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EP2187016A1 - Circuit de refroidissement moteur - Google Patents

Circuit de refroidissement moteur Download PDF

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Publication number
EP2187016A1
EP2187016A1 EP09174963A EP09174963A EP2187016A1 EP 2187016 A1 EP2187016 A1 EP 2187016A1 EP 09174963 A EP09174963 A EP 09174963A EP 09174963 A EP09174963 A EP 09174963A EP 2187016 A1 EP2187016 A1 EP 2187016A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coolant
housing
thermostatic valve
degassing
water outlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09174963A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pierre Dumoulin
Armel Le Lievre
Ludovic Lefebvre
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PSA Automobiles SA
Original Assignee
Peugeot Citroen Automobiles SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Peugeot Citroen Automobiles SA filed Critical Peugeot Citroen Automobiles SA
Publication of EP2187016A1 publication Critical patent/EP2187016A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/165—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control characterised by systems with two or more loops
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/02—Liquid-coolant filling, overflow, venting, or draining devices
    • F01P11/028—Deaeration devices

Definitions

  • the invention relates to the cooling circuits of motor vehicle engines, and in particular the degassing of the heated coolant from the engine.
  • a known motor vehicle engine cooling system includes a water outlet housing having a thermostat.
  • the water outlet housing includes an outlet main line for conveying the coolant to a radiator whose function is to cool the liquid.
  • the thermostat opens to allow flow in the main line to the radiator.
  • the coolant thus cooled is then conveyed by means of a pipe of the radiator towards the inlet of a degassing box.
  • the degassing box makes it possible to remove gas bubbles present in the coolant. Gas bubbles appear in the coolant in particular during a filling fault or during a malfunction of the engine.
  • the degassed coolant is then piped to the inlet of a water pump located upstream of the engine.
  • the radiator has an output connected to an inlet of the water pump.
  • the pump helps to circulate the coolant in the engine and the thus-heated coolant is then recovered in the water outlet housing.
  • a first bypass line connects an outlet of the water outlet housing to the water pump. This first bypass line bypasses the radiator.
  • the water outlet housing includes a secondary coolant outlet pipe for supplying a coolant heater with the function of creating heating in the passenger compartment of the motor vehicle. The coolant recovered at the outlet of the heater is returned to the water pump via a nozzle in the first branch line.
  • a second branch line connects the water outlet box to an inlet of the degassing box. This line ensures continuous flow to the degassing box, even when the thermostat blocks flow to the radiator.
  • Such a cooling circuit has drawbacks.
  • coolant heating is relatively slow.
  • the heater will not be able to warm the vehicle interior sufficiently.
  • the engine takes longer to reach its optimum operating temperature.
  • the invention aims to solve these disadvantages.
  • the invention thus relates to a cooling circuit of an internal combustion engine, especially a motor vehicle, comprising a water outlet housing; a cooling radiator having a discharge outlet and an inlet connected to a first outlet of the water outlet housing; a degassing housing having a first inlet connected to the radiator discharge outlet and a second inlet connected to a second outlet of the water outlet housing; a first thermostatic valve selectively closing the flow between the water outlet housing and the radiator; characterized in that it further comprises a second thermostatic valve selectively closing the flow between the second outlet of the water outlet housing and the second inlet of the degassing housing, the thermostatic valve closing when the temperature of the coolant exceeds a first threshold.
  • automotive vehicle comprising a water outlet housing having first and second outlets; a cooling radiator having an inlet connected to the first outlet of the water outlet housing, and a discharge outlet of cooling liquid ; a degassing housing having a first inlet connected to the radiator discharge outlet and a second inlet connected to the second outlet of the water outlet housing; a first thermostatic valve selectively closing the flow between the water outlet housing and the radiator; and a second thermostatic valve selectively shutting off the flow between the second outlet of the water outlet housing and the second inlet of the degassing housing, the thermostatic valve closing when the coolant temperature exceeds a first threshold.
  • said first threshold is between -5 and 20 ° Celsius, and preferably between 0 and 5 ° Celsius.
  • the second thermostatic valve comprises a member whose thermal expansion displaces a seal and closes the flow between the second outlet of the water outlet housing and the second inlet of the degassing housing when said temperature of the coolant exceeds the first threshold.
  • said member is made of wax.
  • said thermostatic valve is disposed at the second outlet of the water outlet housing.
  • said first thermostatic valve opens when the temperature of the coolant exceeds a second threshold greater than the first threshold.
  • the second threshold is between 70 and 90 ° Celsius.
  • the circuit comprises a heater with an input connected to the water outlet housing.
  • the circuit comprises means for purging the circuit when the second thermostatic valve is closed. This variant is more particularly used if the vehicle frequently operates in extreme cold.
  • the invention proposes a cooling circuit for internal combustion engines of motor vehicles.
  • This circuit includes a water outlet housing connected to a cooling radiator via a first thermostatic valve that selectively closes the flow between them.
