EP2142775A2 - Internal combustion engine cooling unit - Google Patents

Internal combustion engine cooling unit

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Publication number
EP2142775A2
EP2142775A2 EP08805709A EP08805709A EP2142775A2 EP 2142775 A2 EP2142775 A2 EP 2142775A2 EP 08805709 A EP08805709 A EP 08805709A EP 08805709 A EP08805709 A EP 08805709A EP 2142775 A2 EP2142775 A2 EP 2142775A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
exchanger
heat transfer
additional
transfer fluid
radiators
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Withdrawn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
EP08805709A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Guillaume Adam
Christophe Aymard
Vincent Desfeux
Benoît JANIER
Pascual Lopez Oliva
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.)
Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
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 Renault SAS filed Critical Renault SAS
Publication of EP2142775A2 publication Critical patent/EP2142775A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00Controlling of coolant flow
    • F01P7/14Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/165Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control characterised by systems with two or more loops
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P5/00Pumping cooling-air or liquid coolants
    • F01P5/10Pumping liquid coolant; Arrangements of coolant pumps
    • F01P5/12Pump-driving arrangements
    • F01P2005/125Driving auxiliary pumps electrically
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2037/00Controlling
    • F01P2037/02Controlling starting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/10Fuel manifold
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/16Outlet manifold
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/18Heater

Definitions

  • the present invention relates generally to the field of cooling of combustion engines.
  • the invention relates to a cooling assembly of an internal combustion engine, the assembly comprising:
  • crankcase exchanger adapted to allow the circulation of a coolant coolant of a crankcase
  • a main radiator an additional radiator; a cooling circuit adapted to transport coolant between the exchanger of the crankcase and the radiators.
  • an exchanger In order to allow the cooling of motors, an exchanger is used to collect calories in a motor zone that is to be cooled and these calories are transported to one or more radiators.
  • a cooling unit of a motor of the type previously defined, for example is described in the patent document FR2884865 which has a set with a main radiator and an additional radiator for increasing the cooling capacity of the main radiator when the commissioning of the additional radiator.
  • the present invention aims to provide a cooling assembly of an engine for modulating during operation of the engine the use of radiators according to engine specific cooling needs.
  • the cooling assembly of the invention is essentially characterized in that it comprises a burned gas exchanger with a pipe of transport of burnt gases and a heat transfer fluid transport pipe, this burned gas exchanger being adapted to transport coolant and perform a heat exchange between burnt gases and the heat transfer fluid and in that the cooling circuit is adapted for transporting heat transfer fluid between the burned gas exchanger and the said main and additional radiators.
  • crankcase heat exchanger is preferably a cooling circuit formed by a heat transfer fluid passage through the crankcase.
  • the cooling of the motor can be modulated:
  • the main and additional radiators can be simultaneously connected to the crankcase and flue gas exchangers via the cooling circuit, This makes it possible to combine the cooling capacities of the radiators in the case where it is desired to collect heat simultaneously at the level of the flue gases and the crankcase.
  • the size of the main radiator can be reduced compared to what it would be if there was no additional radiator. This feature facilitates the integration of the main radiator in the vehicle as it is easier to integrate two radiators of modest size in a vehicle than a single radiator very large.
  • the flue gases are fuel combustion gases from at least one combustion chamber of the engine. These flue gases are generally rejected but can also be admitted into the combustion chamber to influence the operation of the engine. In this case, controlling the temperature of the flue gases admitted can have an influence on the operation of the engine.
  • the invention makes it possible to control the temperature of burnt gases to be injected into the combustion chamber. Ideally the temperature of the flue gas is measured or evaluated using a temperature probe placed at the outlet of burned gas exchanger. This temperature probe can also be used to protect the whole of the invention against the risk of overheating.
  • the main radiator has a heat exchange surface greater than a heat exchange surface of the additional radiator and that the cooling circuit comprises actuators such as pumps and / or valves and adapted to selectively adopt a series configuration in which the radiators are connected in series and a parallel configuration in which the radiators are connected in parallel.
  • actuators such as pumps and / or valves and adapted to selectively adopt a series configuration in which the radiators are connected in series and a parallel configuration in which the radiators are connected in parallel.
  • the passage of the cooling circuit from a series configuration to a parallel configuration is done by controlling at least one of said actuators.
  • the cooling circuit In the case where the cooling circuit is in series configuration the entire heat transfer fluid flowing through the main radiator also circulates via the additional radiator. In this configuration the heat exchange surface available to allow cooling of the heat transfer fluid is maximum which promotes cooling of the engine. Conversely, when the cooling circuit is in parallel configuration part of the heat transfer fluid circulates via the main radiator and another separate portion of the heat transfer fluid circulates via the additional radiator. In this embodiment it is possible to vary the cooling capacity offered by the cooling circuit by varying the proportion of heat transfer fluid passing through the main radiator and the proportion of fluid passing through the additional radiator. This embodiment therefore makes it possible to use each radiator as a function of its real capacity to evacuate the heat of the coolant and according to the real needs for engine cooling.
  • This mode also makes it possible to increase the flow of coolant through the crankcase exchanger thereby promoting cooling of the engine block.
  • the fact that the invention makes it possible to go from a serial configuration to a parallel configuration by simple actuator control is particularly advantageous since we can choose at any time the configuration that is best suited to the operation of the assembly and the engine.
  • the invention also relates to a method for regulating the internal combustion engine cooling assembly.
  • At least one temperature of a component of said cooling assembly is measured and it is ensured that;
  • the assembly when the measured temperature is below a predetermined low temperature level, the assembly is then commanded to adopt a configuration in which the same heat transfer fluid stream circulates through the main and additional radiators and through the heat exchanger. burnt gas;
  • the assembly when this measured temperature is greater than a predetermined high temperature level, the assembly is then commanded to adopt a configuration in which a stream of heat transfer fluid circulates through the crankcase heat exchanger and is then divided into two fluid veins ;
  • the temperature measurement of the component of said cooling assembly is generally performed on a component located near the crankcase and / or the crankcase heat exchanger, so that the temperature measured is representative of a temperature in the engine block to which the housing belongs.
  • a thermostat disposed at the outlet of the crankcase heat exchanger.
  • Such a thermostat is subsequently described as being arranged so as to regulate the flow of heat transfer fluid passing between the crankcase heat exchanger and the main and additional radiators. In the latter case, it is the thermostat that controls the set and makes it adopt one or other of the configurations.
  • the measured temperature is low, that is to say lower than the predetermined low temperature level, it is arranged to cool the flue gases by connecting in series the exchanger of burnt gas where recirculated gases circulate. with the main and additional radiators. This results in a reduction of polluting emissions of the engine.
  • the cooling of the engine block is thus reduced so that it can rise in temperature more quickly.
  • the measured temperature is high, that is to say higher than the predetermined high temperature level is made so that the coolant flows through the housing heat exchanger before passing through the main radiator and additional this which thus allows cooling of the engine block, and avoids a degradation of the engine oils by overheating, which is advantageous from a consumption point of view.
  • the main and additional radiators are no longer connected in series but are connected in parallel.
  • the measured temperature is lower than the predetermined low temperature level, it is then done so that said same heat transfer fluid stream that circulates through the radiators main, additional and through the burned gas exchanger does not flow through the engine exchanger.
  • This embodiment promotes heating of the crankcase when the engine block to which it belongs is cold which increases the efficiency of the engine and thus reduces its consumption at startup.
  • the assembly of the invention comprises actuators adapted to independently modulate each flow of heat transfer fluid circulating in each of the exchangers.
  • the cooling circuit comprises a so-called mechanical heat transfer fluid pump connected in series with said crankcase exchanger to force a circulation of coolant.
  • This mechanical pump has a pump drive means in engagement with a movable element of the engine so that the mechanical pump is actuated mechanically by the movable element of the engine and the coolant flow that it generates in the crankcase is proportional to the engine speed .
  • the assembly of the invention comprises an injector exchanger adapted to allow the circulation of coolant around a fuel injector of the engine, the injector exchanger being connected to the cooling circuit in order to allow the transport of heat transfer fluid between the injector exchanger and said main and additional radiators.
  • the injector exchanger is preferably a cooling circuit formed by a passage of heat transfer fluid through the body of the support of the injector.
  • This embodiment makes it possible to cool a fuel injector without resorting to a radiator specific to this injector.
  • the cooling function of a fuel injector is used primarily for a fuel injector disposed at the engine exhaust, in order to inject fuel therein to a particulate filter.
  • the cooling assembly of the invention comprises a turbocharger exchanger adapted to allow the circulation of coolant around at least a portion of a turbocharger of the engine, the turbocharger exchanger being connected to the cooling circuit so as to allow the transport of heat transfer fluid between the turbocharger exchanger and said main and additional radiators.
  • turbocharger exchanger is preferably a cooling circuit formed by a heat transfer fluid passage through the turbocharger housing.
  • This embodiment makes it possible to cool a portion of turbocharger without resorting to a specific radiator turbocharger.
  • cooling circuit is adapted to adopt a configuration in which all the exchangers are hydraulically connected to the main and additional radiators.
  • the assembly of the invention comprises a primary electric pump connected directly in series to the turbocharger exchanger so as to force the circulation of heat transfer fluid between the turbocharger exchanger and said main and additional radiators.
  • the directly connected term defines a link made by a line without deviation between the connected objects.
  • the direct connection between the primary electric pump and the exchanger is achieved by a pipe without deviations.
  • This electric pump makes it possible to force the circulation of heat transfer fluid independently of the engine speed, unlike the flow pulsed by the mechanical pump, which is proportional to the speed.
  • This electric pump can be used even when the engine is stopped. It can also be ensured that the assembly of the invention comprises an additional electric pump connected directly and in series with the additional radiator so as to force the circulation of heat transfer fluid.
  • This embodiment allows the circulation of heat transfer fluid in the additional radiator while the engine does not work.
  • This embodiment can also be used when the main and additional radiators are connected in parallel, in this case the fact to have an additional pump connected directly and in series with the additional radiator makes it possible to control the proportion of fluid of the cooling circuit which passes through the additional radiator. In fact, the higher the flow rate forced by the additional pump, the greater the proportion of fluid passing through the additional radiator relative to the proportion passing through the main radiator.
  • the cooling circuit comprises a heat-collecting portion to which the different heat exchangers are connected and a cooling portion to which the different radiators are connected, these collection and cooling portions being interconnected by each other.
  • a supply line connecting a fluid outlet of the crankcase heat exchanger to inputs of the main and additional radiators and a return line connecting outputs of the main and additional radiators to a fluid inlet of the crankcase heat exchanger
  • the assembly further comprising a thermostat disposed on the supply pipe so as to regulate the flow of heat transfer fluid passing between the crankcase heat exchanger and the main and additional radiators as a function of the temperature of this fluid.
  • This thermostat is adapted to regulate the flow of heat transfer fluid passing between the crankcase heat exchanger and the main and additional radiators as a function of the temperature of this fluid.
  • the return line allows the return of heat transfer fluid to the mechanical pump after this fluid has passed through one and / or other of the radiators main / additional.
  • This return pipe is such that all the heat transfer fluid passing through the radiators can be returned to the crankcase exchanger by passing through this single return line.
  • FIG. 1 represents a hydraulic diagram of a first embodiment of the whole of the invention
  • Figure 2 shows a three-dimensional view of a combustion engine equipped with the cooling assembly of Figure 1
  • FIG. 3 represents a hydraulic diagram of a second embodiment of the assembly of the invention
  • FIG. 4 represents a three-dimensional view of a combustion engine equipped with the cooling assembly of FIG. 3.
  • the invention relates to a cooling assembly of an internal combustion engine.
