FR3042538A1 - Ensemble moteur a circuit de refroidissement optimise - Google Patents
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Abstract
Ensemble moteur (100) comprenant un moteur à combustion interne comprenant un bloc-moteur (1), un circuit de refroidissement (2) configuré pour évacuer une chaleur dégagée par le bloc-moteur, et un système Rankine (5). L'ensemble moteur est configuré de telle sorte que l'énergie thermique produite par le bloc-moteur (1) est transmise au système Rankine (5) via le circuit de refroidissement (2). Avantageusement, le circuit de refroidissement (2) est le circuit de fluide du système Rankine.
Description
DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne un ensemble moteur, c'est-à-dire un système comprenant au moins un moteur pour fournir une puissance mécanique. L'invention concerne notamment un ensemble moteur comprenant à la fois un moteur principal, fournissant l'essentiel de la puissance mécanique produite, mais également un moteur auxiliaire servant à fournir un complément de puissance mécanique à partir de la chaleur produite par le moteur principal. Avantageusement, un ensemble moteur de ce type présente un meilleur rendement énergétique que le moteur principal, du fait que la chaleur produite par le moteur principal est valorisée par le moteur auxiliaire sous forme de puissance mécanique. L'invention concerne plus particulièrement le cas où le moteur principal est un moteur à combustion interne, notamment un moteur à pistons, et plus particulièrement encore un moteur d'aéronef à pistons.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
Les moteurs à pistons présentent un rendement moteur de 20 à 50%. Le reste de l'énergie consommée est converti en chaleur et est relâché dans l'air ambiant, via le système de refroidissement du moteur et les gaz d'échappement. Le système de refroidissement consiste habituellement en un circuit de fluide de refroidissement, qui passe à travers le bloc-moteur pour collecter de la chaleur dégagée par le celui-ci, et comprend en outre un radiateur de refroidissement pour évacuer dans l'air ambiant la chaleur ainsi collectée. Le fluide est mis en circulation au moyen d'une pompe du circuit de refroidissement.
Par ailleurs, des systèmes de valorisation de l'énergie thermique à l'échappement sont classiquement utilisés pour convertir une partie de pertes thermiques du moteur en travail et ainsi améliorer le rendement du système. On parle de cogénération.
Ces systèmes sont malheureusement trop lourds pour permettre leur intégration dans un aéronef.
Différentes technologies connues peuvent être envisagées pour réaliser le moteur auxiliaire : un système Rankine, un moteur Stirling, une cellule à effet Seebeck, ou encore un système Turbocompound.
Cependant, aucune de ces solutions n’est satisfaisante et exploitable pour un moteur d'aéronef, et cela pour différentes raisons : la masse trop importante du moteur auxiliaire, pour le système Rankine et le moteur Stirling ; la faible puissance que l'on peut générer, pour la cellule seebeck, ou encore l'impact négatif sur le moteur principal, à savoir la contre-pression à l'échappement, pour le système Turbocompound.
PRESENTATION DE L'INVENTION
Par suite, l’objectif de l'invention est de proposer un ensemble moteur comprenant un moteur principal et un moteur auxiliaire pour fournir un complément de puissance mécanique à partir de la chaleur produite par le moteur principal, présentant un rendement énergétique relativement élevé, de coût de revient modéré, et si possible de masse relativement réduite afin qu'il puisse être utilisé dans un aéronef.
Cet objectif est atteint avec un ensemble moteur comprenant un moteur à combustion interne comprenant un bloc-moteur, un circuit de refroidissement configuré pour évacuer une chaleur dégagée par le bloc-moteur, et un système Rankine avec au moins une pompe, un évaporateur, un détendeur et un condenseur, interposés sur un circuit de fluide ; l'ensemble moteur étant configuré de telle sorte qu'une énergie thermique produite par le bloc-moteur soit transmise au système Rankine via le circuit de refroidissement, et se caractérisant en ce que, au moins dans un mode de fonctionnement, le circuit de refroidissement est le circuit de fluide du système Rankine.
Dans la définition précédente, un système Rankine est un système comportant successivement, dans un même circuit fermé de fluide diphasique : la pompe, pour comprimer le fluide, l'évaporateur dans lequel le fluide subit une vaporisation, le détendeur dans lequel le fluide se détend en générant un travail, et le condenseur dans lequel le fluide subit une condensation.
