器と低温ラジエータとの間を循環する低温冷却ループと熱交換することができる。この場合、低温冷却ループは、冷却ループラジエータに隣接して配置された低温ラジエータを含むことができる。低温冷却ループは、バッテリーまたはハイブリッド車両に存在するパワーエレクトロニクスデバイスの冷却ループであってもよい。
【００４５】
冷却液によって冷却される内燃機関の部材または機器は、
内燃機関クランクケースと、
内燃機関潤滑システム、例えばこの潤滑システムのオイルポンプと、
排気ガスシステムと、
排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムと、
任意の発熱素子の少なくとも１つから選択される。
【００４６】
本発明の一実装形態によれば、少なくとも内燃機関クランクケースを冷却システムによって冷却することができる。
【００４７】
例示的な実装形態によれば、冷却ループは、内燃機関クランクケースと熱交換する熱交換器と、潤滑システムと熱交換する熱交換器と、排気ガスと熱交換する熱交換器（排気ガス再循環を行う場合も行わない場合もある）とを含むことができる。この場合、冷却液と内燃機関クランクケースと潤滑システムとの間の熱交換は同時に（並行して）生じることができ、排気ガスとの熱交換は、これらの最初の熱交換の後に連続的に（直列に）生じることができる。この構成は、これらの部材の冷却を最適化するのを可能にする。
【００４８】
本発明の一態様によれば、冷却液は、水、または２０〜５０体積％エチレングリコールと水との混合物である。
【００４９】
有利なことに、作用流体（または熱搬送流体）は、
化学式ＣＦ３ＣＦ２Ｃ（Ｏ）ＣＦ（ＣＦ３）２の流体、例えば、ノベック（登録商標）６４９型流体（３Ｍ社製）、
ハイドロフルオロ−オレフィン族のフッ素化ガス、例えば、ハネウェル（登録商標）社製のＲ１２３３ＺＤまたはＲ２４５ｆａと呼ばれる１、１、１、３、３−ペンタフルオロプロパンなどの、約９０℃の有機ランキンサイクルＯＲＣ回収熱に適合する低沸点冷媒である。
【００５０】
本発明の一実施形態によれば、第２のサーモスタットの温度閾値は、第１のサーモスタットの温度閾値以下の温度に較正することができる。この較正は、蒸発器における冷却液温度を最適に調整するのを可能にし、したがって、最適化されたエネルギー回収を可能にする。
【００５１】
サーモスタットの温度閾値は、特にエンジンに対して選択される熱管理方式に応じて決定される。例えば、第１のサーモスタットの温度閾値は８５℃から９５℃の間の範囲であってもよく、第２のサーモスタットの温度閾値は８０℃から９０℃の間の範囲であってもよい。
【００５２】
有利なことに、サーモスタットの温度閾値は、内燃機関の負荷に応じ、かつランキンサイクルループの回収方式に応じて、サーモスタットの温度調整曲線を動的に変化させるように調節することができる。この動的較正は、内燃機関の冷却とランキンサイクルループによるエネルギー回収とを良好に兼ね合わせる。
【００５３】
図１は、本発明の第１の実施形態による冷却システムを非限定的な例として概略的に示している。
【００５４】
冷却システム１は、冷却液が循環する冷却ループを含んでいる。冷却液の循環は、黒い矢印によって示されている。冷却ループは冷却ポンプ２を含んでいる。冷却ポンプ２は、配管１０によって内燃機関３、潤滑システム４、および排気ガス５に結合された熱交換器に連結されている。内燃機関３の熱交換器と潤滑システム４の熱交換器は、冷却ループ内に並行して配置され、この組立体は、配管１１を通して排気ガス５と熱交換する交換器と直列に配置されている。これらの熱交換器の出口において、配管１２が第１のサーモスタット６に連結されている。
【００５５】
第１のサーモスタット６の出口１７は、配管１３によってユニットヒータ８に連結されている。ユニットヒータ８の出口における流体は、ポンプ２に向かって流通する。出口１７は、常に第１のサーモスタット６の入口に連結される第１のサーモスタット６の出口である。
【００５６】
第１のサーモスタット６の出口１８は、配管１５を通して蒸発器１９に連結されている。出口１８は、第１のサーモスタット６の入口における冷却液の温度が、第１のサーモスタット６の温度閾値以上であるときにのみ第１のサーモスタット６の入口に連結される。蒸発器１９の出口において、冷却液が配管３１を通して第２のサーモスタット２０に送られる。
【００５７】
第２のサーモスタット２０の出口２８は、配管２４および配管１６によってポンプ２に連結されている。出口２８は、常に第２のサーモスタット２０の入口に連結される第２のサーモスタットの出口である。
【００５８】
第２のサーモスタット２０の出口２７は、配管２１によって冷却ループラジエータ７に連結されている。冷却ループラジエータ７の出口は、配管１６によって冷却ポンプ２に連結されている。
【００５９】
