FR3057305A1 - MOTORIZATION ASSEMBLY WITH RANKINE LOOP - Google Patents

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expansion
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Ludovic Lefebvre
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Abstract

L'invention concerne un ensemble de motorisation comprenant : - un moteur (1) à combustion interne équipé d'un circuit de refroidissement destiné recevoir un liquide de refroidissement, - une boucle (10) de Rankine utilisant un fluide de travail et comprenant des moyens d'échange thermique (11, 11') entre le fluide de travail et le liquide de refroidissement du circuit de refroidissement utilisant ce circuit de refroidissement comme source chaude, et des moyens de détente (12, 12') aptes à transformer de l'énergie provenant de la détente du fluide de travail en énergie mécanique, caractérisé en ce que les moyens de détente (12, 12') et les moyens d'échange thermique (11, 11') sont reliés fluidiquement de sorte que le cycle thermodynamique d'au moins une partie du fluide de travail de la boucle (10) de Rankine comprend une étape d'évaporation suivi d'une première surchauffe, suivi d'une première détente, suivi d'une seconde surchauffe, suivi d'une seconde détente.The invention relates to an engine assembly comprising: - an internal combustion engine (1) equipped with a cooling circuit for receiving a cooling liquid, - a loop (10) of Rankine using a working fluid and comprising means heat exchange (11, 11 ') between the working fluid and the coolant of the cooling circuit using this cooling circuit as a hot source, and expansion means (12, 12') capable of transforming the energy from the expansion of the working fluid into mechanical energy, characterized in that the expansion means (12, 12 ') and the heat exchange means (11, 11') are connected fluidically so that the thermodynamic cycle of at least a portion of the working fluid of the Rankine loop (10) comprises an evaporation step followed by a first superheating, followed by a first expansion, followed by a second superheat, followed by a second expansion .

Description

Titulaire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.Holder (s): PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.

Demande(s) d’extensionExtension request (s)

Mandataire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.Agent (s): PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Public limited company.

(04) ENSEMBLE DE MOTORISATION a BOUCLE DE RANKINE.(04) RANKINE LOOP MOTORIZATION ASSEMBLY.

FR 3 057 305 - A1 (57) L'invention concerne un ensemble de motorisation comprenant:FR 3 057 305 - A1 (57) The invention relates to a motor assembly comprising:

- un moteur (1) à combustion interne équipé d'un circuit de refroidissement destiné recevoir un liquide de refroidissement,- an internal combustion engine (1) equipped with a cooling circuit intended to receive a coolant,

- une boucle (10) de Rankine utilisant un fluide de travail et comprenant des moyens d'échange thermique (11, 11 j entre le fluide de travail et le liquide de refroidissement du circuit de refroidissement utilisant ce circuit de refroidissement comme source chaude, et des moyens de détente (12, 12 j aptes à transformer de l'énergie provenant de la détente du fluide de travail en énergie mécanique, caractérisé en ce que les moyens de détente (12,12 j et les moyens d'échange thermique (11, 11 j sont reliés fluidiquement de sorte que le cycle thermodynamique d'au moins une partie du fluide de travail de la boucle (10) de Rankine comprend une étape d'évaporation suivi d'une première surchauffe, suivi d'une première détente, suivi d'une seconde surchauffe, suivi d'une seconde détente.a Rankine loop (10) using a working fluid and comprising heat exchange means (11, 11 d between the working fluid and the coolant of the cooling circuit using this cooling circuit as a hot source, and expansion means (12, 12 d capable of transforming energy from the expansion of the working fluid into mechanical energy, characterized in that the expansion means (12.12 d and the heat exchange means (11 , 11 j are fluidly connected so that the thermodynamic cycle of at least part of the working fluid of the Rankine loop (10) comprises an evaporation step followed by a first overheating, followed by a first expansion, followed by a second overheat, followed by a second trigger.

ENSEMBLE DE MOTORISATION A BOUCLE DE RANKINERANKINE LOOP MOTORIZATION ASSEMBLY

La présente invention se rapporte au domaine des moteurs à combustion interne comprenant un dispositif de récupération d’énergie thermique, plus particulièrement mettant en œuvre un cycle de Rankine.The present invention relates to the field of internal combustion engines comprising a device for recovering thermal energy, more particularly implementing a Rankine cycle.

La pression économique (prix des carburants) et environnementale (réglementation des émissions polluantes et des gaz à effet de serre) guide la tendance actuelle vers le développement de chaînes de traction à rendement sans cesse amélioré.Economic pressure (fuel prices) and environmental pressure (regulation of polluting emissions and greenhouse gases) guide the current trend towards the development of traction chains with constantly improving efficiency.

Les véhicules de type hybride-électrique apportent une première réponse. Ils comprennent au moins :Hybrid-electric vehicles provide a first response. They include at least:

- une machine électrique de type motrice agencée dans le véhicule de sorte à fournir du couple à au moins un train de roues et capable de faire se mouvoir le véhicule pendant une durée et/ou une distance minimales en dehors du moteur thermique afin d’inhiber toute émission polluante ou pour augmenter les performances du moteur thermique par apport d’un surcroît de couple ou de puissance mécanique,- an electric motor-type machine arranged in the vehicle so as to provide torque to at least one set of wheels and capable of causing the vehicle to move for a minimum duration and / or distance outside the heat engine in order to inhibit any polluting emission or to increase the performance of the heat engine by adding additional torque or mechanical power,

- et un stockeur d’énergie de traction, se présentant sous la forme de super-capacités ou d’une batterie haute tension de traction constituée d’au moins un module rassemblant un agencement de cellules associées en série et/ou en parallèle les unes par rapport aux autres, quelle qu’en soit la technologie : familles Li-ion, Ni-MH, Ni-Cd, ...- And a traction energy store, in the form of super-capacities or a high-tension traction battery made up of at least one module bringing together an arrangement of cells associated in series and / or in parallel compared to the others, whatever the technology: Li-ion, Ni-MH, Ni-Cd families, ...

Dans le domaine des motorisations thermiques également, par exemple de type à combustion interne, les recherches se développent incessamment vers l’amélioration du rendement. Cependant, selon l’état de l’art actuel, dans leurs conditions d’utilisation les plus favorables, le rendement de telles motorisations dépasse rarement 40 à 45%. Ainsi, d’une façon générale et sur les points de fonctionnement de meilleure efficacité, l’énergie totale contenue dans le carburant se retrouve répartie entre, approximativement et en ordre de grandeur :In the area of thermal engines also, for example of the internal combustion type, research is constantly developing towards improving efficiency. However, according to the current state of the art, in their most favorable conditions of use, the efficiency of such engines rarely exceeds 40 to 45%. Thus, in general and at the most efficient operating points, the total energy contained in the fuel is distributed between, approximately and in order of magnitude:

- 30% aux roues, pour faire se mouvoir le véhicule ;- 30% at the wheels, to move the vehicle;

- 35% par pertes thermiques dans le système de refroidissement et par convection et radiation ;- 35% by thermal losses in the cooling system and by convection and radiation;

- 35% dans les gaz d’échappement.- 35% in exhaust gases.

Ce statut décrit la répartition les flux d’énergie sur les points de fonctionnement de meilleur rendement. En usage réel, seulement 10 à 20% de l’énergie totale contenue dans le carburant parvient aux roues ; ce peut même être 0%, par exemple lorsque le véhicule est à l’arrêt alors que son moteur tourne à son régime de ralenti.This status describes the distribution of energy flows over the most efficient operating points. In real use, only 10 to 20% of the total energy contained in the fuel reaches the wheels; it can even be 0%, for example when the vehicle is stopped with its engine running at idle speed.

A l’exemple des documents FR2868809B1 ou encore FR3028885A1, des voies d’amélioration se sont développées pour améliorer le rendement du moteur thermique, en particulier en utilisant la mise en œuvre de cycles thermodynamiques (Stirling, Ericsson, Rankine notamment) convertissant la chaleur contenue dans les gaz d’échappement en énergie mécanique ou thermique.Following the example of documents FR2868809B1 or also FR3028885A1, ways of improvement have been developed to improve the efficiency of the heat engine, in particular by using the implementation of thermodynamic cycles (Stirling, Ericsson, Rankine in particular) converting the heat contained in exhaust gases in mechanical or thermal energy.

La mise en œuvre du cycle thermodynamique de Rankine avec les gaz d’échappement en tant que source chaude présente l’avantage, connu de l’homme du métier, d’une exergie élevée. Une telle mise en œuvre, avec les gaz d’échappement en tant que source chaude, pose toutefois de nombreuses contraintes.The implementation of the Rankine thermodynamic cycle with exhaust gases as a hot source has the advantage, known to those skilled in the art, of high exergy. Such an implementation, with the exhaust gases as a hot source, however poses many constraints.