La pompe désigne de manière générale tout compresseur ou moyen de mise en pression servant à faire circuler le fluide dans le circuit de fluide et à élever la pression du fluide en phase liquide sortant du condenseur. Il peut s'agir d'un ensemble de plusieurs pompes.
Le détendeur constitue donc un composant dans lequel le travail fourni par le fluide est transmis à un organe de sortie qui sert à transmettre la puissance mécanique, par exemple un arbre de sortie prévu pour transmettre un couple. Le détendeur peut notamment être une turbomachine, en particulier une turbine. L'évaporateur est un dispositif qui permet la vaporisation du fluide ; il comprend au moins le bloc-moteur.
La vaporisation peut se faire en une seule étape ; dans ce cas, l'évaporateur par exemple peut ne comprendre qu'une seule enceinte dans laquelle le fluide est injecté en phase liquide, et extrait en sortie en phase vapeur.
Dans un autre mode de réalisation, la vaporisation est faite progressivement. L'évaporateur peut alors comprendre par exemple plusieurs étages de réchauffement et/ou vaporisation. Il peut comprendre par exemple une ou plusieurs enceintes d'échauffement dans lesquelles la température du fluide est progressivement portée à la température d'ébullition, et une ou plusieurs enceintes de vaporisation à l'issue desquelles le fluide est vaporisé.
Le fluide ressort de l'évaporateur entièrement sous forme de vapeur ou éventuellement de mélange liquide-vapeur. De préférence, la fraction du fluide qui est en phase vapeur en sortie de l'évaporateur est supérieure à 80%. Dans certains cas, en particulier en raison des contraintes de fonctionnement de certains détendeurs, il peut être impératif que le fluide soit entièrement en phase vapeur en sortie de l'évaporateur.
Dans le système Rankine, le fluide subit donc de manière cyclique une vaporisation, une détente, une condensation et une compression.
Le principe de base de l'invention consiste donc à faire du circuit de refroidissement du moteur, au moins dans un mode de fonctionnement, le circuit de fluide du système Rankine. L'évaporateur est alors constitué directement par le bloc moteur, ou du moins, comprend au moins le bloc-moteur. Comme cela sera détaillé plus loin, l'évaporateur peut éventuellement également inclure en supplément d'autres échangeurs de chaleur, par exemple pour collecter les calories contenues dans le lubrifiant moteur, dans les gaz d'échappement, et/ou dans l'air d'admission en particulier si le moteur est suralimenté, et/ou provenant de tout autre source de chaleur présente.
Dans un mode de réalisation, le radiateur du circuit de refroidissement sert généralement de condenseur pour le système
Rankine. L’ensemble moteur ne comporte alors avantageusement qu'un condenseur ou radiateur de refroidissement.
Dans un mode de réalisation, la pompe de refroidissement du circuit de refroidissement est utilisée comme pompe d'entrainement du système Rankine. L’ensemble moteur ne comporte alors avantageusement qu’une pompe.
Dans un mode de réalisation, le moteur à combustion interne est un moteur à pistons.
Dans un mode de réalisation, le circuit de fluide comprend une portion de circuit de refroidissement de bloc-moteur située à l’intérieur du bloc-moteur, et dans lequel durant ledit mode de fonctionnement, le fluide de transfert absorbe une chaleur produite par le moteur.
Le fluide du circuit de fluide du système Rankine passe à l'intérieur de la portion de circuit de refroidissement de bloc-moteur, ce qui entraîne son échauffement et éventuellement sa vaporisation partielle ou totale. Inversement, la circulation du fluide à travers le bloc moteur permet de refroidir celui-ci.
Dans un mode de réalisation, pendant le mode de fonctionnement dans lequel le système Rankine est mis en œuvre, le fluide sort de la portion du bloc-moteur est en phase liquide. La vaporisation du fluide se produit donc dans une partie de l'évaporateur située en aval du bloc-moteur.