  • the assembly of the invention comprises a plurality of heat exchangers adapted to collect heat on different components of the engine and transfer the heat collected through a heat transfer fluid.
  • crankcase exchanger 2 is formed a passage in the crankcase to cool the latter.
  • the burned gas exchanger 6 is adapted to collect heat from flue gases circulating in this case via a burned gas readmission circuit to combustion chambers of the engine. This exchanger thus allows control of the temperature of recirculated flue gas.
  • the injector exchanger 8 is arranged around a fuel injector placed at the exhaust, this exchanger which is preferably a channel formed in the support of the injector is intended to prevent overheating of the injector connected to the flue gas circulation near the injector.
  • the turbocharger exchanger 9 is adapted to collect heat at the turbocharger and thus prevent its deterioration.
  • the assembly of the invention also includes main radiators.
  • the radiators 3, 4 and the heater 10 are arranged to remove heat from the coolant transported via the cooling circuit 5.
  • a mechanical pump 7 is arranged in series with an inlet 20 of the crankcase exchanger 2 for force the heat transfer fluid of the cooling circuit 5.
  • This mechanical pump 7 is mechanically actuated by rotation of the combustion engine.
  • a primary electric pump 11 is also connected in series with the turbo compressor exchanger 9 in order to force the circulation of coolant transported by the cooling circuit 5.
  • an additional electric pump 12 is connected in series with the burned gas exchanger in order to force the circulation of coolant transported by the cooling circuit 5. It should be noted that the additional electric pump 12 can be replaced by one and the same primary pump if the turbocharger and flue gas exchangers are connected in parallel with each other and are each connected to the primary pump. as is the case in Figures 3 and 4.
  • each of the electric pumps 11 and 12 is chosen to allow the heat transfer fluid to pass freely through the electric pump when the latter is not working.
  • a thermostat visible in FIGS. 1 to 4 is disposed on a supply pipe 15 connecting the crankcase heat exchanger 2 to the radiators 3 and 4.
  • the function of this thermostat 21 is to control the flow of heat transfer fluid passing through the heat exchanger. casing 2 to the radiators 3, 4 via the supply line 15. This flow rate is controlled by the thermostat 21 as a function of the temperature of the fluid heated by the casing exchanger 2.
  • the heat transfer fluid from the heat exchanger casing 2 transits to the radiators only when the temperature is greater than the predetermined threshold generally equal to 9O 0 C.
  • the assembly of the invention of FIGS. 1 to 4 also comprises an expansion vessel B intended to maintain a minimum coolant pressure on the entire cooling circuit 5.
  • the assembly of the invention also comprises an EBV gear box heat exchanger connected to the cooling circuit to evacuate heat produced by a gearbox of the engine and an EMO engine oil exchanger connected to the cooling circuit 5 to evacuate the heat produced at the engine oil sump.
  • a valve exchanger 29 may also be used to dissipate heat generated at the valve 29 which is the valve allowing or not the transit of burnt gases to the combustion chambers of the engine. This valve exchanger is preferably made by passing through the body of the valve 29 to circulate a heat transfer fluid.
  • This return line 18 is connected to an inlet 20 of the casing exchanger 2 to allow cooled fluid return.
  • the expansion vessel B has a high fluid inlet which is connected to the outlet 16 of the crankcase heat exchanger 2 and a low outlet connected to the return pipe 18 at the mechanical pump 7. This arrangement of the vessel of Expansion B makes it possible to ensure that the circuit 5 is always supplied with heat-exchange fluid free of air bubbles, which favors the overall efficiency of the cooling circuit.
  • the heater 10 which is arranged in the cabin of the vehicle to provide heating is connected on the one hand to the outlet 16 of the casing exchanger 2 or directly via a pipe (as shown in Figures 1 and 2) either via a pipe with a nozzle 28 (as shown in FIGS. 3 and 4) and secondly at the inlet 20 of the shell exchanger 2 via the mechanical pump 7 .
  • the additional injector exchanger 8 is connected on the one hand to the outlet 16 of the casing exchanger 2:
  • the turbocharger exchanger 9 is arranged in series with the injector exchanger 8 and the primary electric pump 11, these turbocharger 9 and injector exchangers 8 and the electric pump.
  • primary 11 thus forming a line whose one end is connected to the inlet of the casing exchanger 2 and whose other end is connected to the outlet of the casing exchanger.
  • the heat transfer fluid is pumped by the mechanical pump 7 from the inlet 20 to the outlet 16 of the casing exchanger 2 and has a tendency to flow through the line comprising the primary electric pump 11 while going from the line end linked to the output 16 towards the line end linked to the input 20.
  • the primary pump 11 is then stopped so as to let the heat transfer fluid flow freely through this line.
  • the primary electric pump 11 is then actuated electrically so as to force the circulation of heat transfer fluid through the line in a direction opposite to the direction of circulation of the fluid with the engine in operation.
  • To perform this heat transfer fluid circulation function through the injector exchanger 8 and / or the turbocharger exchanger 9 to the heater 10 and / or to the casing exchanger 2 is made to position the primary pump 11 so that the flow it generates is oriented toward the outlet 16 of the crankcase heat exchanger and not the inlet 20 of the crankcase heat exchanger 2.
  • the primary pump 11 will therefore tend to force the flow of fluid through the supply line 15 and the main radiator 3 and additional 4 thus increasing the cooling capacity of the engine while it is still at a standstill.
  • the main radiator 3 and additional 4 are connected in parallel and have their respective inputs 17 connected to the thermostat of the supply line 15.
  • the additional electric pump 12 is disposed between the outlet 19 of the additional radiator 4 and an inlet of the burned gas exchanger 6.
  • the burned gas exchanger 6 is connected by its output to the fuel return line 18 and consequently to the outlet 19 of the main exchanger.
  • the thermostat allows the passage of heat transfer fluid from the casing exchanger 2 to the radiator inlets 17 and the fluid then returns to the injector exchanger 8 and housing 2 as well as to the heater 10 via the return line 18.
  • the secondary electric pump 12 is then actuated if it is desired to accelerate the flow of coolant passing through the additional radiator 4.
  • the additional electric pump 12 is oriented so as to create a flow of coolant through the additional radiator 4 of the supply line 15 to the return line
  • the thermostat when the thermostat is partially open, it is made sure that the additional pump 12 is in operation because it creates a circulation of fluid in a loop between the additional radiator 2 and the burned gas exchanger 6. In this case the direction of the fluid flow in the main radiator 3 depends on the pressure difference created by the additional electric pumps 12 and mechanical 7.
  • the control of the additional pump 12 can be controlled according to a measured temperature and a trigger temperature threshold of the predetermined pump.
  • An electronic control unit can be provided for this purpose. This unit may be provided to interrupt the operation of the additional pump 12 as soon as the measured temperature exceeds a predetermined pump cut-off temperature threshold. This feature ensures optimum flow in the main radiator.
  • the burned gas exchanger 6 and the turbocharger exchanger 9 are disposed on a secondary portion 22 of the cooling circuit 5 connected to the remainder of the cooling circuit 5 by a portion inlet.
  • secondary 23 having a first three-way valve 24 and a secondary portion outlet 25 having a second three-way valve 26.
  • the cooling assembly 1 of the invention comprises such a secondary circuit portion 22, it is arranged that an electric pump 11 is also arranged in series with the secondary portion 22 of the circuit, or directly on this secondary portion 22 between its inlet 23 and its outlet 25 in order to force the flow of heat transfer fluid through the secondary portion of circuit 22 and in particular through the burned gas exchanger 6 and the turbocharger exchanger 9.
  • the three-way valve 24 of the inlet 23 of the secondary portion 22 has a tertiary track 23c connected with the heat transfer fluid outlet 16 of the exchanger of the crankcase 2, between the thermostat 21 and this heat transfer fluid outlet 16 so as to allow the supply of the heated portion of the secondary portion 22 via the engine casing 2 without this fluid passing through the thermostat 21.
  • This three-way valve 24 of the inlet 23 of the secondary portion 22 has another so-called secondary path 23b connected to the outlet of the radiator or radiators 3, 4, in this case at the outlet of the additional radiator 4.
  • This secondary path 23b of the three-way valve 24 is thus connected to the heat transfer fluid outlet 16 of the exchanger of the crankcase 2 via the thermostat 21 arranged on the supply line 15 connecting the fluid outlet of the heat exchanger. casing 2 at the inlets 17 of the main and additional radiators 3, 4.
  • the third and last channel of the first three-way valve 24 is called primary track 23a and is connected to the inputs of the burned gas exchangers 6 and turbocharger 9 for supplying either fluid from the additional radiator when the thermostat is open and the temperature of the heat transfer fluid is important either fluid directly from the crankcase 2 when the thermostat is closed and the temperature of the heat transfer fluid is low.
  • the three-way valve 26 of the outlet 25 of the secondary portion 22 has a tertiary track 25c connected with the heat transfer fluid outlet 16 of the exchanger of the crankcase 2 via a connecting pipe 27 distinct from the supply line 15 on which is positioned the thermostat 21.
  • This connection 27 has an adjustment 28 provided to limit the section of the connecting pipe 27 between the tertiary track 25c of the three-way valve 26 and the outlet of the casing exchanger 2.
  • the three-way valve 26 of the outlet 25 of the secondary portion 22 has a primary path 25a connected via a line to the return line 18 connecting the outlet of the main radiator 3 and / or additional 4 to a fluid inlet 20 of the exchanger of casing 2.
  • valves of the cooling assembly of FIGS. 3 and 4 may be proportional or all or nothing.
  • the second three-way valve 26 is controlled to communicate the primary path 25a with the burned gas exchangers and turbocharger.
  • the first three-way valve 24 is controlled to port the primary channels 23a and secondary 23b.
  • the primary electric pump 11 is then in operation and the calories collected at the burned gas exchanger, the valve exchanger 29 and the turbocharger exchanger 9 are then evacuated via the additional radiator 4.
  • the flow direction in the main radiator depends on the pressure difference generated by the mechanical 7 and electrical 11 pumps.
  • the second three-way valve is positioned so that the primary channel 25a is in communication with the burned gas exchangers 6 and turbocharger 9 and the first valve 24 is positioned so that the primary channels 23a and 23b are in communication.
  • the calories collected via the exchangers 6, 9 and 29 of the secondary circuit portion 22 are discharged via the additional radiator 4.
  • the primary electric pump 11 is operated or not according to the desired cooling optimum. If the primary pump 11 does not work, the flow of heat transfer fluid is distributed in the 2 radiators 3 and 4, always passing through the additional radiator and then by the burned gas exchangers 6 and turbocharger 9.
  • the flow rate of the fluid in the additional radiator 4 is lower than that could produce the primary electric pump 11, it may be interesting to activate this pump: this then increases the flow rate in the additional radiator 4 but may reduce somewhat the flow in the main radiator 3.
  • the control of the primary pump 11 can be done according to information of a measured temperature of the engine. As soon as this measured temperature exceeds a predetermined temperature threshold, it is then necessary to interrupt the operation of the primary pump 11 in order to obtain a maximum flow of fluid in the additional radiator 4.
  • the second valve 26 is arranged so that its tertiary channel 25c is in communication with the burned gas exchangers 6 and turbocharger 9 and the first valve 24 is arranged so that the tertiary channel 23 is in position. communication with the primary path 23a.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a unit (1) for cooling an internal combustion engine, comprising: a crankcase exchanger (2) designed to allow the flow of a crankcase coolant, a main radiator (3), an additional radiator (4), and a cooling circuit (5) designed to convey the coolant between the exchanger of the crankcase (2) and the radiators (3, 4). The unit (1) includes a burnt gas exchanger (6) provided with a burnt gas pipe and a coolant pipe, said burnt gas exchanger (6) being designed to convey the coolant and to perform a heat exchange between the burnt gases and the coolant. In addition, the cooling circuit (5) is designed to convey the coolant between the burnt gas exchanger (6) and the main (3) and additional (4) radiators.