  • the water outlet housing is also connected to a degassing housing.
  • the radiator is also connected to the degassing box.
  • a second thermostatic valve selectively closes the flow between the water outlet housing and the degassing housing, the second thermostatic valve closes when the temperature of the coolant exceeds a threshold.
  • the invention limits heat losses after benefitting from degassing.
  • the temperature rise of the engine is therefore faster. It is not necessary to degrade certain points of operation of the engine to accelerate the rise in temperature, which leads to a reduction in fuel consumption.
  • the volume of coolant to be heated is reduced because of the closure of the second thermostatic valve. Consequently, the opening frequency of the first thermostatic valve will be higher, allowing more frequent degassing in cold weather. Moreover, this result is obtained with a simple solution having a particularly low additional cost.
  • the figure 1 illustrates an embodiment of a cooling circuit 1 according to the invention.
  • the arrows illustrate the direction of flow of the coolant in this circuit 1.
  • An internal combustion engine 2 typically a diesel engine for use in countries with cold climate, has tubings to be traversed by liquid of cooling. These pipes run in particular the cylinder head and the motor block 2.
  • a coolant outlet housing or water outlet housing 3 is intended to collect the coolant that has passed through the tubes of the engine 2.
  • An output of the housing of outlet 3 is connected to an inlet of a main radiator 7 via a pipe 6.
  • a thermostatic valve 5 is disposed on this outlet of the outlet housing 3, and selectively closes the flow of coolant in the 6.
  • a first outlet of the radiator 7 is connected to an inlet of a delivery pump 8, via a pipe 9.
  • the main radiator 7 is intended to evacuate the heat of the cooling liquid therethrough, through heat exchange with fresh air taken from outside the vehicle.
  • the radiator 7 has pipes communicating the pipe 6 with the pipe 9 and having a large heat exchange surface with air
  • the thermostatic valve 5 opens at a temperature between 70 and 90 ° Celsius to allow the flow of the coolant inside the radiator 7.
  • the radiator 7 has a second output.
  • This second output is advantageously arranged in the part This second outlet makes it possible to discharge coolant towards a degassing box 18.
  • the second outlet is connected to the inlet of the degassing box 18 via a pipe 17.
  • An outlet of the degassing box 18 is connected to an inlet of the pump 8 via a pipe 19.
  • a pipe connects an outlet of the outlet housing 3 to an inlet of the degassing housing 18. This connection makes it possible to degass the coolant when the thermostatic valve 5 is closed.
  • a thermostatic valve 4 selectively closes the flow between the outlet housing 3 and the degassing housing 18.
  • the thermostatic valve 4 When the temperature of the coolant in the outlet housing 3 is below a threshold, the thermostatic valve 4 remains open to allow flow to the degassing housing 18. Thus, when the coolant temperature is substantially not increased soon after starting the engine 2, the coolant can be degassed with a minimum of heat losses, the coolant has not yet absorbed a significant amount of heat from the engine 2.
  • the thermostatic valve 4 closes to close the flow of the outlet housing 3 to the degassing housing 18. This closure therefore occurs when the coolant begins to be warmed by the engine 2. Thus, closing the thermostatic valve 4 limits the heat dissipation during the heating of the coolant, the warming time of the coolant is thus reduced.
  • the closure of the valve 4 limits the amount of coolant to be heated, which increases the frequency of opening of the valve 5 and therefore the degassing frequency of the coolant when valve 4 is closed.
  • the opening temperature of the thermostatic valve 5 will be greater than the opening temperature of the thermostatic valve 4.
  • the threshold beyond which the thermostatic valve 4 closes will be advantageously between -5 and 10 ° Celsius, and preferably between 0 and 5 ° Celsius.
  • a bypass line 20 connects an outlet of the outlet housing 3 to an inlet of the discharge pump 8.
  • the bypass line 20 maintains a continuous circulation of coolant in the engine 2.
  • the pump 8 delivers liquid from the cooling in the tubes of the engine 2 and thus causes the coolant in the circuit 1.
  • the cooling circuit 1 comprises a heater 11.
  • This heater 11 withdraws cooling liquid in the outlet housing 3 via a pipe 10.
  • the cooling liquid having passed through the heater is discharged via a connected pipe 16. on an intermediate portion of the pipe 20.
  • This heater 11 comprises an exchanger for supplying the cabin of the vehicle with air heated by the coolant. Due to the closing of the thermostatic valve 4 during the heating phase of the coolant, the temperature of the coolant passing through the heater increases more rapidly. Thus, the heating of the cabin will intervene more quickly, without requiring overconsumption of fuel.
  • the thermostatic valve 4 may comprise, in a manner known per se, a member whose thermal expansion displaces a seal and closes the flow between the outlet box 3 and the inlet of the degassing box 18 beyond said first threshold. temperature.
  • This organ may for example be made of wax.
  • the figure 2 is a sectional view of an example of a thermostatic valve 4.