Dans un mode de réalisation, on peut prévoir de plus que le circuit de fluide comporte une portion de circuit en bipasse pour pouvoir, si on le souhaite, bipasser la « boucle chaude » du circuit de fluide, c'est-à-dire la partie du circuit de fluide dans laquelle la température est la plus élevée et le fluide est principalement ou totalement en phase vapeur. La boucle chaude inclut donc la partie du circuit de fluide qui s'étend depuis la partie de l'évaporateur dans laquelle le fluide est vaporisé jusqu'au condenseur.
Aussi, dans un perfectionnement du mode de réalisation précédent, le circuit de fluide comprend en outre une portion de circuit en bipasse agencée en dérivation entre un point de prélèvement de fluide dans le circuit de fluide en aval de la portion de circuit de refroidissement de bloc-moteur, et en amont d'une portion de vaporisation de l'évaporateur dans laquelle le fluide est vaporisé, et un point de réinjection de fluide dans le circuit de fluide en aval du détendeur.
La portion de circuit en bipasse permet d'exploiter l'ensemble moteur dans un second mode de fonctionnement, dans lequel aucun fluide ne circule dans la boucle chaude.
Dans ce second mode de fonctionnement, le circuit de refroidissement ne met pas en oeuvre le système Rankine. Il peut alors notamment fonctionner comme un circuit de refroidissement traditionnel, dans lequel le fluide porté à haute température en sortie de la portion de circuit de refroidissement de bloc-moteur est refroidi par un échangeur thermique. Cet échangeur est de préférence le condenseur du système Rankine. C'est typiquement le radiateur de refroidissement du moteur.
Pour contrôler la répartition du fluide entre la boucle chaude et la portion de circuit en bipasse, le débit dans ces circuits est normalement contrôlé par une vanne, qui peut être disposée sur la portion de circuit en bipasse ou sur la boucle chaude, notamment une vanne de régulation.
La fermeture de la « boucle chaude » peut être utile pour les raisons suivantes : - En cas de fonctionnement à charge partielle, réduire le débit dans la boucle chaude permet de favoriser la vaporisation du fluide de travail, ce qui est plus favorable pour le fonctionnement du détendeur. En particulier, cela peut éviter des phénomènes d'usure par érosion/cavitation. - L'ouverture de la portion de circuit en bipasse permet de revenir à un fonctionnement conventionnel du circuit de refroidissement, sans mise en œuvre du système Rankine. L'ouverture de la portion de circuit en bipasse peut-être commandée de façon à éviter la surchauffe du fluide de travail.
Inversement, la fermeture de la portion de circuit en bipasse peut permettre une montée en température plus rapide du moteur lors des phases de démarrage et de faible charge.
Dans un mode de réalisation, le moteur à combustion interne comporte en outre un circuit de lubrification comprenant un échangeur de chaleur ; et cet échangeur de chaleur fait partie de l'évaporateur et ainsi est configuré pour contribuer à la vaporisation du fluide en permettant un transfert de chaleur d'un lubrifiant circulant dans le circuit de lubrification au fluide.
Cet échangeur de chaleur permet de refroidir le lubrifiant et maintenir celui-ci à une température acceptable
Dans un mode de réalisation, le moteur à combustion interne comporte en outre un turbocompresseur avec un compresseur d'air disposé sur une portion de circuit d'alimentation en air du moteur à combustion interne et une turbine disposée sur une portion de circuit d'échappement du moteur à combustion interne.
Dans un perfectionnement de ce mode de réalisation, la portion de circuit d'alimentation en air comprend un échangeur de chaleur amont ; cet échangeur de chaleur amont fait partie de l'évaporateur et ainsi est configuré pour contribuer à la vaporisation du fluide en permettant un transfert de chaleur de l'air circulant dans la portion de circuit d'alimentation en air au fluide.
Dans un perfectionnement de modes de réalisation dans lequel le moteur à combustion interne comporte un turbocompresseur, la portion de circuit d'échappement comprend un échangeur de chaleur aval ; l’échangeur de chaleur aval fait partie de l’évaporateur et ainsi est configuré pour contribuer à la vaporisation du fluide en permettant un transfert de chaleur des gaz circulant dans la portion de circuit d'échappement au fluide.