Description

ENSEMBLE DE REFROIDISSEMENT D'UN MOTEUR A COMBUSTION COOLING ASSEMBLY OF A COMBUSTION ENGINE
INTERNEINTERNAL
La présente invention concerne, de façon générale, le domaine du refroidissement des moteurs à explosion.The present invention relates generally to the field of cooling of combustion engines.
Plus particulièrement, l'invention concerne un ensemble de refroidissement d'un moteur à combustion interne, l'ensemble comportant :More particularly, the invention relates to a cooling assembly of an internal combustion engine, the assembly comprising:
- un échangeur de carter moteur adapté pour permettre la circulation d'un fluide caloporteur de refroidissement d'un carter moteur ;- A crankcase exchanger adapted to allow the circulation of a coolant coolant of a crankcase;
- un radiateur principal ; un radiateur additionnel ; - un circuit de refroidissement adapté pour transporter du fluide caloporteur entre 1 'échangeur du carter moteur et les radiateurs .- a main radiator an additional radiator; a cooling circuit adapted to transport coolant between the exchanger of the crankcase and the radiators.
Afin de permettre le refroidissement de moteurs on utilise un échangeur destiné à collecter des calories dans une zone de moteur que l'on souhaite refroidir et on transporte ces calories vers un ou plusieurs radiateurs.In order to allow the cooling of motors, an exchanger is used to collect calories in a motor zone that is to be cooled and these calories are transported to one or more radiators.
C'est la raison pour laquelle de nombreux fabricants de moteurs à explosion ont développé diverses solutions visant à refroidir les moteurs.This is the reason why many engine manufacturers have developed various solutions to cool engines.
Un ensemble de refroidissement d'un moteur du type précédemment défini, est par exemple décrit dans le document brevet FR2884865 qui présente un ensemble doté d'un radiateur principal et d'un radiateur additionnel permettant d'accroitre la capacité de refroidissement du radiateur principal lors de la mise en fonctionnement du radiateur additionnel.A cooling unit of a motor of the type previously defined, for example is described in the patent document FR2884865 which has a set with a main radiator and an additional radiator for increasing the cooling capacity of the main radiator when the commissioning of the additional radiator.
Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer un ensemble de refroidissement d'un moteur permettant de moduler lors du fonctionnement du moteur l'utilisation des radiateurs en fonction de besoins de refroidissement spécifiques du moteur.In this context, the present invention aims to provide a cooling assembly of an engine for modulating during operation of the engine the use of radiators according to engine specific cooling needs.
A cette fin, l'ensemble de refroidissement de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule défini précédemment, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte un échangeur de gaz brûlés doté d'une canalisation de transport de gaz brûlés et d'une canalisation de transport de fluide caloporteur, cet échangeur de gaz brûlés étant adapté pour transporter du fluide caloporteur et réaliser un échange thermique entre des gaz brûlés et le fluide caloporteur et en ce que le circuit de refroidissement est adapté pour transporter du fluide caloporteur entre l 'échangeur de gaz brûlés et lesdits radiateurs principal et additionnel.To this end, the cooling assembly of the invention, furthermore in accordance with the generic definition given in the preamble defined above, is essentially characterized in that it comprises a burned gas exchanger with a pipe of transport of burnt gases and a heat transfer fluid transport pipe, this burned gas exchanger being adapted to transport coolant and perform a heat exchange between burnt gases and the heat transfer fluid and in that the cooling circuit is adapted for transporting heat transfer fluid between the burned gas exchanger and the said main and additional radiators.
Pour la compréhension de l'invention, il est à noter que 1 'échangeur de carter est préférentiellement un circuit de refroidissement réalisé par un passage de fluide caloporteur au travers du carter moteur.For the understanding of the invention, it should be noted that the crankcase heat exchanger is preferably a cooling circuit formed by a heat transfer fluid passage through the crankcase.
Grâce à l'invention le refroidissement du moteur peut être modulé :Thanks to the invention the cooling of the motor can be modulated:
- au niveau de la collecte de calories puisque l'on peut collecter des calories en plusieurs endroits du moteur en l'occurrence le carter moteur et une zone de circulation de gaz brûlés ;- at the level of the collection of calories since one can collect calories in several places of the engine in this case the crankcase and a burned gas circulation zone;
- au niveau de la dissipation des calories collectées puisque ces calories qui sont transportées par un même circuit de refroidissement peuvent être dissipées via le radiateur principal et/ou le radiateur additionnel.- At the level of the dissipation of the calories collected since these calories which are transported by the same cooling circuit can be dissipated via the main radiator and / or the additional radiator.
Les radiateurs principal et additionnel peuvent être simultanément reliés aux échangeurs de carter et de gaz brûlés par l'intermédiaire du circuit de refroidissement, ce qui permet de combiner les capacités de refroidissement des radiateurs pour le cas où l'on souhaiterait collecter de la chaleur simultanément au niveau des gaz brûlés et du carter moteur. De plus, grâce à l'invention, la taille du radiateur principal peut être réduite par rapport à ce qu'elle serait s'il n'y avait pas de radiateur additionnel. Cette caractéristique facilite l'intégration du radiateur principal dans le véhicule d'autant qu'il est plus aisé d'intégrer deux radiateurs de tailles modeste dans un véhicule qu'un seul radiateur de très grande taille.The main and additional radiators can be simultaneously connected to the crankcase and flue gas exchangers via the cooling circuit, This makes it possible to combine the cooling capacities of the radiators in the case where it is desired to collect heat simultaneously at the level of the flue gases and the crankcase. In addition, thanks to the invention, the size of the main radiator can be reduced compared to what it would be if there was no additional radiator. This feature facilitates the integration of the main radiator in the vehicle as it is easier to integrate two radiators of modest size in a vehicle than a single radiator very large.
Le fait d'utiliser un radiateur principal de taille modeste permet également d'en limiter son inertie thermique . Pour la compréhension de l'invention il est à noter que les gaz brûlés sont des gaz de combustion de carburant provenant d'au moins une chambre de combustion du moteur. Ces gaz brûlés sont généralement rejetés mais peuvent également être admis dans la chambre de combustion pour influencer le fonctionnement du moteur. En ce cas, la maîtrise de la température des gaz brûlés admis peut avoir une influence sur le fonctionnement du moteur. Ainsi l'invention permet de maîtriser la température de gaz brûlés devant être injectés dans la chambre de combustion. Idéalement la température des gaz brûlés est mesurée ou évaluée à l'aide d'une sonde de température placée en sortie d'échangeur de gaz brûlés. Cette sonde de température peut également être utilisée pour protéger l'ensemble de l'invention contre un risque de surchauffe. On peut par également faire en sorte que le radiateur principal possède une surface d'échange thermique supérieure à une surface d'échange thermique du radiateur additionnel et que le circuit de refroidissement comporte des actionneurs tels que des pompes et/ou des vannes et soit adapté pour adopter sélectivement une configuration série dans laquelle les radiateurs sont reliés en série et une configuration parallèle dans laquelle les radiateurs sont reliés en parallèle.The use of a main radiator of modest size also limits its thermal inertia. For the understanding of the invention it should be noted that the flue gases are fuel combustion gases from at least one combustion chamber of the engine. These flue gases are generally rejected but can also be admitted into the combustion chamber to influence the operation of the engine. In this case, controlling the temperature of the flue gases admitted can have an influence on the operation of the engine. Thus, the invention makes it possible to control the temperature of burnt gases to be injected into the combustion chamber. Ideally the temperature of the flue gas is measured or evaluated using a temperature probe placed at the outlet of burned gas exchanger. This temperature probe can also be used to protect the whole of the invention against the risk of overheating. It can also be ensured that the main radiator has a heat exchange surface greater than a heat exchange surface of the additional radiator and that the cooling circuit comprises actuators such as pumps and / or valves and adapted to selectively adopt a series configuration in which the radiators are connected in series and a parallel configuration in which the radiators are connected in parallel.
Le passage du circuit de refroidissement d'une configuration série à une configuration parallèle se fait par commande de l'un au moins desdits actionneurs.The passage of the cooling circuit from a series configuration to a parallel configuration is done by controlling at least one of said actuators.
Dans le cas où le circuit de refroidissement est en configuration série l'intégralité du fluide caloporteur circulant via le radiateur principal circule également via le radiateur additionnel. Dans cette configuration la surface d'échange thermique disponible pour permettre le refroidissement du fluide caloporteur est maximale ce qui favorise le refroidissement du moteur. A contrario, lorsque le circuit de refroidissement est en configuration parallèle une partie du fluide caloporteur circule via le radiateur principal et une autre partie distincte du fluide caloporteur circule via le radiateur additionnel. Dans ce mode de réalisation il est possible de faire varier la capacité de refroidissement offerte par le circuit de refroidissement en faisant varier la proportion de fluide caloporteur transitant par le radiateur principal et la proportion de fluide transitant par le radiateur additionnel. Ce mode de réalisation permet donc d'utiliser chaque radiateur en fonction de ses réelles capacités à évacuer la chaleur du fluide caloporteur et en fonction des besoins réels de refroidissement du moteur.In the case where the cooling circuit is in series configuration the entire heat transfer fluid flowing through the main radiator also circulates via the additional radiator. In this configuration the heat exchange surface available to allow cooling of the heat transfer fluid is maximum which promotes cooling of the engine. Conversely, when the cooling circuit is in parallel configuration part of the heat transfer fluid circulates via the main radiator and another separate portion of the heat transfer fluid circulates via the additional radiator. In this embodiment it is possible to vary the cooling capacity offered by the cooling circuit by varying the proportion of heat transfer fluid passing through the main radiator and the proportion of fluid passing through the additional radiator. This embodiment therefore makes it possible to use each radiator as a function of its real capacity to evacuate the heat of the coolant and according to the real needs for engine cooling.
Ce mode permet également d'augmenter le débit de fluide caloporteur au travers de l'échangeur de carter favorisant ainsi le refroidissement du bloc moteur.This mode also makes it possible to increase the flow of coolant through the crankcase exchanger thereby promoting cooling of the engine block.
Le fait que l'invention permette de passer d'une configuration série à une configuration parallèle par simple commande des actionneurs est particulièrement avantageux puisque l'on peut ainsi choisir à chaque instant la configuration qui est la mieux adaptée au fonctionnement de l'ensemble et du moteur. L'invention concerne également un procédé de régulation de l'ensemble de refroidissement de moteur à combustion interne.The fact that the invention makes it possible to go from a serial configuration to a parallel configuration by simple actuator control is particularly advantageous since we can choose at any time the configuration that is best suited to the operation of the assembly and the engine. The invention also relates to a method for regulating the internal combustion engine cooling assembly.
Selon ce procédé de l'invention on mesure au moins une température d'un composant dudit ensemble de refroidissement et on fait en sorte que ;According to this method of the invention, at least one temperature of a component of said cooling assembly is measured and it is ensured that;
- lorsque la température mesurée est inférieure à un niveau bas de température prédéterminé alors on commande à l'ensemble d'adopter une configuration dans laquelle une même veine de fluide caloporteur circule au travers des radiateurs principal et additionnel et au travers de l'échangeur de gaz brûlés ; etwhen the measured temperature is below a predetermined low temperature level, the assembly is then commanded to adopt a configuration in which the same heat transfer fluid stream circulates through the main and additional radiators and through the heat exchanger. burnt gas; and
- lorsque cette température mesurée est supérieure à un niveau haut de température prédéterminé alors on commande à l'ensemble d'adopter une configuration dans laquelle une veine de fluide caloporteur circule au travers de l'échangeur de carter puis est divisée en deux sous veines fluides ;when this measured temperature is greater than a predetermined high temperature level, the assembly is then commanded to adopt a configuration in which a stream of heat transfer fluid circulates through the crankcase heat exchanger and is then divided into two fluid veins ;
- l'une de ces sous veines fluides circulant au travers du radiateur principal sans transiter par le radiateur additionnel ; etone of these fluid sub-veins flowing through the main radiator without passing through the additional radiator; and
- l'autre de ces sous veines fluides circulant au travers du radiateur additionnel sans transiter par le radiateur principal.the other of these fluid sub-veins flowing through the additional radiator without passing through the main radiator.