En effet, l’utilisation des gaz d’échappement en tant que source chaude du cycle de Rankine n’est pas aussi pertinente pour les moteurs à auto-inflammation (ex : Diesel) et pour les groupes motopropulseur hybride-électrique (ex : dans le cas où le moteur thermique est à l’arrêt ou lorsque le moteur thermique est utilisé sur des points de fonctionnement à meilleur rendement) que pour les moteurs à allumage commandé (ex : injection indirecte ou directe d’essence, GPL, etc.), à cause d’une température des gaz d’échappement plus faible.Indeed, the use of exhaust gases as a hot source of the Rankine cycle is not as relevant for auto-ignition engines (ex: Diesel) and for hybrid-electric powertrains (ex: in the case where the engine is stopped or when the engine is used on operating points with better efficiency) than for spark ignition engines (ex: indirect or direct injection of petrol, LPG, etc.) , due to a lower exhaust gas temperature.

En outre, l’utilisation des gaz d’échappement en tant que source chaude du cycle de Rankine est en concurrence avec l’amorçage des organes de dépollution et la réduction des émissions polluantes : l’évaporateur est ainsi disposé en aval des organes de dépollution et est donc soumis à des températures de gaz plus faibles, donc réduisant d’autant le potentiel de récupération d’énergie.In addition, the use of exhaust gases as a hot source of the Rankine cycle is in competition with the priming of pollution control devices and the reduction of pollutant emissions: the evaporator is thus arranged downstream of the pollution control devices and is therefore subject to lower gas temperatures, therefore reducing the potential for energy recovery.

De plus, l’utilisation des gaz d’échappement en tant que source chaude du cycle de Rankine est moins adaptée à une exploitation dans le domaine du véhicule automobile particulier que dans celui de l’usage stationnaire, du poids lourd ou des locomotives par exemple : les cycles d’usage sont beaucoup plus transitoires et avec des points de fonctionnement en majorité en zones de charge partielle et de faible charge, donc avec des niveaux de température et d’exergie disponibles sur les gaz d’échappement plus faibles.In addition, the use of exhaust gases as a hot source of the Rankine cycle is less suitable for operation in the field of the particular motor vehicle than in that of stationary use, heavy goods vehicles or locomotives for example. : the usage cycles are much more transient and with operating points mainly in areas of partial load and low load, therefore with lower temperature and exergy levels available on the exhaust gases.

Dans le cas de l’utilisation des gaz d’échappement en tant que source chaude du cycle de Rankine encore, les niveaux de température et de pression dans la boucle Rankine contraignent d’autant la conception, le dimensionnement des composants associés : évaporateur, condenseur, turbine, etc. et donc le coût du système.In the case of the use of exhaust gases as a hot source of the Rankine cycle again, the temperature and pressure levels in the Rankine loop all the more constrain the design, the dimensioning of the associated components: evaporator, condenser , turbine, etc. and therefore the cost of the system.

Enfin, l’utilisation des gaz d’échappement en tant que source chaude du cycle de Rankine nécessite l’implantation de l’évaporateur sur la ligne d’échappement, ce qui constitue alors une contre-pression à l’échappement supplémentaire et dégrade d’autant le rendement intrinsèque du moteur thermique, conduisant alors à la mise en œuvre d’un conduit de court-circuit et d’une vanne de court-circuit de l’évaporateur par les gaz d’échappement. L’utilisation des gaz d’échappement en tant que source chaude du cycle de Rankine requiert en outre le cheminement du fluide de travail en environnement sous caisse depuis l’environnement sous capot et en face avant du véhicule et génère le risque d’inflammabilité compte-tenu de la nature du fluide de Rankine et des températures et des pressions induites.Finally, the use of exhaust gases as a hot source of the Rankine cycle requires the installation of the evaporator on the exhaust line, which then constitutes an additional exhaust backpressure and degrades d 'As much the intrinsic efficiency of the heat engine, leading to the implementation of a short-circuit pipe and a short-circuit valve of the evaporator by the exhaust gases. The use of exhaust gases as a hot source of the Rankine cycle also requires the flow of working fluid in the underbody environment from the environment under the hood and at the front of the vehicle and generates the risk of flammability. -due to the nature of the Rankine fluid and the temperatures and pressures induced.

Par conséquent, le problème à la base de l’invention est d’améliorer la récupération d’énergie thermique sur un moteur thermique par une boucle de Rankine tout en s’affranchissant des problèmes dus à l’utilisation des gaz d’échappement en tant que source chaude du cycle de Rankine.Therefore, the problem underlying the invention is to improve the recovery of thermal energy on a heat engine by a Rankine loop while eliminating the problems due to the use of exhaust gases as that hot spring of the Rankine cycle.

Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l’invention un ensemble de motorisation comprenant :To achieve this objective, there is provided according to the invention a motor assembly comprising:

- un moteur à combustion interne équipé d’un circuit de refroidissement destiné recevoir un liquide de refroidissement,- an internal combustion engine equipped with a cooling circuit intended to receive a coolant,

- une boucle de Rankine utilisant un fluide de travail et comprenant des moyens d’échange thermique entre le fluide de travail et le liquide de refroidissement du circuit de refroidissement utilisant ce circuit de refroidissement comme source chaude, et des moyens de détente aptes à transformer de l’énergie provenant de la détente du fluide de travail en énergie mécanique, caractérisé en ce que les moyens de détente et les moyens d’échange thermique sont reliés fluidiquement de sorte que le cycle thermodynamique d’au moins une partie du fluide de travail de la boucle de Rankine comprend une étape d’évaporation suivi d’une première surchauffe, suivi d’une première détente, suivi d’une seconde surchauffe, suivi d’une seconde détente.a Rankine loop using a working fluid and comprising means for heat exchange between the working fluid and the coolant of the cooling circuit using this cooling circuit as a hot source, and expansion means capable of transforming the energy coming from the expansion of the working fluid into mechanical energy, characterized in that the expansion means and the heat exchange means are fluidly connected so that the thermodynamic cycle of at least part of the working fluid the Rankine loop includes an evaporation step followed by a first overheating, followed by a first expansion, followed by a second overheating, followed by a second expansion.

L’effet technique est d’améliorer la récupération l’énergie contenue dans le circuit caloporteur, certes à un niveau d’exergie (compte-tenu du niveau de température) plus faible que dans les gaz d’échappement (pourtant alors à un niveau énergétique sensiblement identique) mais est, par les niveaux de capacités thermiques mis en œuvre, davantage disponible et moins dépendant du niveau de charge du moteurThe technical effect is to improve the recovery of the energy contained in the heat transfer circuit, certainly at an exergy level (taking into account the temperature level) lower than in the exhaust gases (yet then at a level substantially identical) but is more available and less dependent on the engine load level due to the thermal capacity levels used

Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaisons :Various additional characteristics can be provided, alone or in combination:

En variante, les étapes d’évaporation et de surchauffe s’effectuent à travers un seul échangeur à double circulation distincte de fluide de travail, ce qui permet une économie de moyens.As a variant, the evaporation and superheating stages are carried out through a single exchanger with separate dual circulation of working fluid, which saves resources.

Dans une autre variante, l’évaporation et la première surchauffe s’effectuent à travers un premier échangeur thermique et la seconde surchauffe à travers un second échangeur thermique, le premier et le second échangeur thermique étant disposés à des endroits différents du circuit de refroidissement. Cette variante permet de placer par exemple le premier échangeur à un point du circuit de refroidissement plus chaud que pour le second échangeur.In another variant, the evaporation and the first superheat take place through a first heat exchanger and the second superheat through a second heat exchanger, the first and the second heat exchanger being arranged at different locations in the cooling circuit. This variant makes it possible, for example, to place the first exchanger at a point on the cooling circuit which is warmer than for the second exchanger.

En variante, l’évaporation et la première surchauffe s’effectuent à travers un échangeur thermique disposé fluidiquement, relativement au sens de circulation du liquide de refroidissement au sein du circuit de refroidissement, en aval d’un échangeur de refroidissement des gaz d’échappement recirculés vers l’admission du moteur, pour justement profiter de la température plus élevée du liquide de refroidissement en sortie de l’échangeur de refroidissement des gaz d’échappement recirculés.As a variant, the evaporation and the first superheating take place through a heat exchanger arranged fluidly, relative to the direction of circulation of the coolant within the cooling circuit, downstream of an exchanger for cooling the exhaust gases. recirculated to the engine intake, to take advantage of the higher coolant temperature at the outlet of the recirculated exhaust gas heat exchanger.

En variante, la première détente et la seconde détente s’effectuent par des moyens de détente communs, ce qui permet une économie de moyens.As a variant, the first expansion and the second expansion are carried out by common expansion means, which saves resources.

En variante, la première détente et la seconde détente s’effectuent par des moyens de détente distincts, ce qui permet d’adapter plus finement les moyens de détente aux conditions thermodynamique du fluide de travail.As a variant, the first expansion and the second expansion are carried out by separate expansion means, which makes it possible to more finely adapt the expansion means to the thermodynamic conditions of the working fluid.