Chacun des échangeurs de chaleur indiqués précédemment, à savoir l'échangeur de chaleur du circuit de lubrification, l'échangeur de chaleur amont, l'échangeur de chaleur aval, permet d'apporter de l'énergie sous forme thermique au fluide, ce qui contribue à accroître la puissance thermique collectée par le système Rankine et ainsi à améliorer le rendement énergétique de l'ensemble moteur. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, de modes de réalisation représentés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un ensemble moteur illustrant un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique d'un ensemble moteur illustrant un deuxième mode de réalisation de l'invention, similaire à l'ensemble moteur de la figure 1, mais dont le moteur comprend en outre un turbocompresseur ; et - la figure 3 est une vue schématique d'un ensemble moteur illustrant un troisième mode de réalisation de l'invention, similaire à l'ensemble moteur de la figure 2, mais dont le circuit de fluide comprend en outre une portion de circuit en bipasse.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
En faisant référence à la figure 1, un ensemble moteur 100 constituant un premier mode de réalisation de l'invention va maintenant être décrit. L'ensemble moteur 100 comporte un moteur à combustion interne 10 avec un bloc-moteur 1, et un système Rankine 5 dont le circuit de fluide 2 est aussi le circuit de refroidissement du bloc-moteur. Le moteur à combustion interne 10 est un moteur d'avion à pistons.
Dans l'ensemble moteur 100, le moteur 10 est le moteur principal, et le système Rankine 5 le moteur auxiliaire. L'ensemble moteur 100 comprend en outre un circuit de lubrification 12 et un circuit d'air comburant 13, respectivement pour la lubrification et pour l'alimentation/échappement du moteur 10. Le circuit d'air comburant 13 est composé d’une portion de circuit d'alimentation en air 131 et d'une portion de circuit d'échappement 132 pour l'évacuation des gaz de combustion. Le bloc-moteur 1 est connecté mécaniquement à une charge 3.
Le circuit de fluide 2 contient de l'éthanol comme fluide de travail ; d'autres composés analogues peuvent être utilisés dans le cadre de l'invention.
Le circuit de fluide 2 assure une double fonction : évacuer des calories du bloc-moteur et ainsi assurer le refroidissement du bloc-moteur 1 ; produire une puissance mécanique au moyen du système Rankine 5.
Dans ce but, le circuit 2 comprend une pompe 21, une portion de circuit de refroidissement de bloc-moteur 11 située à l'intérieur du bloc-moteur, un système de régulation de la pression 22, un échangeur de chaleur 23, un radiateur de refroidissement 24, et un détendeur 25.
Le système de régulation de la pression 22 est typiquement un vase d'expansion ou un accumulateur. Sa position telle que représentée sur la figure 1 est arbitraire et ne présage pas de la position qu'il peut avoir en pratique dans l'ensemble moteur.
La fonction de ce système de régulation de la pression est de fixer la pression en un point du circuit à une valeur ou dans une plage de valeur donnée, pour assurer que le détendeur puisse fonctionner en phase vapeur (de préférence sèche) et que la pression du fluide reste à une valeur optimale pour le fonctionnement de l'ensemble moteur.
Dans le circuit 2, le fluide est mis en mouvement par la pompe 21. Celle-ci refoule le fluide en phase liquide ; le fluide traverse d'abord l'échangeur de chaleur 23. Celui-ci permet un premier apport de chaleur au fluide : l'échangeur de chaleur 23 permet de transmettre au fluide la chaleur du lubrifiant circulant dans le circuit de lubrification 112. L'échangeur 23 est configuré pour maintenir le lubrifiant dans sa plage optimale de température de fonctionnement.
En sortie de l'échangeur de chaleur 23, le fluide est dirigé dans le bloc-moteur 1 et plus précisément dans la portion de circuit de refroidissement de bloc-moteur 11.
Lorsque le fluide passe à travers cette portion de circuit de refroidissement de bloc-moteur, il absorbe la chaleur dégagée par le bloc-moteur et se vaporise. La vaporisation lui permet d'absorber une grande quantité de chaleur et de refroidir très efficacement le bloc-moteur.
En sortie du bloc-moteur 1, le fluide chaud, en phase vapeur, est injecté dans le détendeur 25. Celui-ci est constitué par une turbine. Le fluide se détend en passant à travers la turbine et fournit un travail au rotor de la turbine, ce qui fait tourner l'arbre de sortie de celle-ci. La puissance mécanique ainsi communiquée à l'arbre de sortie de la turbine 25 est transmise à une charge 3'.