La mesure de température du composant dudit ensemble de refroidissement est généralement effectuée sur un composant se trouvant à proximité du carter et/ou de l'échangeur de carter, de manière à ce que la température mesurée soit représentative d'une température régnant dans le bloc moteur auquel appartient le carter. Pour cela on peut faire en sorte que la température mesurée soit mesurée par un thermostat disposé en sortie de l'échangeur de carter. Un tel thermostat est décrit par la suite comme étant disposé de manière à réguler le débit de fluide caloporteur transitant entre l'échangeur de carter et les radiateurs principal et additionnel. Dans ce dernier cas, c'est le thermostat qui commande l'ensemble et fait qu'il adopte l'une ou l'autre des configurations.The temperature measurement of the component of said cooling assembly is generally performed on a component located near the crankcase and / or the crankcase heat exchanger, so that the temperature measured is representative of a temperature in the engine block to which the housing belongs. For this we can ensure that the measured temperature is measured by a thermostat disposed at the outlet of the crankcase heat exchanger. Such a thermostat is subsequently described as being arranged so as to regulate the flow of heat transfer fluid passing between the crankcase heat exchanger and the main and additional radiators. In the latter case, it is the thermostat that controls the set and makes it adopt one or other of the configurations.
Selon ce procédé, lorsque la température mesurée est faible, c'est-à-dire inférieure au niveau bas de température prédéterminé, on fait en sorte de refroidir les gaz brûlés en reliant en série l'échangeur de gaz brûlés où circulent des gaz recirculés avec les radiateurs principal et additionnel. Il en résulte une diminution des émissions polluantes du moteur.According to this method, when the measured temperature is low, that is to say lower than the predetermined low temperature level, it is arranged to cool the flue gases by connecting in series the exchanger of burnt gas where recirculated gases circulate. with the main and additional radiators. This results in a reduction of polluting emissions of the engine.
Le refroidissement du bloc moteur est ainsi réduit afin qu'il puisse monter en température plus rapidement.The cooling of the engine block is thus reduced so that it can rise in temperature more quickly.
Alternativement, lorsque la température mesurée est élevée, c'est-à-dire supérieure au niveau haut de température prédéterminé on fait en sorte que le fluide caloporteur circule au travers de l'échangeur de carter avant de transiter par les radiateurs principal et additionnel ce qui permet ainsi un refroidissement du bloc moteur, et évite une dégradation des huiles moteur par surchauffe, ce qui est avantageux d'un point de vu consommation. Dans cette dernière configuration, les radiateurs principal et additionnel, ne sont plus reliés en série mais sont reliés en parallèle. Dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, lorsque la température mesurée est inférieure au niveau bas de température prédéterminé, on fait alors en sorte que ladite même veine de fluide caloporteur qui circule au travers des radiateurs principal, additionnel et au travers l'échangeur de gaz brûlés ne circule pas au travers de l'échangeur moteur.Alternatively, when the measured temperature is high, that is to say higher than the predetermined high temperature level is made so that the coolant flows through the housing heat exchanger before passing through the main radiator and additional this which thus allows cooling of the engine block, and avoids a degradation of the engine oils by overheating, which is advantageous from a consumption point of view. In this latter configuration, the main and additional radiators are no longer connected in series but are connected in parallel. In a preferred embodiment of the invention, when the measured temperature is lower than the predetermined low temperature level, it is then done so that said same heat transfer fluid stream that circulates through the radiators main, additional and through the burned gas exchanger does not flow through the engine exchanger.
Ce mode de réalisation favorise le réchauffement du carter moteur lorsque le bloc moteur auquel il appartient est froid ce qui augmente le rendement du moteur et réduit donc sa consommation au démarrage.This embodiment promotes heating of the crankcase when the engine block to which it belongs is cold which increases the efficiency of the engine and thus reduces its consumption at startup.
On peut également faire en sorte que l'ensemble de l'invention comporte des actionneurs adaptés pour moduler indépendamment chaque débit de fluide caloporteur circulant dans chacun des échangeurs.It can also be ensured that the assembly of the invention comprises actuators adapted to independently modulate each flow of heat transfer fluid circulating in each of the exchangers.
On peut également faire en sorte que le circuit de refroidissement comporte une pompe de fluide caloporteur dite mécanique montée en série avec ledit échangeur de carter moteur pour y forcer une circulation de fluide caloporteur .It can also be ensured that the cooling circuit comprises a so-called mechanical heat transfer fluid pump connected in series with said crankcase exchanger to force a circulation of coolant.
Cette pompe mécanique possède un moyen d'entraînement de pompe en prise avec un élément mobile du moteur ainsi la pompe mécanique est actionnée mécaniquement par l'élément mobile du moteur et le débit de fluide caloporteur qu'elle génère dans le carter moteur est proportionnel au régime moteur .This mechanical pump has a pump drive means in engagement with a movable element of the engine so that the mechanical pump is actuated mechanically by the movable element of the engine and the coolant flow that it generates in the crankcase is proportional to the engine speed .
On peut également faire en sorte que l'ensemble de l'invention comporte un échangeur d'injecteur adapté pour permettre la circulation de fluide caloporteur autour d'un injecteur de carburant du moteur, l'échangeur d'injecteur étant relié au circuit de refroidissement de manière à permettre le transport de fluide caloporteur entre l'échangeur d'injecteur et lesdits radiateurs principal et additionnel .It can also be ensured that the assembly of the invention comprises an injector exchanger adapted to allow the circulation of coolant around a fuel injector of the engine, the injector exchanger being connected to the cooling circuit in order to allow the transport of heat transfer fluid between the injector exchanger and said main and additional radiators.
Pour la compréhension de l'invention, il est à noter que l'échangeur d'injecteur est préférentiellement un circuit de refroidissement réalisé par un passage de fluide caloporteur au travers du corps du support de l' injecteur.For the understanding of the invention, it should be noted that the injector exchanger is preferably a cooling circuit formed by a passage of heat transfer fluid through the body of the support of the injector.
Ce mode de réalisation permet de refroidir un injecteur de carburant sans avoir recours à un radiateur spécifique à cet injecteur. La fonction de refroidissement d'un injecteur de carburant est utilisé principalement pour un injecteur de carburant disposé à l'échappement du moteur, afin d'y injecter du carburant en direction d'un filtre à particules. On peut également faire en sorte que l'ensemble de refroidissement de l'invention comporte un échangeur de turbocompresseur adapté pour permettre la circulation de fluide caloporteur autour d'au moins une partie d'un turbocompresseur du moteur, l'échangeur de turbocompresseur étant relié au circuit de refroidissement de manière à permettre le transport de fluide caloporteur entre l'échangeur de turbocompresseur et lesdits radiateurs principal et additionnel.This embodiment makes it possible to cool a fuel injector without resorting to a radiator specific to this injector. The cooling function of a fuel injector is used primarily for a fuel injector disposed at the engine exhaust, in order to inject fuel therein to a particulate filter. It can also be ensured that the cooling assembly of the invention comprises a turbocharger exchanger adapted to allow the circulation of coolant around at least a portion of a turbocharger of the engine, the turbocharger exchanger being connected to the cooling circuit so as to allow the transport of heat transfer fluid between the turbocharger exchanger and said main and additional radiators.
Pour la compréhension de l'invention, il est à noter que l'échangeur de turbocompresseur est préférentiellement un circuit de refroidissement réalisé par un passage de fluide caloporteur au travers du carter de turbocompresseur .For the understanding of the invention, it should be noted that the turbocharger exchanger is preferably a cooling circuit formed by a heat transfer fluid passage through the turbocharger housing.
Ce mode de réalisation permet de refroidir une partie de turbocompresseur sans avoir recours à un radiateur spécifique au turbocompresseur.This embodiment makes it possible to cool a portion of turbocharger without resorting to a specific radiator turbocharger.
On peut également faire en sorte que l'ensemble de l'invention comporte un aérotherme relié au circuit de refroidissement de manière à permettre le transport de fluide caloporteur entre l'aérotherme et lesdits échangeurs .It can also be ensured that the assembly of the invention comprises a heater connected to the circuit of cooling so as to allow the transport of heat transfer fluid between the heater and said exchangers.
On peut également faire en sorte que le circuit de refroidissement soit adapté pour adopter une configuration dans laquelle l'ensemble des échangeurs sont reliés hydrauliquement audits radiateurs principal et additionnel.It is also possible to ensure that the cooling circuit is adapted to adopt a configuration in which all the exchangers are hydraulically connected to the main and additional radiators.
On peut également faire en sorte que l'ensemble de l'invention comporte une pompe électrique primaire reliée directement en série à l'échangeur de turbocompresseur de manière à forcer la circulation de fluide caloporteur entre l'échangeur de turbocompresseur et lesdits radiateurs principal et additionnel.It can also be ensured that the assembly of the invention comprises a primary electric pump connected directly in series to the turbocharger exchanger so as to force the circulation of heat transfer fluid between the turbocharger exchanger and said main and additional radiators. .
Le terme relié directement définit une liaison réalisée par une conduite ne comportant pas de déviation entre les objets reliés. Ainsi la liaison directe entre la pompe électrique primaire et l'échangeur est réalisée par une conduite sans déviations.The directly connected term defines a link made by a line without deviation between the connected objects. Thus the direct connection between the primary electric pump and the exchanger is achieved by a pipe without deviations.
Cette pompe électrique permet de forcer la circulation de fluide caloporteur indépendamment du régime moteur contrairement au flux puisé par la pompe mécanique qui est proportionnel au régime. Cette pompe électrique peut ainsi être utilisée y compris lorsque le moteur est à l 'arrêt . On peut également faire en sorte que l'ensemble de l'invention comporte une pompe électrique additionnelle reliée directement et en série au radiateur additionnel de manière y forcer la circulation de fluide caloporteur.This electric pump makes it possible to force the circulation of heat transfer fluid independently of the engine speed, unlike the flow pulsed by the mechanical pump, which is proportional to the speed. This electric pump can be used even when the engine is stopped. It can also be ensured that the assembly of the invention comprises an additional electric pump connected directly and in series with the additional radiator so as to force the circulation of heat transfer fluid.
Ce mode de réalisation permet la circulation de fluide caloporteur dans le radiateur additionnel alors que le moteur ne fonctionne pas. Ce mode de réalisation peut être également utilisé lorsque les radiateurs principal et additionnel sont montés en parallèle, dans ce cas le fait d'avoir une pompe additionnelle reliée directement et en série avec le radiateur additionnel permet de contrôler la proportion de fluide du circuit de refroidissement qui transite dans le radiateur additionnel. En effet plus le débit forcé par la pompe additionnelle est important et plus la proportion de fluide transitant par le radiateur additionnel est importante par rapport à la proportion transitant par le radiateur principal.This embodiment allows the circulation of heat transfer fluid in the additional radiator while the engine does not work. This embodiment can also be used when the main and additional radiators are connected in parallel, in this case the fact to have an additional pump connected directly and in series with the additional radiator makes it possible to control the proportion of fluid of the cooling circuit which passes through the additional radiator. In fact, the higher the flow rate forced by the additional pump, the greater the proportion of fluid passing through the additional radiator relative to the proportion passing through the main radiator.