  • This thermostatic valve 4 has a piston 41 actuated by the expansion of a wax cartridge 43.
  • the thermostatic valve 4 is advantageously disposed near the outlet housing 3.
  • the wax cartridge 43 protrudes inside the outlet housing 3, in order to detect as soon as possible an increase in temperature of the coolant.
  • the cartridge 43 is directed upstream of the flow of the outlet housing 3 towards the degassing housing 18.
  • the thermostatic valve 4 will preferably be fixed directly on the outlet housing 3.
  • the wax cartridge 43 When the wax cartridge 43 is immersed in the coolant, it retracts the piston 41 when the temperature of this liquid is below the closure threshold. When the piston 41 is retracted (on the left side of the figure 2 ), it spreads a membrane 42 provided with a seal relative to a sealing seat 45. The coolant can then flow through the thermostatic valve 4 as illustrated by the arrow in broken lines. A spring 44 recalls the membrane 42 to its contact position (on the right side of the figure 2 ) with the seat 45 when the coolant temperature reaches the closing threshold. The piston 41 unfolds and lets the spring 44 apply the seal of the membrane 42 against the seat 45 to interrupt the flow through the thermostatic valve 4.
  • the Figures 3 to 5 schematically represent the hydraulic connections in the cooling circuit 1 in different cases of operation.
  • the coolant and the engine 2 are cold.
  • the coolant has a temperature below the closing temperature of the valve 4.
  • the valve 4 remains open and thus allows the degassing of the coolant.
  • the coolant has a temperature below the opening temperature of the valve 5.
  • the valve 5 thus remains closed and thus prevents the flow of coolant from the outlet housing 3 to the radiator 7.
  • the temperature of the coolant in the outlet housing 3 exceeds the closing threshold of the valve 4.
  • the valve 4 thus closes and thus closes the flow of coolant from the outlet housing 3 to the degassing housing 18
  • the temperature of the coolant in the outlet housing 3 is lower than the opening threshold of the valve 5.
  • the valve 5 thus remains closed and closes the flow of coolant from the outlet housing 3 to the radiator 7. The heat exchange of the coolant is thus reduced and its heating rate is thus optimized.
  • the temperature of the coolant in the outlet housing 3 increases.
  • the coolant applied to the thermostatic valve 5 then has a temperature greater than its opening threshold.
  • the thermostatic valve 5 thus opens and allows the flow of coolant from the outlet box 3 to the radiator 7, and then from the radiator 7 to the degassing box 18.
  • the coolant applied to the thermostatic valve 4 keeps a temperature above its closing threshold, and thus keeps the thermostatic valve 4 closed.
  • a thermostat open below a certain temperature for example between -5 ° C and 20 ° C to ensure the degassing of the circuit in this temperature range, then close beyond to promote the engine warm-up for cabin heating, consumption and abatement purposes.
  • these air pockets can cause irreversible damage to the engine (breakage) or dangerous (projection of hot fluids under pressure) or disturbing (noise in the heater) or also accumulate at the degassing thermostat, which is basic and preferentially a high point of the circuit, making it irremediably inoperative.
  • the element of figure 6 further comprises a valve 63, associated with a return spring 64; the thermostatic element 65 and the purge 66, an O-ring 67 is also provided.
  • the "trap” is positioned on the body of the degassing thermostat, at the thermostatic element, at a high point to ensure the proper filling and degassing of the circuit.
  • This element is both light and inexpensive so that it does not substantially change the total cost of the system, nor does it induce changes in the performance of the vehicle.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Temperature-Responsive Valves (AREA)

Abstract

L'invention concerne un circuit de refroidissement (1), d'un moteur à combustion interne, notamment de véhicule automobile comprenant un boîtier de sortie d'eau (3); un radiateur (7) de refroidissement présentant une sortie d'évacuation et une entrée raccordée à une première sortie du boîtier de sortie d'eau (3) ; un boîtier de dégazage (18) présentant une première entrée raccordée à la sortie d'évacuation du radiateur et une deuxième entrée raccordée à une deuxième sortie du boîtier de sortie d'eau ; une première vanne thermostatique (5) obturant sélectivement l'écoulement entre le boîtier de sortie d'eau (3) et le radiateur (7) ; caractérisé en ce qu 'il comprend en outre une deuxième vanne thermostatique (4) obturant sélectivement l'écoulement entre la deuxième sortie du boîtier de sortie d'eau (3) et la deuxième entrée du boîtier de dégazage (18), la vanne thermostatique (4) se fermant lorsque la température du liquide de refroidissement dépasse un premier seuil.

Description

  • L'invention concerne les circuits de refroidissement de moteurs de véhicules automobiles, et en particulier le dégazage du liquide de refroidissement réchauffé en provenance du moteur.