En variante, la boucle de Rankine comprend des vannes et des moyens de commande de ces vannes, ces vannes étant agencées de sorte que dans un premier mode de fonctionnement, les moyens d’échange thermique entre le fluide de travail et le liquide de refroidissement du circuit de refroidissement du moteur thermique utilisent ce circuit de refroidissement comme source chaude, et dans un second mode de fonctionnement, les moyens d’échange thermique entre le fluide de travail et le liquide de refroidissement du circuit de refroidissement du moteur thermique utilisent ce circuit de refroidissement comme source froide.As a variant, the Rankine loop comprises valves and means for controlling these valves, these valves being arranged so that in a first mode of operation, the means of heat exchange between the working fluid and the coolant of the thermal engine cooling circuit use this cooling circuit as a hot source, and in a second operating mode, the heat exchange means between the working fluid and the coolant of the thermal engine cooling circuit use this cooling circuit cooling as a cold source.

En variante, la boucle de Rankine comprend une vanne et des moyens de commande de cette vanne, cette vanne étant agencée de sorte que dans un premier mode de fonctionnement, la circulation du fluide de travail dans les moyens d’échange thermique pour la seconde surchauffe est autorisée et dans un second mode de fonctionnement, cette circulation est interdite.As a variant, the Rankine loop comprises a valve and means for controlling this valve, this valve being arranged so that in a first operating mode, the circulation of the working fluid in the heat exchange means for the second overheating is authorized and in a second mode of operation, this circulation is prohibited.

L’invention porte aussi sur un véhicule, caractérisé en ce qu’il est équipé d’un ensemble de motorisation selon l’une quelconque des variantes précédemment décrites.The invention also relates to a vehicle, characterized in that it is equipped with a motorization assembly according to any of the variants previously described.

D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d’un mode particulier de réalisation, non limitatif de l’invention, faite en référence aux figures dans lesquelles :Other particularities and advantages will appear on reading the description below of a particular embodiment, without limitation of the invention, made with reference to the figures in which:

- La figure 1 est une représentation schématique d’un premier mode de réalisation de l’invention, pour un premier état de fonctionnement.- Figure 1 is a schematic representation of a first embodiment of the invention, for a first operating state.

- La figure 2 est une vue agrandie du dispositif de répartition du liquide de refroidissement et de son agencement dans le premier état de fonctionnement.- Figure 2 is an enlarged view of the coolant distribution device and its arrangement in the first operating state.

- La figure 3 présente une variante du dispositif de répartition du liquide de refroidissement de la figure 2.FIG. 3 shows a variant of the device for distributing the cooling liquid of FIG. 2.

- La figure 4 est une représentation schématique du premier mode de réalisation de l’invention pour un second état de fonctionnement.- Figure 4 is a schematic representation of the first embodiment of the invention for a second operating state.

- La figure 5 est une vue agrandie du dispositif de répartition du liquide de refroidissement et de son agencement dans le second état de fonctionnement.- Figure 5 is an enlarged view of the coolant distribution device and its arrangement in the second operating state.

- La figure 6 est une représentation schématique du premier mode de réalisation de l’invention pour un troisième état de fonctionnement.- Figure 6 is a schematic representation of the first embodiment of the invention for a third operating state.

- La figure 7 est une représentation schématique du cycle de Rankine dans le champ Température / Entropie selon l’invention.- Figure 7 is a schematic representation of the Rankine cycle in the Temperature / Entropy field according to the invention.

- La figure 8 est une représentation schématique d’un autre mode de réalisation de l’invention.- Figure 8 is a schematic representation of another embodiment of the invention.

- Les figures 9 et 10 sont une représentation schématique d’une variante du mode de réalisation présenté en figure 8 avec une boucle Rankine réversible.- Figures 9 and 10 are a schematic representation of a variant of the embodiment shown in Figure 8 with a reversible Rankine loop.

- Les figures 11 et 12 sont une représentation schématique d’une variante de boucle Rankine réversible conforme à l’invention.- Figures 11 and 12 are a schematic representation of a variant of reversible Rankine loop according to the invention.

- Les figures 13 et 14 sont une représentation schématique d’une autre variante de boucle Rankine réversible conforme à l’invention.- Figures 13 and 14 are a schematic representation of another variant of reversible Rankine loop according to the invention.

- Les figures 15 et 16 sont une représentation schématique d’une autre variante de boucle Rankine réversible conforme à l’invention.- Figures 15 and 16 are a schematic representation of another variant of reversible Rankine loop according to the invention.

La figure 1 présente un premier mode de réalisation de l’ensemble de motorisation de l’invention.Figure 1 shows a first embodiment of the motor assembly of the invention.

L’ensemble de motorisation comprend un moteur thermique 1. Le moteur thermique 1 peut être par exemple un moteur à combustion interne à allumage commandé ou un moteur à combustion interne à allumage par compression. Un tel ensemble de motorisation équipe de préférence un véhicule, en particulier automobile, pour permettre un déplacement de celui-ci, mais peut également convenir à une installation stationnaire.The engine assembly includes a heat engine 1. The heat engine 1 can be for example an internal combustion engine with positive ignition or an internal combustion engine with compression ignition. Such an engine assembly preferably equips a vehicle, in particular a motor vehicle, to allow movement thereof, but may also be suitable for a stationary installation.

Le moteur thermique 1 est pourvu d’un circuit de refroidissement à l’intérieur duquel circule un liquide de refroidissement, tel qu’un mélange d’eau et de mono-éthylène glycol par exemple.The heat engine 1 is provided with a cooling circuit inside which a coolant circulates, such as a mixture of water and mono-ethylene glycol for example.

Le circuit de refroidissement comprend un circuit interne de circulation du liquide de refroidissement à l’intérieur du moteur thermique. Le circuit de refroidissement est destiné à prélever les calories générées par le moteur thermique et à évacuer ces dernières pour maintenir le moteur thermique à une température de fonctionnement acceptable.The cooling circuit includes an internal circuit for circulating the coolant inside the engine. The cooling circuit is intended to take the calories generated by the heat engine and to evacuate them to maintain the heat engine at an acceptable operating temperature.

Les entrées et sorties des différents organes disposés dans le circuit de refroidissement sont définies relativement au sens de circulation du liquide de refroidissement.The inputs and outputs of the various members arranged in the cooling circuit are defined relative to the direction of circulation of the coolant.

Le moteur thermique 1 est relié en sortie S2 du circuit interne 2 à une entrée E31 d’un boitier 3 de sortie du liquide de refroidissement. Le boitier 3 est destiné à répartir le liquide de refroidissement à l’intérieur de diverses branches du circuit de refroidissement.The heat engine 1 is connected at the output S2 of the internal circuit 2 to an input E31 of a box 3 for the outlet of the coolant. The box 3 is intended to distribute the coolant inside various branches of the cooling circuit.

Le boitier 3 comprend une première sortie S31 de liquide de refroidissement reliée fluidiquement, au moyen par exemple d’une canalisation, à une entrée E4 d’un aérotherme 4 et à une entrée E5 d’un échangeur 5, encore désigné échangeur EGR, de refroidissement des gaz d’échappement recirculés vers l’admission du moteur 1. L’aérotherme 4 et l’échangeur 5 EGR sont disposés fluidiquement en parallèle l’un de l’autre en sortie du moteur thermique 1. L’aérotherme 4 est traversé par un flux d’air interne et/ou externe qui est destiné à être délivré à l’intérieur d’un habitacle du véhicule automobile pour réchauffer un air présent à l’intérieur de l’habitacle. L’aérotherme 4 est préférentiellement logé à l’intérieur d’une installation de chauffage du véhicule. Les gaz d’échappement recirculés peuvent indifféremment être prélevés en amont ou en aval d’organes de dépollution des gaz d’échappement (recirculation des gaz d’échappement haute pression dite EGR HP ou recirculation des gaz d’échappement basse pression dite EGR BP selon que le prélèvement est respectivement en amont ou en aval des organes de dépollution, le sens amont et aval étant défini ici relativement au sens de circulation des gaz d’échappement). En variante, l’échangeur EGR 5 peut être complété ou remplacé par un collecteur d’échappement intégré à la culasse ou par un passage des gaz d’échappement recirculés en interne du moteur thermique 1, par exemple au sein de la culasse.The housing 3 comprises a first outlet S31 of coolant fluidly connected, by means for example of a pipe, to an inlet E4 of an air heater 4 and to an inlet E5 of an exchanger 5, also designated EGR exchanger, of cooling of the recirculated exhaust gases towards the engine intake 1. The air heater 4 and the EGR exchanger 5 are fluidly arranged in parallel with each other at the outlet of the heat engine 1. The air heater 4 is crossed by an internal and / or external air flow which is intended to be delivered inside a passenger compartment of the motor vehicle to heat an air present inside the passenger compartment. The fan heater 4 is preferably housed inside a vehicle heating installation. The recirculated exhaust gases can be taken upstream or downstream from exhaust gas depollution devices (recirculation of high pressure exhaust gases called EGR HP or recirculation of low pressure exhaust gases called EGR BP according to that the sampling is respectively upstream or downstream of the pollution control devices, the upstream and downstream direction being defined here relative to the direction of circulation of the exhaust gases). As a variant, the EGR exchanger 5 can be supplemented or replaced by an exhaust manifold integrated into the cylinder head or by a passage of exhaust gases recirculated internally from the heat engine 1, for example within the cylinder head.