En sortie de la turbine, le fluide passe alors à travers le radiateur de refroidissement 24, dans lequel il est liquéfié ; la chaleur est dissipée dans l'air ambiant.
Le fluide en phase liquide est alors aspiré à l'orifice d'admission de la pompe 21 ; il peut alors recommencer le cycle précédent.
Ainsi dans ce mode de réalisation, l'échangeur de chaleur 23, dans lequel le fluide est chauffé, en association avec la portion de circuit de refroidissement de bloc-moteur 11 dans laquelle le fluide est chauffé à nouveau et vaporisé, forment un évaporateur 20 au sens de l'invention, qui assure la vaporisation du fluide refoulé par la pompe 21 et permet son injection en phase vapeur à haute pression dans le détendeur (la turbine 25). La puissance mécanique produite sur l'arbre de sortie de la turbine permet d'améliorer le rendement du moteur 10.
Le cycle thermodynamique que subit le fluide dans le système Rankine 5 est le suivant :
Lors du passage du fluide dans la pompe 21, ce dernier subit une compression isochore en phase liquide et est porté à une pression d'environ 3,5 Bar.
Le fluide est transféré alors à l'évaporateur 20 dans lequel il est vaporisé : sa température atteint au moins la température de vaporisation de l'éthanol, soit environ 80°C. En pratique, la température atteint environ 150°C. Le fluide ressort donc de l'évaporateur 20 entièrement en phase vapeur ; sa pression est d'environ 2,5 Bars.
Le fluide subit ensuite une détente lors de son passage à travers le détendeur 25 ; sa pression diminue et atteint environ la pression atmosphérique. Lors de cette détente, l'enthalpie du fluide est transformée en travail.
Suite à cette détente, le fluide est condensé lors de son passage à travers le condenseur 24 ; sa température chute et atteint 70°C.
Le fluide sous forme liquide est alors dirigé vers l'orifice d'admission de la pompe 21.
Dans l'ensemble moteur 100, par comparaison avec une configuration comprenant seulement le moteur 10 et un circuit de refroidissement en phase liquide avec radiateur de refroidissement, la masse supplémentaire induite par la modification du système de refroidissement pour en faire un système Rankine est principalement l'ajout de la turbine 25 pour générer la puissance mécanique. Vu le faible poids de cette dernière, l'augmentation de masse est négligeable, alors qu'en revanche avantageusement le rendement du moteur est amélioré.
La figure 2 représente un ensemble moteur 100 qui constitue un deuxième mode de réalisation de l'invention. Ce deuxième mode de réalisation est identique au premier mode de réalisation à l'exception des différences qui seront indiquées ci-dessous.
Dans ce deuxième mode de réalisation, le moteur à pistons 1 est suralimenté à l'aide d'un turbocompresseur 14.
Le circuit d'air comburant 13 est donc modifié. Le turbocompresseur 14 comporte un compresseur d'air 141 disposé sur la portion de circuit 131 d'alimentation en air du moteur à combustion interne et une turbine 142 disposée sur la portion de circuit d'échappement 132 du moteur 10.
La chaleur véhiculée par l'air de la portion de circuit d'alimentation 131, et la chaleur véhiculée par les gaz d'échappement peuvent ainsi être récupérées afin d'améliorer encore le rendement de l'ensemble moteur 100.
Dans ce but, en plus de l'échangeur de chaleur 23 et de la portion de circuit de refroidissement de bloc-moteur 11, l'évaporateur 20 comporte un échangeur de chaleur d'air d'alimentation 26 et un échangeur de chaleur de gaz d'échappement 27.
Naturellement, dans d'autres modes de réalisation et en fonction de l'application souhaitée, il est possible que l'évaporateur comprenne un échangeur de chaleur d'air d'alimentation (tel que l'échangeur 26) mais pas d'échangeur de chaleur de gaz d'échappement (tel que l'échangeur 27), ou inversement, comprenne un échangeur de chaleur de gaz d'échappement mais pas d'échangeur de chaleur d'air d'alimentation. L'air comburant contenu dans la portion de circuit d'alimentation 131 est refroidi à l'aide de l'échangeur 26 et cède ses calories au fluide circulant dans le circuit de refroidissement 2.