On peut également faire en sorte que le circuit de refroidissement comporte une portion de collecte de chaleur sur laquelle sont reliés les différents échangeurs et une portion de refroidissement sur laquelle sont reliés les différents radiateurs, ces portions de collecte et de refroidissement étant reliées entre elles par une conduite d'alimentation reliant une sortie de fluide de l'échangeur de carter à des entrées des radiateurs principal et additionnel et par une conduite de retour reliant des sorties des radiateurs principal et additionnel à une entrée de fluide de l'échangeur de carter, l'ensemble comportant en outre un thermostat disposé sur la conduite d'alimentation de manière à réguler le débit de fluide caloporteur transitant entre l'échangeur de carter et les radiateurs principal et additionnel en fonction de la température de ce fluide. Ce thermostat est adapté pour réguler le débit de fluide caloporteur transitant entre l'échangeur de carter et les radiateurs principal et additionnel en fonction de la température de ce fluide.It can also be ensured that the cooling circuit comprises a heat-collecting portion to which the different heat exchangers are connected and a cooling portion to which the different radiators are connected, these collection and cooling portions being interconnected by each other. a supply line connecting a fluid outlet of the crankcase heat exchanger to inputs of the main and additional radiators and a return line connecting outputs of the main and additional radiators to a fluid inlet of the crankcase heat exchanger, the assembly further comprising a thermostat disposed on the supply pipe so as to regulate the flow of heat transfer fluid passing between the crankcase heat exchanger and the main and additional radiators as a function of the temperature of this fluid. This thermostat is adapted to regulate the flow of heat transfer fluid passing between the crankcase heat exchanger and the main and additional radiators as a function of the temperature of this fluid.
La conduite de retour permet le retour de fluide caloporteur vers la pompe mécanique après que ce fluide ait transité par l'un et/ou l'autre des radiateurs principal/additionnel. Cette conduite de retour est telle que l'intégralité du fluide caloporteur transitant par les radiateurs peut être renvoyée vers l'échangeur de carter en transitant par cette seule conduite de retour.The return line allows the return of heat transfer fluid to the mechanical pump after this fluid has passed through one and / or other of the radiators main / additional. This return pipe is such that all the heat transfer fluid passing through the radiators can be returned to the crankcase exchanger by passing through this single return line.
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 figures 1 représente un schéma hydraulique d'un premier mode de réalisation de l'ensemble de l'invention ; la figure 2 représente une vue en trois dimensions d'un moteur à combustion équipé de l'ensemble de refroidissement de la figure 1 ; la figure 3 représente un schémas hydraulique d'un second mode de réalisation de l'ensemble de l'invention, la figure 4 représente une vue en trois dimensions d'un moteur à combustion équipé de l'ensemble de refroidissement de la figure 3.Other features and advantages of the invention will emerge clearly from the description which is given below, by way of indication and in no way limiting, with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 represents a hydraulic diagram of a first embodiment of the whole of the invention; Figure 2 shows a three-dimensional view of a combustion engine equipped with the cooling assembly of Figure 1; FIG. 3 represents a hydraulic diagram of a second embodiment of the assembly of the invention, FIG. 4 represents a three-dimensional view of a combustion engine equipped with the cooling assembly of FIG. 3.
Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un ensemble de refroidissement d'un moteur à combustion interne . Selon les premier et second modes de réalisations présentés sur les figures 1 à 4, l'ensemble de l'invention comporte plusieurs échangeurs adaptés pour collecter de la chaleur sur différents éléments constitutifs du moteur et transférer cette chaleur collectée grâce à un fluide caloporteur.As previously announced, the invention relates to a cooling assembly of an internal combustion engine. According to the first and second embodiments shown in Figures 1 to 4, the assembly of the invention comprises a plurality of heat exchangers adapted to collect heat on different components of the engine and transfer the heat collected through a heat transfer fluid.
En l'occurrence l'échangeur de carter moteur 2 est formé un passage dans le carter moteur pour refroidir ce dernier .In this case the crankcase exchanger 2 is formed a passage in the crankcase to cool the latter.
L'échangeur de gaz brûlés 6 est adapté pour collecter de la chaleur provenant de gaz brûlés circulant en l'occurrence via un circuit de réadmission de gaz brûlés vers des chambres de combustion du moteur. Cet échangeur permet ainsi une maîtrise de la température de gaz brûlés recirculés .The burned gas exchanger 6 is adapted to collect heat from flue gases circulating in this case via a burned gas readmission circuit to combustion chambers of the engine. This exchanger thus allows control of the temperature of recirculated flue gas.
L'échangeur d'injecteur 8 est disposé autour d'un injecteur de carburant placé à l'échappement, cet échangeur qui est préférentiellement un canal pratiqué dans le support de 1 'injecteur a pour but d'éviter une surchauffe de 1 'injecteur liée à la circulation de gaz brûlés à proximité de l'injecteur.The injector exchanger 8 is arranged around a fuel injector placed at the exhaust, this exchanger which is preferably a channel formed in the support of the injector is intended to prevent overheating of the injector connected to the flue gas circulation near the injector.
L'échangeur de turbocompresseur 9 est adapté pour collecter de la chaleur au niveau du turbocompresseur et ainsi éviter sa détérioration.The turbocharger exchanger 9 is adapted to collect heat at the turbocharger and thus prevent its deterioration.
Toujours en références aux figures 1 à 4 l'ensemble de l'invention comporte également des radiateurs principalStill with reference to FIGS. 1 to 4, the assembly of the invention also includes main radiators.
3 et additionnel 4 ainsi qu'un aérotherme 10 reliés au à un circuit de refroidissement 5 auquel sont couplés lesdits échangeurs .3 and additional 4 and a heater 10 connected to a cooling circuit 5 to which are coupled said exchangers.
Les radiateurs 3, 4 et l 'aérotherme 10 sont disposés pour évacuer de la chaleur du fluide caloporteur transporté via le circuit de refroidissement 5. Une pompe mécanique 7 est disposée en série avec une entrée 20 de l'échangeur de carter moteur 2 pour y forcer le fluide caloporteur du circuit de refroidissement 5.The radiators 3, 4 and the heater 10 are arranged to remove heat from the coolant transported via the cooling circuit 5. A mechanical pump 7 is arranged in series with an inlet 20 of the crankcase exchanger 2 for force the heat transfer fluid of the cooling circuit 5.
Cette pompe mécanique 7 est actionnée mécaniquement par rotation du moteur à explosion. Une pompe électrique primaire 11 est également reliée en série avec l'échangeur de turbo compresseur 9 afin d'y forcer la circulation de fluide caloporteur transporté par le circuit de refroidissement 5.This mechanical pump 7 is mechanically actuated by rotation of the combustion engine. A primary electric pump 11 is also connected in series with the turbo compressor exchanger 9 in order to force the circulation of coolant transported by the cooling circuit 5.
En référence au seul mode de réalisation des figures 1 et 2 une pompe électrique additionnelle 12 est branchée en série avec l'échangeur de gaz brûlés afin d'y forcer la circulation de fluide caloporteur transporté par le circuit de refroidissement 5. II est à noter que la pompe électrique additionnelle 12 peut être remplacée par une seule et même pompe primaire si les échangeurs de turbocompresseur et de gaz brûlés sont montés en parallèle l'un par rapport à l'autre et sont chacun relié à la pompe primaire comme c'est le cas sur les figures 3 et 4.With reference to the only embodiment of FIGS. 1 and 2, an additional electric pump 12 is connected in series with the burned gas exchanger in order to force the circulation of coolant transported by the cooling circuit 5. It should be noted that the additional electric pump 12 can be replaced by one and the same primary pump if the turbocharger and flue gas exchangers are connected in parallel with each other and are each connected to the primary pump. as is the case in Figures 3 and 4.
Dans l'un ou l'autre des modes de réalisation de l'invention chacune des pompes électriques 11 et 12 est choisie pour laisser passer librement le fluide caloporteur au travers de la pompe électrique lorsque celle-ci ne fonctionne pas.In one or other of the embodiments of the invention, each of the electric pumps 11 and 12 is chosen to allow the heat transfer fluid to pass freely through the electric pump when the latter is not working.
Un thermostat visible sur les figures 1 à 4 est disposé sur une conduite d'alimentation 15 reliant l'échangeur de carter 2 aux radiateurs 3 et 4. Ce thermostat 21 a pour fonction de contrôler le débit de fluide caloporteur transitant de l'échangeur de carter 2 vers les radiateurs 3, 4 via la conduite d'alimentation 15. Ce débit est contrôlé par le thermostat 21 en fonction de la température du fluide chauffé par l'échangeur de carter 2. Ainsi le fluide caloporteur provenant de l'échangeur de carter 2 transite vers les radiateurs uniquement lorsque la température est supérieure au seuil prédéterminé généralement égal à 9O0C.A thermostat visible in FIGS. 1 to 4 is disposed on a supply pipe 15 connecting the crankcase heat exchanger 2 to the radiators 3 and 4. The function of this thermostat 21 is to control the flow of heat transfer fluid passing through the heat exchanger. casing 2 to the radiators 3, 4 via the supply line 15. This flow rate is controlled by the thermostat 21 as a function of the temperature of the fluid heated by the casing exchanger 2. Thus the heat transfer fluid from the heat exchanger casing 2 transits to the radiators only when the temperature is greater than the predetermined threshold generally equal to 9O 0 C.
L'ensemble de l'invention des figures 1 à 4 comporte également un vase d'expansion B destiné à maintenir une pression minimale de fluide caloporteur sur l'ensemble du circuit de refroidissement 5.The assembly of the invention of FIGS. 1 to 4 also comprises an expansion vessel B intended to maintain a minimum coolant pressure on the entire cooling circuit 5.
L'ensemble de l'invention comporte également un échangeur de boite à vitesse EBV relié au circuit de refroidissement pour y évacuer de la chaleur produite par une boite à vitesses du moteur et un échangeur huile moteur EMO relié au circuit de refroidissement 5 pour y évacuer de la chaleur produite au niveau du carter d'huile moteur. Un échangeur de vanne 29 peut également être utilisé pour dissiper de la chaleur produite au niveau de la vanne 29 qui est la vanne autorisant ou non le transit de gaz brûlés vers les chambres de combustion du moteur. Cet échangeur de vanne est préférentiellement réalisé par un passage dans le corps de la vanne 29 pour y faire circuler un fluide caloporteur.The assembly of the invention also comprises an EBV gear box heat exchanger connected to the cooling circuit to evacuate heat produced by a gearbox of the engine and an EMO engine oil exchanger connected to the cooling circuit 5 to evacuate the heat produced at the engine oil sump. A valve exchanger 29 may also be used to dissipate heat generated at the valve 29 which is the valve allowing or not the transit of burnt gases to the combustion chambers of the engine. This valve exchanger is preferably made by passing through the body of the valve 29 to circulate a heat transfer fluid.
Ces deux dernier échangeurs de vanne (EBV) et EMO sont disposés en parallèle de la conduite de retour 18 de fluide caloporteur ayant transité par l'un au moins des radiateurs .These two last valve exchangers (EBV) and EMO are arranged in parallel with the return line 18 of heat transfer fluid having passed through at least one of the radiators.
Cette conduite de retour 18 est reliée à une entrée 20 de l 'échangeur de carter 2 pour permettre un retour de fluide refroidi.This return line 18 is connected to an inlet 20 of the casing exchanger 2 to allow cooled fluid return.