Le boitier 3 comprend une seconde sortie S32 de liquide de refroidissement reliée fluidiquement, au moyen par exemple d’une canalisation 7 à une entrée E8 d’une pompe à liquide de refroidissement. La pompe 8 à liquide de refroidissement comprend une sortie S8 reliée à une entrée E2 du circuit interne 2 au moteur thermique 1. La canalisation 7 est une canalisation de retour direct de liquide de refroidissement au circuit interne 2 du moteur 1 via la pompe 8 (classiquement désigné by-pass en anglais). La canalisation 7 permet d’assurer un débit minimal au sein du moteur thermique 1 qui serait insatisfait par la circulation de liquide de refroidissement au sein des seuls aérotherme 4 et échangeur EGR 5.The housing 3 includes a second coolant outlet S32 fluidly connected, for example by means of a pipe 7 to an inlet E8 of a coolant pump. The coolant pump 8 comprises an outlet S8 connected to an input E2 of the internal circuit 2 to the heat engine 1. The pipe 7 is a pipe for direct return of coolant to the internal circuit 2 of the engine 1 via the pump 8 ( classically designated by-pass in English). Line 7 ensures a minimum flow within the heat engine 1 which would be dissatisfied with the circulation of coolant within only the air heater 4 and EGR exchanger 5.

Le boitier 3 comprend une troisième sortie S33 de liquide de refroidissement reliée fluidiquement, au moyen par exemple d’une canalisation, à une entrée E9 d’un radiateur 9. Le radiateur 9 est traversé par un flux d’air externe pour refroidir le liquide de refroidissement à l’intérieur du radiateur 9. Le radiateur est préférentiellement logé à l’intérieur d’une façade avant du véhicule automobile pour faciliter un échange de chaleur entre le flux d’air externe et le liquide de refroidissement à l’intérieur du radiateur 9. Le boitier 3 comprend encore un thermostat 19, qui peut être piloté et dont la fonction est de distribuer le liquide de refroidissement en fonction de sa température vers les sorties S32, S33.The box 3 comprises a third outlet S33 of coolant fluidly connected, by means for example of a pipe, to an inlet E9 of a radiator 9. The radiator 9 is crossed by an external air flow to cool the liquid cooling inside the radiator 9. The radiator is preferably housed inside a front facade of the motor vehicle to facilitate a heat exchange between the external air flow and the coolant inside the radiator 9. The housing 3 also includes a thermostat 19, which can be controlled and whose function is to distribute the coolant as a function of its temperature to the outputs S32, S33.

Le radiateur 9 comprend une sortie S9 de liquide de refroidissement reliée fluidiquement, à une seconde entrée E32 du boitier 3. Cette seconde entrée E32 est reliée fluidiquement, par exemple par un conduit interne au sein du boîtier 3, à la seconde sortie S32 de liquide de refroidissement du boîtier 3.The radiator 9 comprises an outlet S9 for coolant fluidly connected to a second inlet E32 of the housing 3. This second inlet E32 is fluidly connected, for example by an internal conduit within the housing 3, to the second outlet S32 for liquid case cooling 3.

Le circuit de refroidissement comprend encore un premier dispositif thermostatique 6 comprenant une entrée E6 de liquide de refroidissement reliée fluidiquement, au moyen par exemple d’une canalisation, à une sortie S5 de l’échangeur EGR 5. Le dispositif thermostatique 6 comprend également une première sortie, S61, et une seconde sortie, S62, de liquide de refroidissement. Le dispositif thermostatique 6 distribue le liquide de refroidissement en fonction de sa température vers les sorties S61 et / ou S62.The cooling circuit also comprises a first thermostatic device 6 comprising an inlet E6 of coolant fluidly connected, by means for example of a pipe, to an outlet S5 of the EGR exchanger 5. The thermostatic device 6 also comprises a first outlet, S61, and a second outlet, S62, for coolant. The thermostatic device 6 distributes the coolant as a function of its temperature to the outputs S61 and / or S62.

L’entrée E6 du dispositif thermostatique 6 de liquide de refroidissement est reliée fluidiquement, au moyen par exemple d’une canalisation, à la sortie S5 de l’échangeur 5 EGR. La seconde sortie, S62 est reliée fluidiquement à une entrée E71 de la canalisation 7. La sortie S4 de l’aérotherme rejoint la liaison fluidique de la seconde sortie S62 vers la canalisation 7.The inlet E6 of the thermostatic device 6 for coolant is fluidly connected, by means of for example a pipe, to the outlet S5 of the exchanger 5 EGR. The second outlet, S62 is fluidly connected to an inlet E71 of the pipe 7. The outlet S4 of the air heater joins the fluid connection from the second outlet S62 to the pipe 7.

L’ensemble de motorisation de l’invention comprend encore un dispositif de récupération d’énergie mettant en oeuvre un cycle de Rankine. Ce dispositif de récupération d’énergie comprend une boucle 10 d’échange thermique à l’intérieur de laquelle circule un fluide de travail.The motorization assembly of the invention also includes an energy recovery device implementing a Rankine cycle. This energy recovery device comprises a heat exchange loop 10 inside which a working fluid circulates.

Un échangeur thermique 11 est disposé dans la boucle d’échange thermique 10, en contact thermique avec le circuit de refroidissement du moteur 1 comme source chaude de sorte à capter les calories véhiculées par le liquide de refroidissement pour les transférer au fluide de travail. Cet échangeur thermique 11 est dit chaud car il est relié à la source chaude. Cet échangeur thermique 11 constitue préférentiellement, selon un premier mode de fonctionnement de la boucle d’échange thermique 10, un évaporateur pour le fluide de travail, de telle sorte que ce dernier passe d’un état liquide en entrée d’échangeur thermique 11 à un état vapeur à en sortie de l’échangeur thermique 11.A heat exchanger 11 is arranged in the heat exchange loop 10, in thermal contact with the engine cooling circuit 1 as a hot source so as to capture the calories conveyed by the coolant to transfer them to the working fluid. This heat exchanger 11 is said to be hot because it is connected to the hot source. This heat exchanger 11 preferably constitutes, according to a first operating mode of the heat exchange loop 10, an evaporator for the working fluid, so that the latter passes from a liquid state at the inlet of the heat exchanger 11 to a vapor state at the outlet of the heat exchanger 11.

Cet échangeur thermique 11 dit chaud comprend une entrée E11 de liquide de refroidissement reliée fluidiquement à la première sortie, S61, du dispositif thermostatique 6. Cet échangeur thermique 11 comprend encore une sortie S11 de liquide de refroidissement reliée fluidiquement à une entrée E72 de la canalisation 7 reliant le boitier 3 à la pompe 8.This heat exchanger 11 called hot comprises an inlet E11 of coolant fluidly connected to the first outlet, S61, of the thermostatic device 6. This heat exchanger 11 further comprises an outlet S11 of coolant fluidly connected to an inlet E72 of the pipe. 7 connecting the housing 3 to the pump 8.

Par ailleurs, la première sortie, S61, du dispositif thermostatique 6 est reliée à l’entrée E11 de l’échangeur 11 tandis que la seconde sortie, S62 est reliée fluidiquemement à une entrée E71 de la canalisation 7. La sortie S4 de l’aérotherme rejoint la liaison fluidique de la seconde sortie S62 vers l’entrée E71 de la canalisation 7.Furthermore, the first outlet, S61, of the thermostatic device 6 is connected to the inlet E11 of the exchanger 11 while the second outlet, S62 is fluidly connected to an inlet E71 of the pipe 7. The outlet S4 of the unit heater joins the fluid connection from the second outlet S62 to the inlet E71 in line 7.

Dans ce mode de réalisation, un autre échangeur thermique 11’ est disposé dans la boucle d’échange thermique 10, en contact thermique avec le circuit de refroidissement du moteur 1 comme source chaude de sorte à capter les calories véhiculées par le liquide de refroidissement pour les transférer au fluide de travail. Cet autre échangeur thermique 11’ est lui aussi dit chaud car il est également relié à la source chaude et constitue préférentiellement, selon un premier mode de fonctionnement de la boucle d’échange thermique 10, un surchauffeur pour le fluide de travail, de telle sorte que ce dernier entre et sorte de l’échangeur thermique 11 ’ à l’état vapeur.In this embodiment, another heat exchanger 11 ′ is disposed in the heat exchange loop 10, in thermal contact with the cooling circuit of the engine 1 as a hot source so as to capture the calories conveyed by the coolant for transfer them to the working fluid. This other heat exchanger 11 'is also said to be hot because it is also connected to the hot source and preferably constitutes, according to a first operating mode of the heat exchange loop 10, a superheater for the working fluid, so that the latter enters and leaves the heat exchanger 11 ′ in the vapor state.