Les gaz contenus dans la portion de circuit d'échappement 132 cèdent une partie de leur enthalpie au turbocompresseur 14 et une partie des calories restantes est cédée au fluide au travers de l'échangeur 27.
Par ailleurs, comme dans le premier mode de réalisation le fluide collecte aussi les calories delà portion de circuit de refroidissement de bloc-moteur 11 du moteur 1 et du circuit de lubrification 12.
Le gain de rendement énergétique du moteur 10 apporté par l'invention peut être évalué de la manière suivante.
Dans le mode de réalisation présenté, le moteur 10 est capable de fournir une puissance motrice égale à lOOkW, et une puissance voisine de lOOkW peut être collectée sous forme de chaleur via les différents échanges thermiques. Lors de la détente du fluide dans le détendeur, celui-ci délivre alors en sortie une puissance mécanique d'environ 3,6 kW, dont environ 0,2 kW sont utilisés pour entraîner la pompe 21.
Par comparaison, en l'absence du système Rankine et en utilisant un refroidissement classique près de 1,5 kW sont nécessaire pour entraîner la pompe 21 (au lieu de 0,2 kW). En effet dans ce cas, la pompe comprime généralement un débit de fluide supérieur afin d’assurer que la température du fluide reste en dessous de la température de vaporisation.
Aussi au total, l'invention augmente la puissance mécanique disponible de 4,9 kW, soit une réduction de la consommation de près de 5%.
De plus, en termes de masse le fait d'avoir recours à des échanges thermiques en milieu diphasique permet d'optimiser le volume de la portion de circuit de refroidissement de bloc-moteur 11, et le volume des échangeurs huile/ fluide de refroidissement (échangeur 23), air d'alimentation/ fluide de refroidissement (échangeur 26) et donc de réduire la masse du moteur 10.
De plus, la pompe 21 a un débit quinze fojs moindre que dans la configuration sans système Rankine : elle peut donc être plus légère. Seul l'échangeur entre les gaz d'échappement et le fluide (échangeur 27) augmente la masse de l'ensemble moteur. On peut donc légitimement considérer que l'ajout d'un système Rankine selon l'invention permet une diminution de la masse de l'ensemble moteur ou du moins n'entraîne pas d'augmentation de celle-ci.
Un troisième mode de réalisation est illustré par la figure 3. Par rapport au mode de réalisation de la figure 2, il inclut en plus une portion de circuit en bipasse 61 pour pouvoir si on le souhaite bipasser la « boucle chaude » du circuit de fluide, référencée 65.
La portion de circuit en bipasse 61 est agencée en dérivation. Elle s'étend depuis un point de prélèvement de fluide 63 jusqu'à un point de réinjection de fluide 64.
Le point de prélèvement de fluide 63 se trouve en aval de la portion de circuit de refroidissement de bloc-moteur 11 ; ainsi le fluide circulant dans la portion de circuit en bipasse contient la chaleur prélevée dans le bloc-moteur 1. Aussi, même sans utiliser le système Rankine via la boucle chaude, le refroidissement du fluide de la portion de circuit en bipasse peut permettre d'assurer le refroidissement du fluide.
Dans le circuit de fluide 2, le fluide est injecté en phase liquide dans l'échangeur 26 ; une vaporisation partielle du fluide se produit généralement dans cet échangeur (en fonction du mode de fonctionnement du moteur, des conditions ambiantes, etc.) ; la vaporisation se poursuit dans l'échangeur 27 en sortie duquel le fluide est entièrement en phase vapeur.
Aussi la 'portion de vaporisation' de l'évaporateur, c'est-à-dire la partie de l'évaporateur dans laquelle le fluide est vaporisé, est constituée par les échangeurs 26 et 27.
Le point de prélèvement de fluide 63 se trouve en amont de l'échangeur thermique 26 et donc de la portion de vaporisation de l'évaporateur 20. Par suite, le fluide circulant dans la portion de circuit en bipasse est en phase liquide.
Le point de réinjection de fluide 64 dans le circuit de fluide se trouve quant à lui en aval du détendeur (de la turbine) 25.
Le débit de fluide dans la portion de circuit en bipasse est piloté par une vanne 62 qui permet de court-circuiter la boucle chaude 65.