  • Un circuit de refroidissement de moteur de véhicule automobile connu comprend un boîtier de sortie d'eau muni d'un thermostat. Le boîtier de sortie d'eau comprend une canalisation principale de sortie pour transporter le liquide de refroidissement vers un radiateur dont la fonction est de refroidir ce liquide. Lorsque la température du liquide de refroidissement est suffisante, le thermostat s'ouvre pour permettre l'écoulement dans la canalisation principale vers le radiateur. Le liquide de refroidissement ainsi refroidi est ensuite acheminé au moyen d'une canalisation du radiateur vers l'entrée d'un boîtier de dégazage. Le boîtier de dégazage permet de retirer des bulles de gaz présentes dans le liquide de refroidissement. Des bulles de gaz apparaissent dans le liquide de refroidissement notamment lors d'un défaut de remplissage ou lors d'un dysfonctionnement du moteur. Le liquide de refroidissement dégazé est ensuite acheminé au moyen d'une canalisation vers l'entrée d'une pompe à eau située en amont du moteur. Le radiateur présente une sortie raccordée à une entrée de la pompe à eau. La pompe contribue à faire circuler le liquide de refroidissement dans le moteur et le liquide de refroidissement ainsi réchauffé est ensuite récupéré dans le boîtier de sortie d'eau. Une première conduite de dérivation raccorde une sortie du boîtier de sortie d'eau à la pompe à eau. Cette première conduite de dérivation court-circuite le radiateur. Le boîtier de sortie d'eau comporte une canalisation secondaire de sortie de liquide de refroidissement destinée à alimenter un aérotherme en liquide de refroidissement et dont la fonction est de créer du chauffage dans l'habitacle du véhicule automobile. Le liquide de refroidissement récupéré à la sortie de l'aérotherme est ramené dans la pompe à eau par l'intermédiaire d'un piquage ménagé dans la première conduite de dérivation.
  • Dans des zones de grand froid, et en particulier sur des distances courtes, la température du liquide de refroidissement peut ne pas atteindre la température d'ouverture du thermostat. Ainsi, le liquide de refroidissement ne s'écoule pas du radiateur dans le boîtier de dégazage. De plus, même pour des trajets plus longs, le froid réduit la fréquence d'ouverture du thermostat. Afin de garantir un dégazage suffisant du liquide de refroidissement dans ce contexte, une deuxième conduite de dérivation raccorde le boîtier de sortie d'eau à une entrée de la boîte de dégazage. Cette conduite permet de garantir en continu un écoulement vers le boîtier de dégazage, même lorsque le thermostat bloque l'écoulement vers le radiateur.
  • Un tel circuit de refroidissement présente des inconvénients. Lorsque le moteur est froid et que la température extérieure est basse, le chauffage du liquide de refroidissement est relativement lent. Par conséquent, l'aérotherme ne pourra pas réchauffer suffisamment l'habitacle du véhicule. De plus, le moteur met plus de temps à atteindre sa température optimale de fonctionnement.
  • Afin d'accélérer le réchauffage initial du liquide de refroidissement et d'améliorer l'efficacité thermique de l'aérotherme, il est connu de dégrader le rendement de la combustion pour certains points de fonctionnement du moteur.
  • Cette technique s'accompagne cependant d'une surconsommation pouvant atteindre 5 % sur ces points de fonctionnement. Une telle surconsommation est coûteuse pour l'utilisateur et nuisible à l'environnement. Il existe un besoin pour une solution simple et économique permettant d'éviter une telle surconsommation tout en garantissant un réchauffement plus rapide du liquide de refroidissement.
  • L'invention vise à résoudre ces inconvénients. L'invention porte ainsi sur un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne, notamment de véhicule automobile, comprenant un boîtier de sortie d'eau; un radiateur de refroidissement présentant une sortie d'évacuation et une entrée raccordée à une première sortie du boîtier de sortie d'eau; un boîtier de dégazage présentant une première entrée raccordée à la sortie d'évacuation du radiateur et une deuxième entrée raccordée à une deuxième sortie du boîtier de sortie d'eau ; une première vanne thermostatique obturant sélectivement l'écoulement entre le boîtier de sortie d'eau et le radiateur; caractérisé en ce qu'il comprend en outre une deuxième vanne thermostatique obturant sélectivement l'écoulement entre la deuxième sortie du boîtier de sortie d'eau et la deuxième entrée du boîtier de dégazage, la vanne thermostatique se fermant lorsque la température du liquide de refroidissement dépasse un premier seuil.
  • de véhicule automobile, comprenant un boîtier de sortie d'eau présentant des première et deuxième sorties ; un radiateur de refroidissement présentant une entrée raccordée à la première sortie du boîtier de sortie d'eau, et une sortie d'évacuation de liquide de refroidissement ; un boîtier de dégazage présentant une première entrée raccordée à la sortie d'évacuation du radiateur et une deuxième entrée raccordée à la deuxième sortie du boîtier de sortie d'eau ; une première vanne thermostatique obturant sélectivement l'écoulement entre le boîtier de sortie d'eau et le radiateur ; et une deuxième vanne thermostatique obturant sélectivement l'écoulement entre la deuxième sortie du boîtier de sortie d'eau et la deuxième entrée du boîtier de dégazage, la vanne thermostatique se fermant lorsque la température du liquide de refroidissement dépasse un premier seuil.