Cet autre échangeur thermique 11’ dit chaud comprend une entrée E11’ de liquide de refroidissement reliée fluidiquement à une sortie, S62’ de la canalisation 7. Cet échangeur thermique 11 comprend encore une sortie S11’ de liquide de refroidissement reliée également fluidiquement à l’entrée E72 de la canalisation 7 reliant le boitier 3 à la pompe 8.This other heat exchanger 11 ′ called hot comprises an inlet E11 ′ of coolant fluidly connected to an outlet, S62 ′ of the pipe 7. This heat exchanger 11 also comprises an outlet S11 ′ of coolant also connected fluidly to the input E72 of the pipe 7 connecting the box 3 to the pump 8.

La boucle 10 d’échange thermique comprend encore un compresseur ou une pompe 14 pour augmenter la pression du fluide de travail et pour mettre en circulation le fluide à l’intérieur de la boucle d’échange thermique 10.The heat exchange loop 10 also comprises a compressor or a pump 14 for increasing the pressure of the working fluid and for circulating the fluid inside the heat exchange loop 10.

A partir du compresseur 14, dans le sens de mise en circulation du fluide de travail, la boucle 10 d’échange thermique comprend l’échangeur 11 dans lequel le fluide de travail capte des calories du circuit de refroidissement moteur, un premier organe de détente 12, encore désigné turbine ou détendeur, apte à transformer de l’énergie provenant de la détente du fluide de travail en énergie mécanique. A l’intérieur de l’organe de détente 12 le fluide subit une première détente qui fait s’abaisser la température et la pression du fluide de travail.From the compressor 14, in the direction of circulation of the working fluid, the heat exchange loop 10 comprises the exchanger 11 in which the working fluid captures calories from the engine cooling circuit, a first expansion member 12, also designated turbine or regulator, able to transform energy from the expansion of the working fluid into mechanical energy. Inside the expansion member 12 the fluid undergoes a first expansion which lowers the temperature and the pressure of the working fluid.

A partir du premier organe de détente 12, la boucle 10 d’échange thermique comprend ensuite l’échangeur 11’ dans lequel le fluide de travail capte des calories du circuit de refroidissement moteur, un second organe de détente 12’, à l’intérieur duquel le fluide subit une seconde détente qui fait s’abaisser la température et la pression du fluide de travail.From the first expansion member 12, the heat exchange loop 10 then comprises the exchanger 11 'in which the working fluid captures calories from the engine cooling circuit, a second expansion member 12', inside from which the fluid undergoes a second expansion which lowers the temperature and the pressure of the working fluid.

L’énergie mécanique ainsi produite à partir de l’énergie thermique dégagée par la détente du fluide de travail peut ensuite être, soit communiquée directement, par au moins un engrenage de pignons débrayable, en sortie du vilebrequin du moteur thermique, soit préférentiellement transformée par une génératrice ou un alternateur en énergie électrique,The mechanical energy thus produced from the thermal energy released by the expansion of the working fluid can then be either communicated directly by at least one disengageable pinion gear, at the output of the crankshaft of the thermal engine, or preferably transformed by an electric energy generator or alternator,

- stockée dans une batterie haute tension de traction ou une batterie 48V d’un véhicule hybride-électrique- stored in a high voltage traction battery or a 48V battery of a hybrid-electric vehicle

- ou utilisée pour faciliter ou seconder la génération d’énergie électrique au niveau d’un alternateur d’une chaîne de traction conventionnelle ou micro-hybridée (par exemple de type à arrêt et redémarrage automatique encore désigné « stop & start >> en anglais) où l’alternateur est usuellement entraîné par le moteur thermique.- or used to facilitate or assist the generation of electrical energy at the level of an alternator of a conventional or micro-hybridized powertrain (for example of the automatic stop and restart type still called "stop & start" in English ) where the alternator is usually driven by the engine.

A partir du second organe de détente 12’, la boucle 10 d’échange thermique comprend ensuite un échangeur thermique 13 dit froid car il est relié thermiquement à une source froide. Cet échangeur thermique 13 constitue préférentiellement, selon un premier mode de fonctionnement de la boucle 10 d’échange thermique, un condenseur 13 à l’intérieur duquel le fluide de travail se condense en cédant sa chaleur à pression sensiblement constante à la source froide.From the second expansion member 12 ’, the heat exchange loop 10 then comprises a heat exchanger 13 said to be cold because it is thermally connected to a cold source. This heat exchanger 13 preferably constitutes, according to a first mode of operation of the heat exchange loop 10, a condenser 13 inside which the working fluid condenses by yielding its heat at substantially constant pressure to the cold source.

L’échangeur thermique 13 dit froid de la boucle 10 d’échange thermique décrivant un cycle de Rankine est relié thermiquement à un second circuit de refroidissement, indépendant du circuit de refroidissement du moteur 1, à l’intérieur duquel circule un liquide de refroidissement, tel qu’un mélange d’eau et de mono-éthylène glycol par exemple. Ce second circuit de refroidissement comprend une pompe 15, un radiateur 16. Le radiateur 16 est traversé par un flux d’air externe pour refroidir le liquide de refroidissement à l’intérieur du radiateur 16. Le radiateur est préférentiellement logé à l’intérieur d’une façade avant du véhicule automobile pour faciliter un échange de chaleur entre le flux d’air externe et le liquide de refroidissement à l’intérieur du radiateur 16, et préférentiellement en amont ou en parallèle du radiateur 9 compte-tenu du sens de circulation du flux d’air externe depuis l’environnement extérieur à l’avant du véhicule vers l’environnement du sous-capot moteur du véhicule. Dans cette variante, l’échangeur 13 froid est un condenseur de type indirect ou à eau. II peut comprendre alors notamment :The heat exchanger 13, said to be cold, of the heat exchange loop 10 describing a Rankine cycle is thermally connected to a second cooling circuit, independent of the cooling circuit of the engine 1, inside which a coolant circulates, such as a mixture of water and mono-ethylene glycol for example. This second cooling circuit comprises a pump 15, a radiator 16. The radiator 16 is crossed by an external air flow to cool the coolant inside the radiator 16. The radiator is preferably housed inside d '' a front panel of the motor vehicle to facilitate heat exchange between the external air flow and the coolant inside the radiator 16, and preferably upstream or in parallel with the radiator 9 taking into account the direction of circulation of the external air flow from the external environment at the front of the vehicle to the environment of the vehicle engine bonnet. In this variant, the cold exchanger 13 is an indirect or water type condenser. It can then include in particular:

- un réservoir de fluide de travail, qui stocke la quantité de fluide de travail non circulante et sépare la phase minoritaire gazeuse de la phase majoritaire liquide du fluide de travail sortant du condenseur,- a working fluid reservoir, which stores the quantity of non-circulating working fluid and separates the gaseous minority phase from the majority liquid phase of the working fluid leaving the condenser,

- un sous-refroidisseur, soumis à un débit de liquide de refroidissement du second circuit de refroidissement et qui assure un échange thermique entre le fluide de travail et le liquide de refroidissement du second circuit, pour amener le fluide de travail à une température inférieure à sa température de condensation. Cette disposition permet de garantir que le fluide de travail soit totalement en phase liquide en entrée de la pompe ou du compresseur 14 afin de s’affranchir de tout risque de cavitation pouvant provoquer la détérioration ou la ruine de la pompe ou du compresseur 14.- a sub-cooler, subjected to a flow of coolant from the second cooling circuit and which provides heat exchange between the working fluid and the coolant in the second circuit, to bring the working fluid to a temperature below its condensation temperature. This arrangement makes it possible to guarantee that the working fluid is completely in the liquid phase at the inlet of the pump or of the compressor 14 in order to be free of any risk of cavitation which may cause deterioration or ruin of the pump or the compressor 14.

Le radiateur 16 comprend une sortie S16 de liquide de refroidissement reliée fluidiquement à la pompe 15 qui est elle-même reliée à une entrée E13 de liquide de refroidissement que comprend l’échangeur 13 froid. L’échangeur 13 froid comprend encore une sortie S13 de liquide de refroidissement.The radiator 16 comprises an outlet S16 of coolant fluidly connected to the pump 15 which is itself connected to an inlet E13 of coolant which includes the cold exchanger 13. The cold exchanger 13 also includes an outlet S13 for coolant.