La commande de la vanne 62 peut-être de type tout-ou-rien ou proportionnelle.
Quoique la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des différentes modifications et changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En outre, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation évoqués peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.
Claims (8)
- REVENDICATIONS1. Ensemble moteur (100) comprenant un moteur à combustion interne (10) comprenant un bloc-moteur (1), un circuit de refroidissement (2) configuré pour évacuer une chaleur dégagée par le bloc-moteur, et un système Rankine (5) avec au moins une pompe (21), un évaporateur (1,23,26,27), un détendeur (25) et un condenseur (24), interposés sur un circuit de fluide ; l'ensemble moteur étant configuré de telle sorte qu'une énergie thermique produite par le bloc-moteur (1) soit transmise au système Rankine (5) via le circuit de refroidissement (2), et se caractérisant en ce que, au moins dans un mode de fonctionnement, le circuit de refroidissement (2) est le circuit de fluide du système Rankine.
- 2. Ensemble moteur (100) selon la revendication 1, dont le moteur à combustion interne (10) est un moteur à pistons, et dont le détendeur (25) est une turbomachine.
- 3. Ensemble moteur selon la revendication 1 ou 2, dont le circuit de fluide (2) comprend une portion de circuit de refroidissement de bloc-moteur (11) située à l'intérieur du bloc-moteur, et dans laquelle durant ledit mode de fonctionnement, le fluide de transfert absorbe une chaleur produite par le moteur (10).
- 4. Ensemble moteur selon la revendication 3, dans lequel le circuit de fluide comprend en outre une portion de circuit en bipasse (61) agencée en dérivation entre un point de prélèvement de fluide (63) dans le circuit de fluide en aval de la portion de circuit de refroidissement de bloc-moteur (11), et en amont d'une portion de vaporisation de l'évaporateur dans laquelle le fluide est vaporisé, et un point de réinjection de fluide (64) dans le circuit de fluide en aval du détendeur (25).
- 5. Ensemble moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le moteur à combustion interne comporte en outre un circuit de lubrification (12) comprenant un échangeur de chaleur (23) ; ledit échangeur de chaleur (23) du circuit de lubrification fait partie de l'évaporateur (20) et ainsi est configuré pour contribuer à la vaporisation du fluide en permettant un transfert de chaleur d'un lubrifiant circulant dans le circuit de lubrification (12) au fluide.
- 6. Ensemble moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le moteur à combustion interne comporte en outre un turbocompresseur (14) avec un compresseur d'air disposé sur une portion de circuit (131) d'alimentation en air du moteur à combustion interne et une turbine disposée sur une portion de circuit (132) d'échappement du moteur à combustion interne.
- 7. Ensemble moteur selon la revendication 6, dans lequel la portion de circuit d'alimentation en air comprend un échangeur de chaleur amont (26); l’échangeur de chaleur amont (26) fait partie de l'évaporateur (20) et ainsi est configuré pour contribuer à la vaporisation du fluide en permettant un transfert de chaleur de l'air circulant dans la portion de circuit d'alimentation en air (131) au fluide.
- 8. Ensemble moteur selon la revendication 6 ou 7, dans lequel la portion de circuit d'échappement comprend un échangeur de chaleur aval (27); l'échangeur de chaleur aval (27) fait partie de l'évaporateur (20) et ainsi est configuré pour contribuer à la vaporisation du fluide en permettant un transfert de chaleur des gaz circulant dans la portion de circuit d'échappement (132) au fluide.
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| JP2000073753A (ja) * | 1998-09-01 | 2000-03-07 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関の廃熱回収装置 |
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| DE102008057691A1 (de) * | 2008-11-17 | 2010-05-20 | Reinhard Kreis | Verfahren und Vorrichtung zur Abwärmenutzung von Brennkraftmaschinen |
| WO2011023283A2 (fr) * | 2009-08-26 | 2011-03-03 | Wolf Bodo M | Procédé de récupération de la chaleur perdue de moteurs à combustion interne |
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2015
- 2015-10-20 FR FR1559974A patent/FR3042538B1/fr active Active
Patent Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| JP2000073753A (ja) * | 1998-09-01 | 2000-03-07 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関の廃熱回収装置 |
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