  • Selon une variante, ledit premier seuil est compris entre -5 et 20° Celsius, et de préférence compris entre 0 et 5 °Celsius.
  • Selon encore une variante, la deuxième vanne thermostatique comprend un organe dont la dilatation thermique déplace un joint d'étanchéité et obture l'écoulement entre la deuxième sortie du boîtier de sortie d'eau et la deuxième entrée du boîtier de dégazage lorsque ladite température du liquide de refroidissement dépasse le premier seuil.
  • Selon une autre variante, ledit organe est réalisé en cire.
  • Selon encore une autre variante, ladite vanne thermostatique est disposée au niveau de la deuxième sortie du boîtier de sortie d'eau.
  • Selon une variante, ladite première vanne thermostatique s'ouvre lorsque la température du liquide de refroidissement dépasse un deuxième seuil supérieur au premier seuil.
  • Selon encore une variante, le deuxième seuil est compris entre 70 et 90° Celsius.
  • Selon une autre variante, le circuit comprend un aérotherme muni d'une entrée connectée au boîtier de sortie d'eau.
  • Selon une autre variante, le circuit comporte un moyen de purge du circuit lorsque la deuxième vanne thermostatique est fermée. Cette variante est plus particulièrement utilise si le véhicule opère fréquemment par grands froids.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
    • la figure 1 est une représentation schématique d'un circuit de refroidissement selon l'invention ;
    • la figure 2 est une vue en coupe d'un exemple de vanne thermostatique dans deux positions de fonctionnement ;
    • la figure 3 représente schématiquement les connexions hydrauliques du circuit de refroidissement lorsque le moteur est froid ;
    • la figure 4 représente schématiquement les connexions hydrauliques du circuit de refroidissement au cours du réchauffement du moteur ;
    • la figure 5 représente schématiquement les connexions hydrauliques du circuit de refroidissement lorsque le moteur est chaud ; et,
    • la figure 6 représente une variante du montage du thermostat associé à des moyens de purge, configuration adaptée aux véhicules soumis fréquemment à des conditions de roulage par temps froids.
  • L'invention propose un circuit de refroidissement de moteurs à combustion interne de véhicules automobiles. Ce circuit comprend un boîtier de sortie d'eau raccordé à un radiateur de refroidissement par l'intermédiaire d'une première vanne thermostatique obturant sélectivement l'écoulement entre eux. Le boîtier de sortie d'eau est également raccordé à un boîtier de dégazage. Le radiateur est également raccordé au boîtier de dégazage. Une deuxième vanne thermostatique obture sélectivement l'écoulement entre le boîtier de sortie d'eau et le boîtier de dégazage, la deuxième vanne thermostatique se ferme lorsque la température du liquide de refroidissement dépasse un seuil.
  • En permettant au liquide de refroidissement de s'écouler du boîtier de sortie d'eau dans le boîtier de dégazage par temps froid lorsque le liquide de refroidissement n'est pas encore réchauffé, on assure un dégazage de ce liquide de refroidissement immédiatement après le démarrage du moteur sans pour autant avoir de déperdition de chaleur. En interdisant au liquide de refroidissement de s'écouler du boîtier de sortie d'eau vers le boîtier de dégazage durant le réchauffement du liquide de refroidissement, l'invention permet de limiter les déperditions de chaleur après avoir bénéficié du dégazage. La montée en température du moteur est donc plus rapide. Il n'est alors pas nécessaire de dégrader certains points de fonctionnement du moteur pour accélérer la montée en température, ce qui induit une réduction de la consommation de carburant. De plus, lorsque le moteur est chaud, le volume de liquide de refroidissement à réchauffer est plus réduit du fait de la fermeture de la deuxième vanne thermostatique. Par conséquent, la fréquence d'ouverture de la première vanne thermostatique sera plus élevée, permettant un dégazage plus fréquent par temps froid. Par ailleurs, ce résultat est obtenu avec une solution simple ayant un surcoût particulièrement réduit.