Le moteur peut encore comprendre un turbocompresseur 17 et un refroidisseur 18 d’air de suralimentation pour le refroidissement de l’air d’admission en sortie du turbocompresseur 17 et avant son entrée dans les chambres de combustion du moteur 1.The engine may also include a turbocharger 17 and a charge air cooler 18 for cooling the intake air at the outlet of the turbocharger 17 and before it enters the combustion chambers of the engine 1.

Le refroidisseur 18 d’air de suralimentation est relié au second circuit de refroidissement préférentiellement en parallèle de l’échangeur 13 froid pour ne pas additionner leurs pertes de charge.The charge air cooler 18 is connected to the second cooling circuit preferably in parallel with the cold exchanger 13 so as not to add up their pressure drops.

Le second circuit de refroidissement assure en variante également le refroidissement des gaz EGR (dans ce cas, l’échangeur EGR 5 est alors disposé sur ce second circuit) et/ou d’une partie du turbocompresseur 17 (par exemple le carter de la turbine) et/ou au moins un composant électrique ou électronique de la chaîne de traction d’un véhicule hybrideélectrique (moteur ou génératrice électrique, électronique de puissance, chargeur, batterie haute tension de traction, etc.).The second cooling circuit also alternatively ensures the cooling of the EGR gases (in this case, the EGR exchanger 5 is then placed on this second circuit) and / or of a part of the turbocharger 17 (for example the turbine casing ) and / or at least one electrical or electronic component of the traction chain of a hybrid electric vehicle (electric motor or generator, power electronics, charger, high voltage traction battery, etc.).

Dans une variante, l’échangeur 13 froid est un condenseur de type direct ou à air, préférentiellement logé à l’intérieur d’une façade avant du véhicule automobile pour faciliter un échange de chaleur entre le flux d’air externe et le fluide de travail à l’intérieur de l’échangeur 13 froid, et préférentiellement en amont ou en parallèle du radiateur 9 compte-tenu du sens de circulation du flux d’air externe.In a variant, the cold exchanger 13 is a direct or air type condenser, preferably housed inside a front facade of the motor vehicle to facilitate a heat exchange between the external air flow and the work inside the cold exchanger 13, and preferably upstream or in parallel of the radiator 9 taking into account the direction of circulation of the external air flow.

Le circuit de refroidissement comprend encore un autre dispositif 6’ de répartition de débit de liquide de refroidissement, dont la figure 2 présente une vue schématique agrandie d’un mode de réalisation. De préférence, ce dispositif 6’ de répartition de débit de liquide de refroidissement est intégré à la canalisation 7 de retour de liquide de refroidissement à l’entrée E8 de la pompe 8 depuis la seconde sortie S32 du boitier 3.The cooling circuit comprises yet another device 6 ′ for distributing the flow of coolant, of which FIG. 2 presents an enlarged schematic view of an embodiment. Preferably, this device 6 ′ for distributing the coolant flow rate is integrated into the coolant return pipe 7 at the inlet E8 of the pump 8 from the second outlet S32 of the housing 3.

Ce dispositif 6’ de répartition de débit comprend une entrée E6’ de liquide de refroidissement reliée fluidiquement, au plus près du boitier 3 de sortie du liquide de refroidissement, plus précisément de sa seconde sortie S32.This device 6 ′ for distributing flow comprises an inlet E6 ’for coolant fluidly connected, as close as possible to the case 3 for the outlet of the coolant, more precisely to its second outlet S32.

Ce dispositif 6’ de répartition de débit comprend une première sortie S61 ’, et une seconde sortie, S62’, de liquide de refroidissement. Comme détaillé plus loin, le dispositif 6’ a pour fonction de distribuer le liquide de refroidissement en provenance du boitier 3 vers les sorties S61’ et/ou S62’.This 6 ’flow distribution device comprises a first outlet S61’, and a second outlet, S62 ’, for coolant. As detailed below, the device 6 ’has the function of distributing the coolant coming from the box 3 to the outputs S61’ and / or S62 ’.

Relativement au sens de circulation du liquide de refroidissement dans la canalisation 7 de retour, l’entrée E71 est en aval de l’entrée E72, qui est elle-même en aval des sorties S61’ et S62’.Relative to the direction of circulation of the coolant in the return line 7, the inlet E71 is downstream of the inlet E72, which is itself downstream of the outlets S61 ’and S62’.

Afin d’optimiser le rapport entre le débit de liquide de refroidissement à travers l’échangeur 11’ et le débit de liquide de refroidissement traversant la canalisation 7 en créant une perte de charge variable, en fonction principalement de la température du liquide de refroidissement dans la canalisation 7, le dispositif 6’ de répartition de débit de liquide de refroidissement comprend un premier actionneur 6a’ thermostatique pour le contrôle du débit de liquide de refroidissement à travers la première sortie S61’ et un second actionneur 6b’ thermostatique pour le contrôle du débit de liquide de refroidissement à travers la seconde sortie S62’. Les premier et second actionneurs thermostatiques 6a’, 6b’ ont respectivement chacun un élément thermosensible, 6a3’, 6b3’ irrigués par le liquide de refroidissement et implantés de sorte à minimiser leur impact sur la section de passage du liquide de refroidissement à travers le dispositif 6’.In order to optimize the ratio between the flow of coolant through the exchanger 11 'and the flow of coolant through the pipe 7 by creating a variable pressure drop, mainly depending on the temperature of the coolant in the pipe 7, the device 6 'for distributing the coolant flow comprises a first thermostatic actuator 6a' for controlling the flow of coolant through the first outlet S61 'and a second thermostatic actuator 6b' for controlling the coolant flow through the second outlet S62 '. The first and second thermostatic actuators 6a ', 6b' each have a thermosensitive element, 6a3 ', 6b3' respectively irrigated by the coolant and implanted so as to minimize their impact on the section of coolant passage through the device 6 '.

Le fonctionnement est le suivant :The operation is as follows:

Dans la configuration illustrée en figure 1 le moteur thermique 1 est en régime thermique transitoire, dans une première phase de montée en température.In the configuration illustrated in FIG. 1, the heat engine 1 is in transient thermal regime, in a first phase of temperature rise.

Lorsque la circulation du liquide de refroidissement au sein du moteur thermique 1 est établie (car elle peut être transitoirement coupée, soit au niveau de la pompe 8, soit au niveau du boîtier 3, pour accélérer la montée en température du moteur thermique 1), elle s’effectue au sein du circuit interne 2 au moteur thermique 1 puis débouche en entrée E31 du boîtier 3. Le moteur 1 thermique n’a pas encore atteint sa température de régulation et son thermostat 19 ferme la sortie S33. De préférence, pour un fonctionnement acceptable du moteur 1, la température de régulation, correspondant à la température du liquide de refroidissement provoquant un début d’ouverture du thermostat 19, est de préférence comprise entre 75 et 105°C.When the circulation of the coolant within the heat engine 1 is established (because it can be temporarily cut off, either at the level of the pump 8, or at the level of the housing 3, to accelerate the rise in temperature of the heat engine 1), it takes place within the internal circuit 2 of the heat engine 1 then leads to input E31 of the housing 3. The heat engine 1 has not yet reached its regulation temperature and its thermostat 19 closes the output S33. Preferably, for acceptable operation of the engine 1, the regulation temperature, corresponding to the temperature of the coolant causing the thermostat 19 to start to open, is preferably between 75 and 105 ° C.

Dans cette configuration, la température du liquide de refroidissement irriguant les éléments thermosensibles 6a3 et 6b3 du dispositif 6’ et l’élément thermosensible du dispositif 6 de répartition de débit de liquide de refroidissement est inférieure à un seuil prédéfini, Sr, pour lequel il est jugé que la température et la chaleur transférables à travers les échangeurs 11 et 11 ’ sont trop faibles pour tirer profit de la boucle Rankine et la priorité est donnée à la montée en température du moteur thermique 1 et au chauffage de l’habitacle, via l’aérotherme 4. Concernant le second dispositif 6’ thermostatique, le premier actionneur 6a’ thermostatique ferme la première sortie S61’ et le second actionneur 6b’ thermostatique ferme la seconde sortie S62’. En pratique, la première sortie S61’ n’est jamais totalement fermée de manière étanche. Le seuil prédéfini, Sr, est inférieur à la température de régulation du moteur thermique 1 et de préférence compris entre 40 et 70 °C.In this configuration, the temperature of the coolant irrigating the heat-sensitive elements 6a3 and 6b3 of the device 6 'and the heat-sensitive element of the coolant flow distribution device 6 is less than a predefined threshold, Sr, for which it is judged that the temperature and the heat transferable through the exchangers 11 and 11 'are too low to take advantage of the Rankine loop and priority is given to the rise in temperature of the heat engine 1 and to the heating of the passenger compartment, via the 'air heater 4. Concerning the second thermostatic device 6', the first thermostatic actuator 6a 'closes the first outlet S61' and the second thermostatic actuator 6b 'closes the second outlet S62'. In practice, the first S61 outlet is never completely sealed. The predefined threshold, Sr, is lower than the regulation temperature of the heat engine 1 and preferably between 40 and 70 ° C.