Le vase d'expansion B possède une entrée haute de fluide qui est reliée à la sortie 16 de l 'échangeur de carter 2 et une sortie basse reliée à la conduite de retour 18 au niveau de la pompe mécanique 7. Cette disposition du vase d'expansion B permet de s'assurer que le circuit 5 est toujours alimenté en fluide caloporteur exempt de bulles d'air ce qui favorise le rendement global du circuit de refroidissement .The expansion vessel B has a high fluid inlet which is connected to the outlet 16 of the crankcase heat exchanger 2 and a low outlet connected to the return pipe 18 at the mechanical pump 7. This arrangement of the vessel of Expansion B makes it possible to ensure that the circuit 5 is always supplied with heat-exchange fluid free of air bubbles, which favors the overall efficiency of the cooling circuit.
L'aérotherme 10 qui est disposé dans l'habitacle du véhicule pour y assurer le chauffage est quant à lui relié d'une part à la sortie 16 de l 'échangeur de carter 2 soit directement via une conduite (comme représenté sur les figures 1 et 2) soit par l'intermédiaire d'une conduite dotée d'un ajutage 28 (comme représenté sur les figures 3 et 4) et d'autre part à l'entrée 20 de l 'échangeur de carter 2 via la pompe mécanique 7. De même l'échangeur d'injecteur supplémentaire 8 est relié d'une part à la sortie 16 de l'échangeur de carter 2 :The heater 10 which is arranged in the cabin of the vehicle to provide heating is connected on the one hand to the outlet 16 of the casing exchanger 2 or directly via a pipe (as shown in Figures 1 and 2) either via a pipe with a nozzle 28 (as shown in FIGS. 3 and 4) and secondly at the inlet 20 of the shell exchanger 2 via the mechanical pump 7 . Similarly, the additional injector exchanger 8 is connected on the one hand to the outlet 16 of the casing exchanger 2:
- soit via l'échangeur de turbocompresseur 9 et la pompe électrique 11 comme sur les figures 1 et 2 ;- either via the turbocharger exchanger 9 and the electric pump 11 as in Figures 1 and 2;
- soit via un ajutage 28 comme sur les figures 3 et 4 et d'autre part à l'entrée de l'échangeur de carter 2 via la pompe mécanique 7.- Or via a nozzle 28 as in Figures 3 and 4 and secondly at the inlet of the casing exchanger 2 via the mechanical pump 7.
Dans le mode de réalisation particulier des figures 1 et 2 l'échangeur de turbocompresseur 9 est disposé en série avec l'échangeur d'injecteur 8 et la pompe électrique primaire 11, ces échangeurs de turbocompresseur 9 et d'injecteur 8 et la pompe électrique primaire 11 formant ainsi une ligne dont une extrémité est reliée à l'entrée de l'échangeur de carter 2 et dont l'autre extrémité est reliée à la sortie de l'échangeur de carter.In the particular embodiment of FIGS. 1 and 2, the turbocharger exchanger 9 is arranged in series with the injector exchanger 8 and the primary electric pump 11, these turbocharger 9 and injector exchangers 8 and the electric pump. primary 11 thus forming a line whose one end is connected to the inlet of the casing exchanger 2 and whose other end is connected to the outlet of the casing exchanger.
Lorsque le moteur fonctionne le fluide caloporteur est pompé par la pompe mécanique 7 de l'entrée 20 vers la sortie 16 de l'échangeur de carter 2 et a tendance à s'écouler au travers de la ligne comprenant la pompe électrique primaire 11 en allant de l'extrémité de ligne liée à la sortie 16 vers l'extrémité de ligne liée à l'entrée 20.When the engine is operating, the heat transfer fluid is pumped by the mechanical pump 7 from the inlet 20 to the outlet 16 of the casing exchanger 2 and has a tendency to flow through the line comprising the primary electric pump 11 while going from the line end linked to the output 16 towards the line end linked to the input 20.
La pompe primaire 11 est alors à l'arrêt de manière à laisser s'écouler librement le fluide caloporteur au travers de cette ligne.The primary pump 11 is then stopped so as to let the heat transfer fluid flow freely through this line.
A contrario, lorsque le moteur est à l'arrêt, la pompe mécanique 7 n'est plus entraînée par le moteur et ne fonctionne donc pas, la pompe électrique primaire 11 est alors actionnée électriquement de manière à forcer la circulation de fluide caloporteur au travers de la ligne dans un sens opposé au sens de circulation du fluide avec le moteur en fonctionnement. Pour réaliser cette fonction de circulation de fluide caloporteur au travers de l'échangeur d'injecteur 8 et/ou de l'échangeur de turbocompresseur 9 vers l'aérotherme 10 et/ou vers l'échangeur de carter 2 on fait en sorte de positionner la pompe primaire 11 de manière à ce que le flux qu'elle génère soit orienté en direction de la sortie 16 de l'échangeur de carter et non de l'entrée 20 de l'échangeur de carter 2.Conversely, when the engine is stopped, the mechanical pump 7 is no longer driven by the motor and therefore does not work, the primary electric pump 11 is then actuated electrically so as to force the circulation of heat transfer fluid through the line in a direction opposite to the direction of circulation of the fluid with the engine in operation. To perform this heat transfer fluid circulation function through the injector exchanger 8 and / or the turbocharger exchanger 9 to the heater 10 and / or to the casing exchanger 2 is made to position the primary pump 11 so that the flow it generates is oriented toward the outlet 16 of the crankcase heat exchanger and not the inlet 20 of the crankcase heat exchanger 2.
Dans ce même mode de réalisation si le moteur est chaud et que le thermostat 21 laisse circuler le fluide la pompe primaire 11 aura donc tendance à forcer la circulation de fluide au travers de la conduite d'alimentation 15 et des radiateurs principal 3 et additionnel 4 augmentant ainsi la capacité de refroidissement du moteur alors que celui-ci est toujours à l 'arrêt .In this same embodiment, if the engine is hot and the thermostat 21 circulates the fluid the primary pump 11 will therefore tend to force the flow of fluid through the supply line 15 and the main radiator 3 and additional 4 thus increasing the cooling capacity of the engine while it is still at a standstill.
Dans ce même mode de réalisation des figures 1 et 2 les radiateurs principal 3 et additionnel 4 sont montés en parallèle et ont leurs entrées respectives 17 reliées au thermostat de la conduite d'alimentation 15. La pompe électrique additionnelle 12 est disposée entre la sortie 19 du radiateur additionnel 4 et une entrée de l'échangeur de gaz brûlés 6. L'échangeur de gaz brûlés 6 est relié par sa sortie à la conduite de retour de carburant 18 et par conséquent à la sortie 19 de l'échangeur principal.In this same embodiment of Figures 1 and 2 the main radiator 3 and additional 4 are connected in parallel and have their respective inputs 17 connected to the thermostat of the supply line 15. The additional electric pump 12 is disposed between the outlet 19 of the additional radiator 4 and an inlet of the burned gas exchanger 6. The burned gas exchanger 6 is connected by its output to the fuel return line 18 and consequently to the outlet 19 of the main exchanger.
Ainsi lorsque le moteur, en fonctionnement ou non, est trop chaud le thermostat permet le passage de fluide caloporteur de l'échangeur de carter 2 vers les entrées des radiateurs 17 et le fluide revient alors vers les échangeurs d'injecteur 8 et de carter 2 ainsi que vers l'aérotherme 10 via la conduite de retour 18. La pompe électrique secondaire 12 est alors actionnée si l'on souhaite accélérer le flux de fluide caloporteur transitant via le radiateur additionnel 4.Thus when the engine, in operation or not, is too hot the thermostat allows the passage of heat transfer fluid from the casing exchanger 2 to the radiator inlets 17 and the fluid then returns to the injector exchanger 8 and housing 2 as well as to the heater 10 via the return line 18. The secondary electric pump 12 is then actuated if it is desired to accelerate the flow of coolant passing through the additional radiator 4.
Pour permettre cette fonction, la pompe électrique additionnelle 12 est orientée de manière à créer un flux de fluide caloporteur au travers du radiateur additionnel 4 de la conduite d'alimentation 15 vers la conduite de retourTo enable this function, the additional electric pump 12 is oriented so as to create a flow of coolant through the additional radiator 4 of the supply line 15 to the return line
18.18.
En général, lorsque le thermostat est partiellement ouvert on fait en sorte que la pompe additionnelle 12 soit en fonctionnement car elle crée une circulation de fluide en boucle entre le radiateur additionnel 2 et l'échangeur de gaz brûlés 6. Dans ce cas le sens du débit de fluide dans le radiateur principal 3 dépend de la différence de pression créée par les pompes électriques additionnelle 12 et mécanique 7.In general, when the thermostat is partially open, it is made sure that the additional pump 12 is in operation because it creates a circulation of fluid in a loop between the additional radiator 2 and the burned gas exchanger 6. In this case the direction of the fluid flow in the main radiator 3 depends on the pressure difference created by the additional electric pumps 12 and mechanical 7.
Lorsque le moteur fonctionne mais que le thermostat est fermé, c'est-à-dire à froid ou au démarrage, avec une température de fluide caloporteur à l'endroit du thermostat inférieure à 9O0C, on fait en sorte que la pompe électrique additionnelle 12 fonctionne et que la pompe électrique primaire 11 ne fonctionne pas. Le refroidissement des gaz brûlés est alors important car le fluide caloporteur circule en boucle au travers des radiateurs principal 3 et additionnel 4, la température du fluide circulant par l'échangeur de gaz brûlés est alors inférieure à 5O0C.When the engine is running but the thermostat is closed, that is to say cold or start, with a coolant temperature at the thermostat below 9O 0 C, it is made that the electric pump additional 12 operates and the primary electric pump 11 does not work. The cooling of the flue gases is then important because the coolant circulates in a loop through the main radiator 3 and additional 4, the temperature of the fluid flowing through the exchanger of burned gas is then less than 50 ° C.
Dans tous les cas de fonctionnement de l'ensemble des figures 1 et 2 la pompe électrique primaire 11 est toujours arrêtée lorsque le moteur est en fonctionnement et peut être mise en fonctionnement uniquement lorsque le moteur ne fonctionne pas.In all cases of operation of all of Figures 1 and 2 the primary electric pump 11 is always stopped when the engine is in operation and can be operated only when the engine is not running.
Si le débit dans le radiateur additionnel 4 est inférieur au débit que pourrait fournir la pompe électrique additionnelle 12, il peut être intéressant d'actionner cette dernière afin d'augmenter le débit dans le radiateur additionnel, mais une telle action peut entraîner une réduction du débit dans le radiateur principal. Le pilotage de la pompe additionnel 12 peut être commandé en fonction d'une température mesurée et d'un seuil de température de déclenchement de la pompe prédéterminé .If the flow rate in the additional radiator 4 is less than the flow rate that could be provided by the electric pump additional 12, it may be interesting to operate the latter to increase the flow in the additional radiator, but such action can cause a reduction in flow in the main radiator. The control of the additional pump 12 can be controlled according to a measured temperature and a trigger temperature threshold of the predetermined pump.
Une unité électronique de pilotage peut être prévue à cet effet . Cette unité peut être prévue pour interrompre le fonctionnement de la pompe additionnelle 12 dès que la température mesurée dépasse un seuil de température de coupure de pompe près déterminé. Cette caractéristique permet de s'assurer un débit optimum dans le radiateur principal.An electronic control unit can be provided for this purpose. This unit may be provided to interrupt the operation of the additional pump 12 as soon as the measured temperature exceeds a predetermined pump cut-off temperature threshold. This feature ensures optimum flow in the main radiator.