  • La figure 1 illustre un mode de réalisation d'un circuit de refroidissement 1 selon l'invention. Les flèches illustrent le sens d'écoulement du liquide de refroidissement dans ce circuit 1. Un moteur à combustion interne 2, typiquement un moteur diesel destiné à une utilisation dans des pays à climat froid, présente des tubulures destinées à être parcourues par du liquide de refroidissement. Ces tubulures parcourent notamment la culasse et le bloc du moteur 2. Un boîtier de sortie de liquide de refroidissement ou boîtier de sortie d'eau 3 est destiné à collecter le liquide de refroidissement ayant traversé les tubulures du moteur 2. Une sortie du boîtier de sortie 3 est raccordée à une entrée d'un radiateur principal 7 par l'intermédiaire d'une conduite 6. Une vanne thermostatique 5 est disposée sur cette sortie du boîtier de sortie 3, et obture sélectivement l'écoulement de liquide de refroidissement dans la conduite 6. Une première sortie du radiateur 7 est raccordée à une entrée d'une pompe de refoulement 8, par l'intermédiaire d'une conduite 9. Le radiateur principal 7 est destiné à évacuer les calories du liquide de refroidissement le traversant, par échange thermique avec de l'air frais prélevé à l'extérieur du véhicule. Le radiateur 7 présente des canalisations mettant en communication la conduite 6 avec la conduite 9 et présentant une importante surface d'échange thermique avec de l'air conduit jusqu'au radiateur 7.
  • De façon connue en soi, la vanne thermostatique 5 s'ouvre à une température comprise entre 70 et 90° Celsius pour permettre l'écoulement du liquide de refroidissement à l'intérieur du radiateur 7. Le radiateur 7 présente une deuxième sortie. Cette deuxième sortie est avantageusement ménagée dans la partie supérieure du radiateur 7. Cette deuxième sortie permet d'évacuer du liquide de refroidissement vers un boîtier de dégazage 18. La deuxième sortie est connectée à l'entrée du boîtier de dégazage 18 par l'intermédiaire d'une conduite 17. Une sortie du boîtier de dégazage 18 est raccordée à une entrée de la pompe 8 par l'intermédiaire d'une conduite 19. Ainsi, lorsque la vanne thermostatique 5 est ouverte, du liquide de refroidissement peut s'écouler du boîtier de sortie 3 dans le radiateur 7, puis du radiateur 7 dans le boîtier de dégazage 18, puis vers la pompe de refoulement 8.
  • Une conduite raccorde une sortie du boîtier de sortie 3 à une entrée du boîtier de dégazage 18. Cette connexion permet de réaliser un dégazage du liquide de refroidissement lorsque la vanne thermostatique 5 est fermée. Une vanne thermostatique 4 obture sélectivement l'écoulement entre le boîtier de sortie 3 et le boîtier de dégazage 18.
  • Lorsque la température du liquide de refroidissement dans le boîtier de sortie 3 est inférieure à un seuil, la vanne thermostatique 4 reste ouverte pour permettre l'écoulement vers le boîtier de dégazage 18. Ainsi, lorsque la température du liquide de refroidissement n'a quasiment pas augmenté peu après le démarrage du moteur 2, le liquide de refroidissement peut être dégazé avec un minimum de pertes thermiques, le liquide de refroidissement n'ayant pas encore absorbé une quantité importante de chaleur du moteur 2.
  • Lorsque la température du liquide de refroidissement dans le boîtier de sortie 3 dépasse ce seuil, la vanne thermostatique 4 se ferme pour obturer l'écoulement du boîtier de sortie 3 vers le boîtier de dégazage 18. Cette fermeture intervient donc lorsque le liquide de refroidissement commence à être réchauffé par le moteur 2. Ainsi, la fermeture de la vanne thermostatique 4 permet de limiter la dissipation thermique durant le réchauffement du liquide de refroidissement, le temps de réchauffage du liquide de refroidissement étant ainsi réduit.
  • De plus, lorsque le moteur et le liquide de refroidissement sont chauds, la fermeture de la vanne 4 permet de limiter la quantité de liquide de refroidissement à réchauffer, ce qui permet d'augmenter la fréquence d'ouverture de la vanne 5 et donc la fréquence de dégazage du liquide de refroidissement lorsque la vanne 4 est fermée. La température d'ouverture de la vanne thermostatique 5 sera supérieure à la température d'ouverture de la vanne thermostatique 4. Le seuil au-delà duquel la vanne thermostatique 4 se ferme sera avantageusement compris entre -5 et 10° Celsius, et de préférence compris entre 0 et 5° Celsius.
  • Une conduite de dérivation 20 raccorde une sortie du boîtier de sortie 3 à une entrée de la pompe de refoulement 8. La conduite de dérivation 20 permet de maintenir une circulation continue de liquide de refroidissement dans le moteur 2. La pompe 8 refoule du liquide de refroidissement dans les tubulures du moteur 2 et entraine donc le liquide de refroidissement dans le circuit 1.
  • Le circuit de refroidissement 1 comprend un aérotherme 11. Cet aérotherme 11 prélève du liquide de refroidissement dans le boîtier de sortie 3 par l'intermédiaire d'une conduite 10. Le liquide de refroidissement ayant traversé l'aérotherme est évacué par une conduite 16 raccordée sur une partie intermédiaire de la conduite 20. Cet aérotherme 11 comprend un échangeur destiné à alimenter l'habitacle du véhicule en air réchauffé par le liquide de refroidissement. Du fait de la fermeture de la vanne thermostatique 4 durant la phase de réchauffage du liquide de refroidissement, la température du liquide de refroidissement traversant l'aérotherme augmente plus rapidement. Ainsi, le réchauffage de l'habitacle interviendra plus rapidement, sans nécessiter une surconsommation de carburant.