Dans cette première phase de montée en température, le premier dispositif thermostatique 6 disposé en sortie de l’échangeur 5 EGR ferme la première sortie S61 pour empêcher la circulation du liquide de refroidissement dans l’échangeur 11 dit chaud, mais laisse la seconde sortie S62 ouverte. Le liquide de refroidissement ayant traversé l’échangeur 5 EGR est dirigé par la seconde sortie S62 du dispositif thermostatique 6 vers l’entrée E71 de la canalisation 7 et l’entrée E8 de la pompe à eau 8.In this first phase of temperature rise, the first thermostatic device 6 disposed at the outlet of the exchanger 5 EGR closes the first outlet S61 to prevent the circulation of the coolant in the exchanger 11 said to be hot, but leaves the second outlet S62 opened. The coolant having passed through the exchanger 5 EGR is directed by the second outlet S62 of the thermostatic device 6 towards the inlet E71 of the pipe 7 and the inlet E8 of the water pump 8.

Dans cette configuration, la boucle Rankine est alors désactivée : la pompe à fluide ou compresseur 14 et l’organe de détente 12 sont ici inopérants.In this configuration, the Rankine loop is then deactivated: the fluid pump or compressor 14 and the expansion member 12 are inoperative here.

Le thermostat 19 étant fermé, le liquide de refroidissement en sortie moteur se dirige, par la sortie S31 du boitier 3, vers l’aérotherme 4 et l’échangeur EGR 5 avant d’être réintroduit par l’entrée E71 dans la canalisation 7 et, par les sorties S34 et S32 du boitier 3, à travers la canalisation 7 via le second dispositif thermostatique 6’, avant d’être aspiré par l’admission E8 de la pompe à eau 8 et d’en être refoulé en entrée E2 du moteur thermique 1.The thermostat 19 being closed, the coolant at the engine outlet goes, via the outlet S31 of the housing 3, to the air heater 4 and the EGR exchanger 5 before being reintroduced via the inlet E71 in the pipe 7 and , by the outputs S34 and S32 of the housing 3, through the pipe 7 via the second thermostatic device 6 ', before being sucked in by the inlet E8 of the water pump 8 and being discharged therefrom at the inlet E2 of the heat engine 1.

Cependant, si le régime de rotation du moteur thermique 1 ou la pression du liquide de refroidissement en sortie du moteur thermique 1 au niveau de l’entrée E6’ du dispositif 6’ de répartition de débit de liquide de refroidissement en amont du premier actionneur 6a’, relativement au sens de circulation du liquide, dépasse un premier seuil prédéfini de régime ou un seuil prédéfini de pression donné, alors que le premier actionneur 6a’ ferme la première sortie S61’, la section de passage minimale alors quand même disponible au liquide de refroidissement peut ne pas être suffisante pour que la pression dans le circuit de refroidissement reste sous un seuil de sécurité pour à long terme ne pas nuire à la fiabilité du circuit et éviter un risque de fuite. Pour remédier à ce risque, on peut donc prévoir que le premier actionneur 6a’ soit également pressostatique, de sorte que si la pression du liquide de refroidissement en amont du premier actionneur 6a’, relativement au sens de circulation du liquide, dépasse un seuil déterminé, Sp, la première sortie S61’ s’ouvre. Le premier seuil prédéfini de régime de rotation du moteur 1, Sn1, est préférentiellement supérieur à respectivement 3000 tours/min pour un moteur à autoinflammation et 4000 tours/min pour un moteur à allumage commandé et/ou le seuil prédéfini de pression, Sp, est préférentiellement supérieur à 2,2 bar relatif par rapport à la pression atmosphérique.However, if the speed of rotation of the heat engine 1 or the pressure of the coolant leaving the heat engine 1 at the inlet E6 'of the device 6' for distributing the coolant flow upstream of the first actuator 6a ', relative to the direction of circulation of the liquid, exceeds a first predefined threshold of speed or a predefined threshold of given pressure, while the first actuator 6a' closes the first outlet S61 ', the minimum passage section then still available to the liquid cooling may not be sufficient for the pressure in the cooling circuit to remain below a safety threshold so that, in the long term, the reliability of the circuit is not impaired and a risk of leakage is avoided. To remedy this risk, provision can therefore be made for the first actuator 6a 'to also be pressostatic, so that if the pressure of the coolant upstream of the first actuator 6a', relative to the direction of circulation of the liquid, exceeds a determined threshold , Sp, the first output S61 'opens. The first predefined threshold of rotation speed of the engine 1, Sn1, is preferably greater than 3000 rev / min respectively for an auto-ignition engine and 4000 rev / min for a spark-ignition engine and / or the predefined pressure threshold, Sp, is preferably greater than 2.2 bar relative to atmospheric pressure.

Comme le montre la figure 3, le clapet 6a1’ du premier actionneur 6a n’est pas solidaire de son axe 6a2’ et peut donc s’ouvrir sous l’action de la pression de liquide de refroidissement s’exerçant dessus, en en comprimant un ressort de rappel, non représenté, qui peut être taré également en fonction du rapport de débit de liquide de refroidissement entre les traversées de la canalisation 7 et de l’échangeur 11 ’.As shown in Figure 3, the valve 6a1 'of the first actuator 6a is not integral with its axis 6a2' and can therefore open under the action of the pressure of coolant acting on it, compressing it a return spring, not shown, which can also be calibrated as a function of the coolant flow rate ratio between the bushings of the pipe 7 and of the exchanger 11 '.

Selon cette réalisation le clapet 6a1 ’ du premier actionneur 6a est à la fois thermostatique et pressostatique : il s’ouvre selon la condition la plus sévère entre la température du liquide de refroidissement et sa pression, provoquant l’ouverture maximale. Dans l’exemple présenté en figure 3, si la pression diminue sous le seuil déterminé Sp, par exemple car le régime de rotation du moteur 1 redescend sous le seuil prédéfini Sn1 de régime de rotation du moteur 1, alors le clapet 6a1 reprend la position commandée par la position de l’axe 6a2’ du premier actionneur 6a en fonction de la température du liquide de refroidissement. La température du liquide de refroidissement irriguant l’élément thermosensible 6a3’ de l’actionneur 6a’ ayant pu entretemps varier, il se peut donc qu’il ne s’agit pas exactement de la position occupée initialement par le clapet 6a1’ avant l’apparition de la condition de pression.According to this embodiment, the valve 6a1 ’of the first actuator 6a is both thermostatic and pressostatic: it opens according to the most severe condition between the temperature of the coolant and its pressure, causing maximum opening. In the example presented in FIG. 3, if the pressure decreases below the determined threshold Sp, for example because the rotation speed of the motor 1 drops again below the predefined threshold Sn1 of rotation speed of the motor 1, then the valve 6a1 returns to the position controlled by the position of the axis 6a2 'of the first actuator 6a as a function of the temperature of the coolant. The temperature of the coolant irrigating the thermosensitive element 6a3 'of the actuator 6a' may have meanwhile varied, so it may not be exactly the position initially occupied by the valve 6a1 'before the appearance of the pressure condition.

L’échangeur 13 dit froid de la boucle Rankine est irrigué par le liquide de refroidissement du second circuit de refroidissement si la pompe 15 associée est activée. Une alternative possible propose de s’affranchir de la circulation de liquide de refroidissement dans le second circuit de refroidissement et donc au sein de l’échangeur 13 dit froid, inutile puisque la boucle Rankine est alors désactivée. Cette circulation de liquide de refroidissement au sein de l’échangeur 13 dit froid alors inopérant permet toutefois par conduction de le mettre à une température déjà propice afin de garantir une rapide mise à disposition de la source froide.The exchanger 13, said cold of the Rankine loop, is irrigated by the coolant of the second cooling circuit if the associated pump 15 is activated. A possible alternative proposes to bypass the circulation of coolant in the second cooling circuit and therefore within the exchanger 13 said cold, useless since the Rankine loop is then deactivated. This circulation of coolant within the heat exchanger 13 said cold then inoperative however allows by conduction to put it at an already favorable temperature in order to guarantee a rapid availability of the cold source.

La figure 4 présente le premier mode de réalisation dans une seconde phase de fonctionnement dans laquelle le moteur thermique 1 est toujours en régime thermique transitoire, dans une seconde phase de montée en température.FIG. 4 shows the first embodiment in a second operating phase in which the heat engine 1 is still in transient thermal regime, in a second temperature rise phase.

Dans cette seconde phase, le moteur thermique n’a pas encore atteint sa température de régulation et son thermostat 19 garde la sortie S33 fermée.In this second phase, the heat engine has not yet reached its regulation temperature and its thermostat 19 keeps the output S33 closed.