Dans le seul mode de réalisation des figures 3 et 4 l'échangeur de gaz brûlés 6 et l'échangeur de turbocompresseur 9 sont disposés sur une portion secondaire 22 du circuit de refroidissement 5 reliée au reste du circuit de refroidissement 5 par une entrée de portion secondaire 23 dotée d'une première vanne trois voies 24 et par une sortie de portion secondaire 25 dotée d'une seconde vanne trois voies 26.In the only embodiment of FIGS. 3 and 4, the burned gas exchanger 6 and the turbocharger exchanger 9 are disposed on a secondary portion 22 of the cooling circuit 5 connected to the remainder of the cooling circuit 5 by a portion inlet. secondary 23 having a first three-way valve 24 and a secondary portion outlet 25 having a second three-way valve 26.
Préférentiellement dans ce mode de réalisation où l'ensemble de refroidissement 1 de l'invention comporte une telle portion secondaire de circuit 22, on fait en sorte qu'une pompe électrique 11 soit également disposée en série avec la portion secondaire 22 de circuit, ou directement sur cette portion secondaire 22 entre son entrée 23 et sa sortie 25 afin de forcer le flux de fluide caloporteur au travers de la portion secondaire de circuit 22 et notamment au travers de l'échangeur de gaz brûlés 6 et de l'échangeur de turbocompresseur 9. La vanne trois voies 24 de l'entrée 23 de portion secondaire 22 possède une voie tertiaire 23c reliée avec la sortie de fluide caloporteur 16 de l'échangeur du carter moteur 2, entre le thermostat 21 et cette sortie de fluide caloporteur 16 de manière à permettre l'alimentation de la portion secondaire 22 en fluide chauffé par l'intermédiaire du carter moteur 2 sans que ce fluide ne passe par le thermostat 21.Preferably in this embodiment where the cooling assembly 1 of the invention comprises such a secondary circuit portion 22, it is arranged that an electric pump 11 is also arranged in series with the secondary portion 22 of the circuit, or directly on this secondary portion 22 between its inlet 23 and its outlet 25 in order to force the flow of heat transfer fluid through the secondary portion of circuit 22 and in particular through the burned gas exchanger 6 and the turbocharger exchanger 9. The three-way valve 24 of the inlet 23 of the secondary portion 22 has a tertiary track 23c connected with the heat transfer fluid outlet 16 of the exchanger of the crankcase 2, between the thermostat 21 and this heat transfer fluid outlet 16 so as to allow the supply of the heated portion of the secondary portion 22 via the engine casing 2 without this fluid passing through the thermostat 21.
Cette vanne trois voies 24 de l'entrée 23 de portion secondaire 22 possède une autre voie dite voie secondaire 23b reliée à la sortie du ou des radiateurs 3, 4, en l'occurrence à la sortie du radiateur additionnel 4.This three-way valve 24 of the inlet 23 of the secondary portion 22 has another so-called secondary path 23b connected to the outlet of the radiator or radiators 3, 4, in this case at the outlet of the additional radiator 4.
Cette voie secondaire 23b de la vanne trois voies 24 est donc reliée à la sortie 16 de fluide caloporteur de l'échangeur du carter moteur 2 via le thermostat 21 disposé sur la conduite d'alimentation 15 reliant la sortie de fluide de l'échangeur de carter 2 aux entrées 17 des radiateurs principal et additionnel 3, 4.This secondary path 23b of the three-way valve 24 is thus connected to the heat transfer fluid outlet 16 of the exchanger of the crankcase 2 via the thermostat 21 arranged on the supply line 15 connecting the fluid outlet of the heat exchanger. casing 2 at the inlets 17 of the main and additional radiators 3, 4.
La troisième et dernière voie de la première vanne trois voies 24 est appelée voie primaire 23a et est reliée aux entrées des échangeurs de gaz brûlés 6 et de turbocompresseur 9 pour les alimenter soit en fluide provenant du radiateur additionnel lorsque le thermostat est ouvert et que la température du fluide caloporteur est importante soit en fluide provenant directement du carter moteur 2 lorsque le thermostat est fermé et que la température du fluide caloporteur est faible.The third and last channel of the first three-way valve 24 is called primary track 23a and is connected to the inputs of the burned gas exchangers 6 and turbocharger 9 for supplying either fluid from the additional radiator when the thermostat is open and the temperature of the heat transfer fluid is important either fluid directly from the crankcase 2 when the thermostat is closed and the temperature of the heat transfer fluid is low.
La vanne trois voies 26 de la sortie 25 de portion secondaire 22 possède une voie tertiaire 25c reliée avec la sortie de fluide caloporteur 16 de l'échangeur du carter moteur 2 via une conduite de liaison 27 distincte de la conduite d'alimentation 15 sur laquelle est positionné le thermostat 21. Cette liaison 27 comporte un ajustage 28 prévu pour limiter la section de la conduite de liaison 27 entre la voie tertiaire 25c de la vanne trois voies 26 et la sortie de l'échangeur de carter 2.The three-way valve 26 of the outlet 25 of the secondary portion 22 has a tertiary track 25c connected with the heat transfer fluid outlet 16 of the exchanger of the crankcase 2 via a connecting pipe 27 distinct from the supply line 15 on which is positioned the thermostat 21. This connection 27 has an adjustment 28 provided to limit the section of the connecting pipe 27 between the tertiary track 25c of the three-way valve 26 and the outlet of the casing exchanger 2.
La vanne trois voies 26 de la sortie 25 de portion secondaire 22 possède une voie primaire 25a reliée via une conduite à la conduite de retour 18 reliant la sortie du radiateur principal 3 et/ou additionnel 4 à une entrée de fluide 20 de l'échangeur de carter 2.The three-way valve 26 of the outlet 25 of the secondary portion 22 has a primary path 25a connected via a line to the return line 18 connecting the outlet of the main radiator 3 and / or additional 4 to a fluid inlet 20 of the exchanger of casing 2.
Les vannes de l'ensemble de refroidissement des figures 3 et 4 peuvent être proportionnelles ou en tout ou rien .The valves of the cooling assembly of FIGS. 3 and 4 may be proportional or all or nothing.
Lorsque le moteur des figures 3 et 4 fonctionne et que le thermostat est fermé car la température du fluide est faible (par exemple par grand froid ou lorsque la température des gaz brûlés est trop faible la seconde vanne 26 est commandée de manière à mettre en communication la voie tertiaire 25c avec les échangeurs de turbocompresseur et de gaz brûlés et la première vanne trois voies 24 est commandée de manière à mettre en communication les voies primaire 23a et tertiaire 23c. Dans ce mode les radiateurs sont donc contournés par le fluide. La pompe primaire fonctionne, les calories collectées au niveau de la portion secondaire 22 sont transférée vers l'aérotherme 10 pour réchauffer l'habitacle du véhicule et au moteur pour accélérer sa montée en température et donc diminuer sa consommation en carburant.When the motor of FIGS. 3 and 4 is operating and the thermostat is closed because the temperature of the fluid is low (for example in very cold weather or when the temperature of the flue gases is too low the second valve 26 is controlled so as to put in communication the tertiary track 25c with the turbocharger and flue gas exchangers and the first three-way valve 24 is controlled so as to connect the primary 23a and tertiary channels 23c.In this mode the radiators are thus bypassed by the fluid. primary works, the calories collected at the secondary portion 22 are transferred to the heater 10 to warm the vehicle interior and engine to accelerate its rise in temperature and thus reduce fuel consumption.
Lorsque le moteur fonctionne que le thermostat est fermé mais que les gaz brûlés doivent être refroidis la seconde vanne trois voies 26 est commandée pour mettre en communication la voie primaire 25a avec les échangeurs de gaz brûlés et de turbocompresseur.When the engine operates the thermostat is closed but the flue gas must be cooled the second three-way valve 26 is controlled to communicate the primary path 25a with the burned gas exchangers and turbocharger.
La première vanne trois voies 24 est commandée pour mettre en communication les voies primaire 23a et secondaire 23b. La pompe électrique primaire 11 est alors en fonctionnement et les calories collectées au niveau de l'échangeur de gaz brûlés, de l'échangeur de vanne 29 et de l'échangeur de turbocompresseur 9 sont alors évacuées via le radiateur additionnel 4. Dans ce cas le sens du débit dans le radiateur principal dépend de la différence de pression générée par les pompes mécanique 7 et électrique 11.The first three-way valve 24 is controlled to port the primary channels 23a and secondary 23b. The primary electric pump 11 is then in operation and the calories collected at the burned gas exchanger, the valve exchanger 29 and the turbocharger exchanger 9 are then evacuated via the additional radiator 4. In this case the flow direction in the main radiator depends on the pressure difference generated by the mechanical 7 and electrical 11 pumps.
Lorsque le moteur fonctionne avec le thermostat 21 complètement ouvert (c'est-à-dire lorsque le moteur est chaud) le besoin de refroidissement du moteur est maximum et celui des gaz brûlés recirculés est moindre que dans les moments de fonctionnement précédemment décrits. Dans cette phase de fonctionnement la seconde vanne trois voies est positionnée de manière à ce que la voie primaire 25a soit en communication avec les échangeurs de gaz brûlés 6 et de turbocompresseur 9 et la première vanne 24 est positionnée de manière à ce que les voies primaire 23a et secondaire 23b soient en communication. Les calories collectées via les échangeurs 6, 9 et 29 de la portion secondaire de circuit 22 sont évacuées via le radiateur additionnel 4. La pompe électrique primaire 11 est mise en fonctionnement ou non selon l'optimum de refroidissement désiré. Si la pompe primaire 11 ne fonctionne pas, le débit de fluide caloporteur se réparti dans les 2 radiateurs 3 et 4 en passant toujours par le radiateur additionnel puis par les échangeurs de gaz brûlés 6 et de turbocompresseur 9.When the engine is running with the thermostat 21 fully open (ie when the engine is warm) the need for engine cooling is maximum and the recirculated flue gas is less than in the previously described operating times. In this phase of operation the second three-way valve is positioned so that the primary channel 25a is in communication with the burned gas exchangers 6 and turbocharger 9 and the first valve 24 is positioned so that the primary channels 23a and 23b are in communication. The calories collected via the exchangers 6, 9 and 29 of the secondary circuit portion 22 are discharged via the additional radiator 4. The primary electric pump 11 is operated or not according to the desired cooling optimum. If the primary pump 11 does not work, the flow of heat transfer fluid is distributed in the 2 radiators 3 and 4, always passing through the additional radiator and then by the burned gas exchangers 6 and turbocharger 9.
Si le débit de fluide dans le radiateur additionnel 4 est inférieur à ce que pourrait produire la pompe électrique primaire 11, il peut être intéressant d'activer cette pompe : ceci augmente alors le débit dans le radiateur additionnel 4 mais risque de réduire un peu le débit dans le radiateur principal 3. Le pilotage de la pompe primaire 11 peut être fait en fonction d'une information d'une température mesurée du moteur. Dès que cette température mesurée dépasse un seuil de température prédéterminé on fait alors en sorte d'interrompre le fonctionnement de la pompe primaire 11 afin d'obtenir un débit maximum de fluide dans le radiateur additionnel 4.If the flow rate of the fluid in the additional radiator 4 is lower than that could produce the primary electric pump 11, it may be interesting to activate this pump: this then increases the flow rate in the additional radiator 4 but may reduce somewhat the flow in the main radiator 3. The control of the primary pump 11 can be done according to information of a measured temperature of the engine. As soon as this measured temperature exceeds a predetermined temperature threshold, it is then necessary to interrupt the operation of the primary pump 11 in order to obtain a maximum flow of fluid in the additional radiator 4.
Enfin, lorsque le moteur est à l'arrêt et que la pompe mécanique ne fonctionne pas la pompe primaire 11 est alors mise en fonctionnement si l'on souhaite poursuivre le refroidissement du turbocompresseur et éventuellement d'autres zones du moteur.Finally, when the engine is stopped and the mechanical pump does not operate the primary pump 11 is then put into operation if it is desired to continue cooling the turbocharger and possibly other areas of the engine.