したがって、冷却ループは、エンジン部材または機器と熱交換する各熱交換器の出口に３つの枝管、すなわち、第１のサーモスタット６の出口のユニットヒータ８への枝管、第２のサーモスタット２０の出口の冷却ポンプ２への返り枝管、および第２のサーモスタット２０の出口の冷却ループラジエータ７への枝管を含んでいる。
【００６０】
冷却システム１は、作用流体が循環するランキンサイクルの閉ループをさらに含んでいる。作用流体の循環は、灰色の矢印によって示されている。ランキンサイクルの閉ループは、ランキンループポンプ２５を含んでいる。ランキンループポンプ２５は、配管３２によって蒸発器１９に連結されている。蒸発器１９において、冷却液と作用流体が熱交換して、冷却液を冷却し、作用流体を加熱する。蒸発器１９の出口は、配管３３によってタービン２６に連結されている。タービン２６は、熱を機械的エネルギーまたは電気的エネルギーに変換する。タービン２６の出口は、配管３４によってランキンループ凝縮器２２に連結されている。ランキンループ凝縮器２２の出口において、作用流体は、液体の形で、配管３５を通してランキンループポンプ２５に向かって流通する。
【００６１】
この第１の実施形態では、ランキンループ凝縮器２２は、冷却ループラジエータ７に隣接して配置されている。図示の構成の場合、追加の凝縮器２３、例えば空気調節凝縮器が、ランキンループ凝縮器２２と冷却ループラジエータ７との間に介在している。
【００６２】
図２は、本発明の第２の実施形態による冷却システムを非限定的な例として概略的に示している。
【００６３】
冷却システム１は、冷却液が循環する冷却ループを含んでいる。冷却液の循環は、黒い矢印によって示されている。冷却ループは冷却ポンプ２を含んでいる。冷却ポンプ２は、配管１０によって内燃機関３、潤滑システム４、および排気ガス５に結合された熱交換器に連結されている。内燃機関３の熱交換器と潤滑システム４の熱交換器は、冷却ループ内に並行して配置され、この組立体は、配管１１を通して排気ガス５と熱交換する交換器と直列に配置されている。これらの熱交換器の出口において、配管１２が第１のサーモスタット６に連結されている。
【００６４】
第１のサーモスタット６の出口１７は、配管１３によってユニットヒータ８に連結されている。ユニットヒータ８の出口における流体は、ポンプ２に向かって流通する。出口１７は、常に第１のサーモスタット６の入口に連結される第１のサーモスタット６の出口である。
【００６５】
第１のサーモスタット６の出口１８は、配管１５を通して蒸発器１９に連結されている。出口１８は、第１のサーモスタット６の入口の冷却液の温度が、第１のサーモスタット６の温度閾値以上であるときにのみ第１のサーモスタット６の入口に連結される。蒸発器１９の出口において、冷却液が配管３１を通して第２のサーモスタット２０に送られる。
【００６６】
第２のサーモスタット２０の出口２８は、配管２４および配管１６によってポンプ２に連結されている。出口２８は、常に第２のサーモスタット２０の入口に連結される第２のサーモスタットの出口である。
【００６７】
第２のサーモスタット２０の出口２７は、配管２１によって冷却ループラジエータ７に連結されている。冷却ループラジエータ７の出口は、配管１６によって冷却ポンプ２に連結されている。
【００６８】
したがって、冷却ループは、エンジン部材または機器と熱交換する各熱交換器の出口に３つの枝管、すなわち、第１のサーモスタット６の出口のユニットヒータ８への枝管、第２のサーモスタット２０の出口の冷却ポンプ２への返り枝管、および第２のサーモスタット２０の出口の冷却ループラジエータ７への枝管を含んでいる。
【００６９】
冷却システム１は、作用流体が循環するランキンサイクルの閉ループをさらに含んでいる。作用流体の循環は、明るい灰色の矢印によって示されている。ランキンサイクルの閉ループは、ランキンループポンプ２５を含んでいる。ランキンループポンプ２５は、配管３２によって蒸発器１９に連結されている。蒸発器１９において、冷却液と作用流体が熱交換して、冷却液を冷却し、作用流体を加熱する。蒸発器１９の出口は、配管３３によってタービン２６に連結されている。タービン２６は、熱を機械的エネルギーまたは電気的エネルギーに変換する。タービン２６の出口は、配管３４によってランキンループ凝縮器２９に連結されている。ランキンループ凝縮器２９の出口において、作用流体は、液体の形で、配管３５を通してランキンループポンプ２５に向かって流通する。
【００７０】
この第２の実施形態では、ランキンループ凝縮器２９は、低温流体が循環する低温ループと熱交換する。低温流体の循環は、濃い灰色の矢印によって示されている。低温流体は、流体が熱を回収するランキンループ凝縮器２９と、流体が冷却される低温ラジエータ３０との間で、配管３６および３７を通して循環する。
【００７１】
低温ラジエータ３０は、冷却ループラジエータ７に隣接して配置されている。図示の構成では、追加の凝縮器２３、例えば空気調節凝縮器が、低温ジエータ３０と冷却ループラジエータ７との間に介在している。
【００７２】