  • La vanne thermostatique 4 pourra comprendre de façon connue en soi un organe dont la dilatation thermique déplace un joint d'étanchéité et obture l'écoulement entre le boîtier de sortie 3 et l'entrée du boîtier de dégazage 18 au-delà dudit premier seuil de température. Cet organe pourra par exemple être réalisé en cire.
  • La figure 2 est une vue en coupe d'un exemple de vanne thermostatique 4. Cette vanne thermostatique 4 présente un piston 41 actionné par la dilatation d'une cartouche de cire 43. La vanne thermostatique 4 est avantageusement disposée à proximité du boîtier de sortie 3. Avantageusement, la cartouche de cire 43 fait saillie à l'intérieur même du boîtier de sortie 3, afin de détecter le plus tôt possible une augmentation de température du liquide de refroidissement. La cartouche 43 est orientée vers l'amont de l'écoulement du boîtier de sortie 3 vers le boîtier de dégazage 18. La vanne thermostatique 4 sera de préférence fixée directement sur le boîtier de sortie 3.
  • Lorsque la cartouche de cire 43 est plongée dans le liquide de refroidissement, elle rétracte le piston 41 lorsque la température de ce liquide est inférieure au seuil de fermeture. Lorsque le piston 41 est rétracté (sur la partie gauche de la figure 2), il écarte une membrane 42 munie d'un joint par rapport à un siège d'étanchéité 45. Le liquide de refroidissement peut alors s'écouler à travers la vanne thermostatique 4 comme illustré par la flèche en traits discontinus. Un ressort 44 rappelle la membrane 42 vers sa position de contact (sur la partie droite de la figure 2) avec le siège 45 lorsque la température du liquide de refroidissement atteint le seuil de fermeture. Le piston 41 se déploie et laisse le ressort 44 appliquer le joint de la membrane 42 contre le siège 45 pour interrompre l'écoulement à travers la vanne thermostatique 4.
  • Les figures 3 à 5 représentent schématiquement les connexions hydrauliques dans le circuit de refroidissement 1 dans différents cas de fonctionnement.
  • À la figure 3, le liquide de refroidissement et le moteur 2 sont froids. Le liquide de refroidissement a une température inférieure à la température de fermeture de la vanne 4. La vanne 4 reste donc ouverte et permet donc le dégazage du liquide de refroidissement. Le liquide de refroidissement a une température inférieure à la température d'ouverture de la vanne 5. La vanne 5 reste donc fermée et empêche donc l'écoulement du liquide de refroidissement du boîtier de sortie 3 vers le radiateur 7.
  • À la figure 4, la température du liquide de refroidissement dans le boîtier de sortie 3 dépasse le seuil de fermeture de la vanne 4. La vanne 4 se ferme donc et obture donc l'écoulement de liquide de refroidissement du boîtier de sortie 3 vers le boîtier de dégazage 18. La température du liquide de refroidissement dans le boîtier de sortie 3 est inférieure au seuil d'ouverture de la vanne 5. La vanne 5 reste donc fermée et obture l'écoulement de liquide de refroidissement du boîtier de sortie 3 vers le radiateur 7. Les échanges thermiques du liquide de refroidissement sont ainsi réduits et sa vitesse de réchauffement est ainsi optimisée.
  • À la figure 5, la température du liquide de refroidissement dans le boîtier de sortie 3 augmente. Le liquide de refroidissement appliqué sur la vanne thermostatique 5 a alors une température supérieure à son seuil d'ouverture. La vanne thermostatique 5 s'ouvre donc et permet l'écoulement de liquide de refroidissement du boîtier de sortie 3 vers le radiateur 7, puis du radiateur 7 vers le boîtier de dégazage 18. Le liquide de refroidissement appliqué sur la vanne thermostatique 4 garde une température supérieure à son seuil de fermeture, et maintient donc la vanne thermostatique 4 fermée.
  • Lorsque le moteur équipe un véhicule adapté à des conditions hivernales à très basses températures (à l'exemple des véhicules commercialisés en Scandinavie et en Russie par exemple), on prévoit typiquement un tuyau de dégazage reliant le boitier de sortie d'eau ou le moteur à la boite de dégazage ce qui permet d'assurer le dégazage et la pressurisation du circuit de refroidissement. Or, si le véhicule roule souvent et longtemps par grand froid, la situation de vie avec thermostat fermé, inhibant donc le dégazage du radiateur est très fréquente.