Dans ce cas la seconde vanne 26 est disposée de manière à ce que sa voie tertiaire 25c soit en communication avec les échangeurs de gaz brûlés 6 et de turbocompresseur 9 et la première vanne 24 est disposée de manière à ce que la voie tertiaire 23 soit en communication avec la voie primaire 23a.In this case the second valve 26 is arranged so that its tertiary channel 25c is in communication with the burned gas exchangers 6 and turbocharger 9 and the first valve 24 is arranged so that the tertiary channel 23 is in position. communication with the primary path 23a.
Il est à noter que le mode de réalisation des figures 3 et 4 présente l'avantage de ne posséder qu'une seule pompe électrique par rapport au mode de réalisation des figures 1 et 2 qui comporte deux pompes électriques.It should be noted that the embodiment of Figures 3 and 4 has the advantage of having only one electric pump compared to the embodiment of Figures 1 and 2 which comprises two electric pumps.
Dans chacun des modes de réalisations des figures 1 à 4 on fait en sorte de commander les différents actionneurs que sont les pompes électriques et les éventuelles vannes à l'aide d'une unité de commande électronique qui génère des commandes vers les actionneurs en fonctions de paramètres de régime de moteur et de température mesurées de différents éléments du moteur. In each of the embodiments of FIGS. 1 to 4, it is necessary to control the various actuators, which are the electric pumps and the possible valves, by means of an electronic control unit which generates commands towards the actuators as a function of measured engine speed and temperature parameters of different engine components.

Claims

REVENDICATIONS
1) Ensemble de refroidissement (1) d'un moteur à combustion interne, l'ensemble comportant : - un échangeur de carter moteur 1) Cooling assembly (1) of an internal combustion engine, the assembly comprising: - an engine crankcase exchanger
(2) adapté pour permettre la circulation d'un fluide caloporteur de refroidissement d'un carter moteur ;(2) adapted to allow the circulation of a heat transfer fluid for cooling an engine crankcase;
- un radiateur principal - a main radiator
(3) ;(3);
- un radiateur additionnel (4) ; un circuit de refroidissement (5) adapté pour transporter du fluide caloporteur entre 1 'échangeur du carter moteur (2) et les radiateurs (3, - an additional radiator (4); a cooling circuit (5) adapted to transport heat transfer fluid between the engine crankcase exchanger (2) and the radiators (3,
4), caractérisé en ce que l'ensemble (1) comporte un échangeur de gaz brûlés (6) doté d'une canalisation de transport de gaz brûlés et d'une canalisation de transport de fluide caloporteur, cet échangeur de gaz brûlés (6) étant adapté pour transporter du fluide caloporteur et réaliser un échange thermique entre des gaz brûlés et le fluide caloporteur et en ce que le circuit de refroidissement 4), characterized in that the assembly (1) comprises a burnt gas exchanger (6) provided with a burnt gas transport pipe and a heat transfer fluid transport pipe, this burnt gas exchanger (6 ) being adapted to transport heat transfer fluid and carry out a heat exchange between burnt gases and the heat transfer fluid and in that the cooling circuit
(5) est adapté pour transporter du fluide caloporteur entre l 'échangeur de gaz brûlés (5) is suitable for transporting heat transfer fluid between the burnt gas exchanger
(6) et lesdits radiateurs principal (3) et additionnel (4).(6) and said main (3) and additional (4) radiators.
2) Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le radiateur principal (3) possède une surface d'échange thermique supérieure à une surface d'échange thermique du radiateur additionnel (4) et en ce que le circuit de refroidissement (5) comporte des actionneurs tels que des pompes (7, 11, 12) et/ou des vannes (24, 26) et est adapté pour adopter sélectivement une configuration série dans laquelle les radiateurs (3, 4) sont reliés en série et une configuration parallèle dans laquelle les radiateurs (3, 4) sont reliés en parallèle. 3) Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de refroidissement (5) comporte une pompe de fluide caloporteur dite mécanique 2) Assembly according to claim 1, characterized in that the main radiator (3) has a heat exchange surface greater than a heat exchange surface of the additional radiator (4) and in that the cooling circuit (5) comprises actuators such as pumps (7, 11, 12) and/or valves (24, 26) and is adapted to selectively adopt a series configuration in which the radiators (3, 4) are connected in series and a parallel configuration in which the radiators (3, 4) are connected in parallel. 3) Assembly according to any one of the preceding claims, characterized in that the cooling circuit (5) comprises a so-called mechanical heat transfer fluid pump
(7) montée en série avec ledit échangeur de carter moteur (2) pour y forcer une circulation de fluide caloporteur.(7) mounted in series with said engine crankcase exchanger (2) to force a circulation of heat transfer fluid.
4) Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un échangeur d'injecteur (8) adapté pour permettre la circulation de fluide caloporteur autour d'un injecteur de carburant du moteur, l 'échangeur d'injecteur (8) étant relié au circuit de refroidissement (5) de manière à permettre le transport de fluide caloporteur entre l 'échangeur d'injecteur 4) Assembly according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises an injector exchanger (8) adapted to allow the circulation of heat transfer fluid around a fuel injector of the engine, the exchanger injector (8) being connected to the cooling circuit (5) so as to allow the transport of heat transfer fluid between the injector exchanger
(8) et lesdits radiateurs principal et additionnel (3, 4). 5) Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un échangeur de turbocompresseur (9) adapté pour permettre la circulation de fluide caloporteur autour d'au moins une partie d'un turbocompresseur du moteur, 1 'échangeur de turbocompresseur (9) étant relié au circuit de refroidissement (5) de manière à permettre le transport de fluide caloporteur entre l 'échangeur de turbocompresseur(8) and said main and additional radiators (3, 4). 5) Assembly according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a turbocharger exchanger (9) adapted to allow the circulation of heat transfer fluid around at least part of a turbocharger of the engine, 1 ' turbocharger exchanger (9) being connected to the cooling circuit (5) so as to allow the transport of heat transfer fluid between the turbocharger exchanger
(9) et lesdits radiateurs principal et additionnel (3, 4).(9) and said main and additional radiators (3, 4).
6) Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un aérotherme6) Assembly according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises an air heater
(10) relié au circuit de refroidissement (5) de manière à permettre le transport de fluide caloporteur entre 1 'aérotherme (10) et lesdits échangeurs.(10) connected to the cooling circuit (5) so as to allow the transport of heat transfer fluid between the air heater (10) and said exchangers.
7) Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de refroidissement est adapté pour adopter une configuration dans laquelle l'ensemble des échangeurs (2, 6, 8, 9) sont reliés hydrauliquement audits radiateurs principal et additionnel (3, 4) .7) Assembly according to any one of the preceding claims, characterized in that the cooling circuit is adapted to adopt a configuration in which all of the exchangers (2, 6, 8, 9) are hydraulically connected to said main and additional radiators (3, 4).
8) Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte une pompe électrique primaire (11) reliée directement en série à l'échangeur de turbocompresseur (9) de manière à forcer la circulation de fluide caloporteur entre l'échangeur de turbocompresseur (9) et lesdits radiateurs principal et additionnel (3, 4).8) Assembly according to claim 5, characterized in that it comprises a primary electric pump (11) connected directly in series to the turbocharger exchanger (9) so as to force the circulation of heat transfer fluid between the turbocharger exchanger (9) and said main and additional radiators (3, 4).
9) Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte une pompe électrique additionnelle (12) reliée directement et en série au radiateur additionnel ( 4) de manière y forcer la circulation de fluide caloporteur.9) Assembly according to claim 8, characterized in that it comprises an additional electric pump (12) connected directly and in series to the additional radiator (4) so as to force the circulation of heat transfer fluid.
10) Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de refroidissement (5) comporte une portion de collecte de chaleur (13) sur laquelle sont reliés les différents échangeurs (2, 6, 8, 9) et une portion de refroidissement (14) sur laquelle sont reliés les différents radiateurs (3, 4), ces portions de collecte et de refroidissement (13, 14) étant reliées entre elles par une conduite d'alimentation (15) reliant une sortie de fluide de l'échangeur de carter (16) à des entrées des radiateurs principal et additionnel (17) et par une conduite de retour (18) reliant des sorties des radiateurs principal et additionnel (19) à une entrée de fluide de l'échangeur de carter (20), l'ensemble comportant en outre un thermostat (21) disposé sur la conduite d'alimentation (15) de manière à réguler le débit de fluide caloporteur transitant entre l'échangeur de carter (2) et les radiateurs principal et additionnel (3, 4) en fonction de la température de ce fluide.10) Assembly according to any one of the preceding claims, characterized in that the cooling circuit (5) comprises a heat collection portion (13) to which the different exchangers (2, 6, 8, 9) are connected and a cooling portion (14) to which the different radiators (3, 4) are connected, these collection and cooling portions (13, 14) being interconnected by a supply pipe (15) connecting a fluid outlet from the crankcase exchanger (16) to inlets of the main and additional radiators (17) and by a return pipe (18) connecting outlets of the main and additional radiators (19) to a fluid inlet of the crankcase exchanger (16) casing (20), the assembly further comprising a thermostat (21) arranged on the supply pipe (15) so as to regulate the flow of heat transfer fluid passing between the casing exchanger (2) and the main radiators and additional (3, 4) depending on the temperature of this fluid.
11) Procédé de régulation de l'ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on mesure au moins une température d'un composant dudit ensemble de refroidissement et on fait en sorte que ;11) Method for regulating the assembly according to any one of the preceding claims, characterized in that we measure at least one temperature of a component of said cooling assembly and we ensure that;
- lorsque la température mesurée est inférieure à un niveau bas de température prédéterminé alors on commande à l'ensemble d'adopter une configuration dans laquelle une même veine de fluide caloporteur circule au travers des radiateurs principal (3) et additionnel (4) et au travers de l'échangeur de gaz brûlés (6) ; et- when the measured temperature is lower than a predetermined low temperature level then the assembly is ordered to adopt a configuration in which the same stream of heat transfer fluid circulates through the main (3) and additional (4) radiators and at through the burnt gas exchanger (6); And
- lorsque cette température mesurée est supérieure à un niveau haut de température prédéterminé alors on commande à l'ensemble d'adopter une configuration dans laquelle une veine de fluide caloporteur circule au travers de l'échangeur de carter (2) puis est divisée en deux sous veines fluides ; - l'une de ces sous veines fluides circulant au travers du radiateur principal (3) sans transiter par le radiateur additionnel (4) ; et- when this measured temperature is greater than a predetermined high temperature level then the assembly is ordered to adopt a configuration in which a stream of heat transfer fluid circulates through the casing exchanger (2) then is divided into two under fluid veins; - one of these fluid sub-streams circulating through the main radiator (3) without passing through the additional radiator (4); And
- l'autre de ces sous veines fluides circulant au travers du radiateur additionnel (4) sans transiter par le radiateur principal (3).- the other of these fluid sub-veins circulating through the additional radiator (4) without passing through the main radiator (3).
12) Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que lorsque la température mesurée est inférieure au niveau bas de température prédéterminé, on fait en sorte que ladite même veine de fluide caloporteur qui circule au travers des radiateurs principal (3), additionnel (4) et au travers l'échangeur de gaz brûlés (6) ne circule pas au travers de l'échangeur moteur (2). 12) Method according to claim 11, characterized in that when the measured temperature is lower than the predetermined low temperature level, it is ensured that said same vein of heat transfer fluid which circulates through the main radiators (3), additional (4 ) and through the burnt gas exchanger (6) does not circulate through the engine exchanger (2).
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