さらに、本発明は、上述の変形実施形態または変形実施形態の組合せのうちの１つによる冷却システムを制御する方法に関する。この方法では、以下の段階、すなわち、
ａ）第１のサーモスタットの入口の冷却液の温度が第１の所定の温度閾値よりも低いときに、第１のサーモスタットは、蒸発器内の冷却液の流通を妨げ、したがって、冷却液は、ユニットヒータを含む枝管内のみを循環する段階と、
ｂ）第１のサーモスタットの入口の冷却液の温度が第１の所定の温度閾値以上であるときに、第１のサーモスタットは、前記蒸発器内の冷却液の流通を可能にする（冷却液は、ユニットヒータを含む枝管内と、第２のサーモスタットの出口のポンプへの返り枝管内を循環する）段階であって、
ｉ）第２のサーモスタットの入口の冷却液の温度が第２の所定の温度閾値よりも低いとき、第２のサーモスタットは、前記冷却ループラジエータ内の冷却液の流通を妨げ（冷却液は、ユニットヒータを含む枝管内と、第２のサーモスタットの出口のポンプへの返り枝管内を循環する）、
ｉｉ）第２のサーモスタットの入口の冷却液の温度が第２の所定の温度閾値以上であるとき、第２のサーモスタットは、冷却ループラジエータ内の冷却液の流通を可能にする（冷却液は、ユニットヒータを含む枝管内と、第２のサーモスタットの出口のポンプへの返り枝管内と、冷却ループラジエータを含む枝管内を循環する）段階とが実施される。
【００７３】
したがって、この制御方法によって、冷却装置は以下のように反応する。
【００７４】
−コールドスタート後の内燃機関暖機条件の下で、冷却液は各熱交換器内を通って流れ（例えば、内燃機関から流通システムの水／オイル交換器内を流れ、次いで排気ガス再循環ＥＧＲループに流入する）、ユニットヒータ内を流れてエンジン温度が急速に上昇するのを可能にし、場合によっては、エンジン内の摩擦を制限し（潤滑システムとの熱交換の場合）、場合によっては、乗員室を加熱する（車載装置用途の場合）。この暖機は、排気またはＥＧＲエネルギー、すなわち、内燃機関の暖機機能を回収する交換器によって向上させることができる。一方、ランキン回収サイクルに連結された第１のサーモスタットから下流側のループの部分は稼働せず、
−エンジン出口の温度がサーモスタット１の較正によって所定の値（第１の温度閾値）に達すると（例えば、８９℃）、サーモスタット１が徐々に開き、冷却液の一部が、第１のサーモスタットによって設定された調整温度のランキン蒸発器を含む冷却ループの第２の部分に向かって流れるのを可能にする。エンジン速度および負荷レベルに応じて、システムのこのループ内のエンジン冷却液の流量のみが変化し、したがって、ランキンサイクル熱搬送流体の調整が簡略化される。そのような動作条件の下で、蒸発器内を通って流れる冷却液の温度の低下を考慮して、ランキンループ蒸発器から下流側の第２のサーモスタットが閉じられる。蒸発器によってこのように冷却された熱搬送流体は、エンジン冷却ラジエータを通過せずに冷却ポンプに送り返される。したがって、このような条件の下では、ランキンサイクルの回収および最適なエンジン動作を妨害する可能性が高い、内燃機関の入口での冷却液の過冷却は防止され、
−エンジン冷却システム内から逃がすべきエネルギーが所与の閾値よりも高くなりランキンサイクル蒸発器の回収能力（タービンおよび蒸発器を設定することによって較正することができる）を超えると、蒸発器出口の温度が上昇し、この上昇によって、（冷却液の温度が第２のサーモスタットの第２の温度閾値以上になるので）蒸発器から下流側の第２のサーモスタットが開き、冷却液流の一部をエンジン冷却ラジエータに送り、ランキンサイクルによって回収されていない余分な熱量を排出するのを可能にする。
【００７５】
さらに、本発明は、内燃機関と、上述の変形実施形態のうちの１つまたは変形実施形態の組合せのうちの１つによる冷却装置と、を有する車両に関する。
【００７６】
車両は、特に自動車または大型車両であってもよい。
【００７７】
本発明による内燃機関は、道路輸送、海上輸送、もしくは航空輸送の分野などの搭載用途の分野、または発電設備などの固定設備の分野において使用することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１    冷却システム
２    冷却ポンプ
３    内燃機関
４    流通システム
５    排気ガス
６    第1のサーモスタット
７    冷却ループラジエータ
８    ユニットヒータ
１０、１１、１２、１３、１５、１６、２１、２４、３１、３２、３３、３４、３５    配管
１７、１８、２７、２８    出口
１９    蒸発器
２０    第２のサーモスタット
２２、２９    ランキンループ凝縮器
２３    追加の凝縮器
２５    ランキンループポンプ
２６    タービン
３０    低温ラジエータ
【図１】
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【図２】
2019194476.tif 000004
【図３】
2019194476.tif 000005