  • Dans ce cas, afin d'assurer néanmoins la fonction dégazage en début de roulage et d'assurer le chauffage de l'habitacle sans dégrader la qualité de la combustion, ce qui serait néfaste en consommation de carburant, on peut inclure comme proposé plus haut, sur le circuit de dégazage culasse, un thermostat, ouvert en-deçà d'une certaine température comprise par exemple entre -5°C et 20°C pour assurer le dégazage du circuit sur cette plage de température, puis fermer au-delà pour favoriser la montée en température du moteur à des fins de chauffage de l'habitacle et de consommation et de dépollution.
  • Mais la localisation de ce thermostat peut devenir très gênante pour certaines opérations d'après vente. Ainsi, le remplissage du circuit n'est plus possible au-delà de la température de fermeture du thermostat, donc si l'atelier est à plus de 20°C. En effet, le remplissage par gravité du circuit de refroidissement emprisonne dans le circuit des poches d'air de volume important qu'il peut être difficile de purger en utilisant simplement la purge déjà présente sur le circuit aérotherme.
  • Par ailleurs, ces poches d'air peuvent occasionner des dommages irréversibles pour le moteur (casse) ou dangereux (projection de fluides chauds sous pression) ou inquiétants (bruit dans l'aérotherme) ou aussi s'accumuler au niveau du thermostat dégazage, qui est de base et de façon préférentielle un point haut du circuit, le rendant irrémédiablement inopérationnel.
  • Dans ces conditions, il est tout particulièrement avantageux de prévoir un élément permettant de purger l'air du circuit de refroidissement par le circuit, au niveau du circuit de dégazage de ce circuit. Cette « purge » (par abus de langage) peut être insérée sur le boitier de sortie d'eau ou sur l'embout de dégazage ou sur le tuyau de dégazage, mais sera de façon avantageuse incluse sur le thermostat de dégazage, en amont de celui-ci (vu de l'écoulement de fluide), comme illustré à la figure 6 qui montre un ensemble monté entre un premier embout d'extrémité 61, sur lequel vient se surmouler la partie du tuyau de dégazage raccordée à la boite de dégazage et un second embout d'extrémité 62, qui raccorde la partie du tuyau de dégazage reliée au boitier de sortie d'eau.
  • L'élément de la figure 6 comporte par ailleurs un clapet 63, associé à un ressort de rappel 64 ; l'élément thermostatique 65 et la purge 66, un joint torique 67 étant par ailleurs prévu. Ainsi, le « purgeur » est positionné sur le corps du thermostat de dégazage, au niveau de l'élément thermostatique, en un point haut afin d'assurer le bon remplissage et le dégazage du circuit. Cet élément est à la fois léger et bon marché de sorte qu'il ne modifie pratiquement pas le coût total du système, ni n'induit de modifications des performances du véhicules.

Claims (9)

  1. Circuit de refroidissement (1), d'un moteur à combustion interne, comprenant un boîtier de sortie d'eau (3); un radiateur (7) de refroidissement présentant une sortie d'évacuation et une entrée raccordée à une première sortie du boîtier de sortie d'eau (3) ; un boîtier de dégazage (18) présentant une première entrée raccordée à la sortie d'évacuation du radiateur et une deuxième entrée raccordée à une deuxième sortie du boîtier de sortie d'eau ; une première vanne thermostatique (5) obturant sélectivement l'écoulement entre le boîtier de sortie d'eau (3) et le radiateur (7) ; caractérisé en ce qu'il comprend en outre une deuxième vanne thermostatique (4) obturant sélectivement l'écoulement entre la deuxième sortie du boîtier de sortie d'eau (3) et la deuxième entrée du boîtier de dégazage (18), la vanne thermostatique (4) se fermant lorsque la température du liquide de refroidissement dépasse un premier seuil.
  2. Circuit de refroidissement (1) selon la revendication 1, dans lequel ledit premier seuil est compris entre -5 et 20° Celsius.
  3. Circuit de refroidissement (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la deuxième vanne thermostatique (4) comprend un organe (43) dont la dilatation thermique déplace un joint d'étanchéité (42) et obture l'écoulement entre la deuxième sortie du boîtier de sortie d'eau (3) et la deuxième entrée du boîtier de dégazage (18) lorsque ladite température du liquide de refroidissement dépasse le premier seuil.
  4. Circuit de refroidissement (1) selon la revendication 3, dans lequel ledit organe (43) est réalisé en cire.
  5. Circuit de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite vanne thermostatique (4) est disposée au niveau de la deuxième sortie du boîtier de sortie d'eau (3).
  6. Circuit de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite première vanne thermostatique (5) s'ouvre lorsque la température du liquide de refroidissement dépasse un deuxième seuil supérieur au premier seuil.
  7. Circuit de refroidissement selon la revendication 6, dans lequel le deuxième seuil est compris entre 70 et 90° Celsius.
  8. Circuit de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un aérotherme (11) muni d'une entrée connectée au boîtier de sortie d'eau (3).
  9. Circuit de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de purge du circuit lorsque la deuxième vanne thermostatique est fermée.
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