Toutefois, dans cette seconde phase, la phase de convergence du confort thermique habitacle en mode chauffage est terminée et la température et la chaleur transférables à travers les échangeurs chauds 11 et 1T sont désormais suffisantes pour tirer profit de la boucle Rankine : la boucle Rankine est alors activée et la pompe 14 et les organes de détente 12 et 12’ fonctionnent désormais.However, in this second phase, the convergence phase of cabin thermal comfort in heating mode is complete and the temperature and heat transferable through the hot exchangers 11 and 1T are now sufficient to take advantage of the Rankine loop: the Rankine loop is then activated and the pump 14 and the expansion members 12 and 12 'now function.

La température du liquide de refroidissement irriguant l’élément thermosensible du dispositif thermostatique 6 étant supérieure au seuil prédéfini, Sr, le dispositif thermostatique 6 disposé en sortie de l’échangeur 5 EGR referme la seconde sortie S62 pour empêcher le retour direct du liquide de refroidissement vers la canalisation 7, mais ouvre la première sortie S61 pour permettre le passage du liquide de refroidissement dans l’échangeur 11.The temperature of the coolant irrigating the thermosensitive element of the thermostatic device 6 being greater than the predefined threshold, Sr, the thermostatic device 6 disposed at the outlet of the exchanger 5 EGR closes the second outlet S62 to prevent the direct return of the coolant towards the pipe 7, but opens the first outlet S61 to allow the passage of the coolant in the exchanger 11.

Le liquide de refroidissement ayant traversé l’échangeur 5 EGR est dirigé par la première sortie S61 du dispositif thermostatique 6 l’échangeur 11, qu’il traverse avant de rejoindre la canalisation 7 (par son entrée E72) et l’entrée de la pompe 8. A la traversée de l’échangeur 11, le liquide de refroidissement cède des calories au fluide de travail de la boucle de Rankine dont il augmente ainsi la température avant la détente à travers le premier organe détente 12.The coolant having passed through the exchanger 5 EGR is directed by the first outlet S61 of the thermostatic device 6 the exchanger 11, which it crosses before joining the pipe 7 (via its inlet E72) and the inlet of the pump 8. On passing through the exchanger 11, the coolant gives up calories to the working fluid of the Rankine loop, thereby increasing the temperature before expansion through the first expansion member 12.

Cette disposition en série de l’échangeur 5 EGR et l’échangeur 11, dans cet ordre compte-tenu du sens de circulation du liquide de refroidissement en sortie moteur, et en parallèle de l’aérotherme 4, permet de transmettre au fluide de travail de la boucle de Rankine les calories dissipées par les gaz d’échappement recirculés à la traversée de l’échangeur 5 EGR tout en s’affranchissant des pertes thermiques à travers l’aérotherme 4.This series arrangement of the 5 EGR exchanger and the exchanger 11, in this order taking into account the direction of circulation of the coolant at the engine outlet, and in parallel with the air heater 4, makes it possible to transmit to the working fluid from the Rankine loop, the calories dissipated by the recirculated exhaust gases on passing through the 5 EGR exchanger while overcoming thermal losses through the air heater 4.

Préférentiellement, les dispositifs thermostatiques 6 et 6’ sont de type pilotés : un élément électrique piloté par un calculateur du véhicule est intégré aux dispositifs thermostatiques 6 et 6’, et permet d’en provoquer l’ouverture à une température du liquide de refroidissement différente de leurs seuils de début d’ouverture passive. L’actionnement des dispositifs thermostatiques 6 et 6’ sont mis en oeuvre par une loi de commande enregistrée dans un espace mémoire du calculateur, en fonction notamment de la température du liquide de refroidissement en sortie du moteur thermique et de l’échangeur 5 EGR. En alternative, les dispositifs thermostatiques 6 et 6’ peuvent être remplacés chacun par un actionneur de type électrovanne on/off ou proportionnelle, par exemple à solénoïde.Preferably, the thermostatic devices 6 and 6 'are of the piloted type: an electrical element controlled by a vehicle computer is integrated into the thermostatic devices 6 and 6', and makes it possible to cause them to open at a different coolant temperature. of their passive opening start thresholds. The actuation of the thermostatic devices 6 and 6 ’are implemented by a control law recorded in a memory space of the computer, depending in particular on the temperature of the coolant leaving the heat engine and the 5 EGR exchanger. As an alternative, the thermostatic devices 6 and 6 'can each be replaced by an actuator of the on / off or proportional solenoid valve type, for example with solenoid.

Toujours dans cette seconde phase de fonctionnement, comme le montre la figure 5, la température du liquide de refroidissement irriguant l’élément thermosensible 6b3’ du second actionneur 6b’ du dispositif 6’ étant supérieure au seuil prédéfini, Sr, le second actionneur 6b’ ouvre la seconde sortie S62’ pour autoriser le passage du liquide de refroidissement vers l’échangeur 11’, mais le premier actionneur 6a’ laisse la première sortie S61’ obturée pour en empêcher le passage du liquide de refroidissement, la température du liquide de refroidissement qui l’irrigue étant encore insuffisante pour provoquer son début d’ouverture et ouvrir un passage plus grand au fluide vers la pompe 8. Le liquide de refroidissement en sortie du boîtier 3 est alors préférentiellement dirigé vers l'échangeur 11 ’, le second actionneur 6b’ ouvrant alors la seconde sortie S62’.Still in this second operating phase, as shown in FIG. 5, the temperature of the coolant irrigating the thermosensitive element 6b3 'of the second actuator 6b' of the device 6 'being greater than the predefined threshold, Sr, the second actuator 6b' opens the second outlet S62 'to allow the passage of the coolant to the exchanger 11', but the first actuator 6a 'leaves the first outlet S61' closed to prevent the passage of the coolant, the temperature of the coolant which irrigates it still being insufficient to cause its opening to open and to open a larger passage for the fluid towards the pump 8. The coolant leaving the housing 3 is then preferably directed towards the exchanger 11 ′, the second actuator 6b 'then opening the second output S62'.

A la traversée de l’échangeur 11’, le liquide de refroidissement en sortie moteur cède des calories à travers l’échangeur 11’ au fluide de travail de la boucle de Rankine dont il augmente ainsi la température avant la détente à travers la seconde turbine 12’.When passing through the exchanger 11 ', the coolant at the engine outlet transfers calories through the exchanger 11' to the working fluid of the Rankine loop, thereby increasing the temperature before expansion through the second turbine. 12 '.

Alors que le dispositif 6’ de répartition de débit de liquide de refroidissement occupe la configuration décrite en figure 5, plus particulièrement alors que le premier actionneur 6a’ ferme la première sortie S61 ’, si la pression de liquide de refroidissement au niveau de l’entrée E6’ du dispositif 6’ et plus particulièrement au niveau de la sortie S61’ en amont du premier actionneur 6a’, dépasse un second seuil prédéfini de régime, Sn2, ou dépasse le seuil prédéfini de pression Sp, alors la première sortie S61’ s’ouvre. Comme l’illustre la figure 3, le clapet 6a1’ du premier actionneur 6a est à la fois thermostatique et pressostatique et s’ouvre selon la condition la plus sévère entre la température du liquide de refroidissement et sa pression, qui provoque la plus grande ouverture. Le second seuil prédéfini de régime de rotation du moteur 1, Sn2, est supérieur au premier seuil prédéfini de régime de rotation du moteur 1, Sn1, et préférentiellement supérieur à respectivement 3300 tours/min pour un moteur à auto-inflammation et 4800 tours/min pour un moteur à allumage commandé.While the coolant flow distribution device 6 'occupies the configuration described in FIG. 5, more particularly while the first actuator 6a' closes the first outlet S61 ', if the coolant pressure at the input E6 'of the device 6' and more particularly at the output S61 'upstream of the first actuator 6a', exceeds a second predefined speed threshold, Sn2, or exceeds the predefined pressure threshold Sp, then the first output S61 ' opens. As illustrated in Figure 3, the valve 6a1 'of the first actuator 6a is both thermostatic and pressostatic and opens according to the most severe condition between the temperature of the coolant and its pressure, which causes the greatest opening . The second predefined threshold of rotation speed of engine 1, Sn2, is greater than the first predefined threshold of rotation speed of engine 1, Sn1, and preferably greater than 3300 rpm respectively for a self-igniting engine and 4800 rpm min for a spark ignition engine.

Si la pression diminue sous le seuil déterminé Sp, alors le clapet 6a1’ reprend la position commandée par la position de l’axe 6a2’ du premier actionneur 6a en fonction de la température du liquide de refroidissement. La température du liquide de refroidissement irriguant l’élément thermosensible 6a3’ de l’actionneur 6a ayant pu entretemps varier, il se peut donc qu’il ne s’agit pas exactement de la position occupée initialement par le clapet 6a1’ avant l’apparition de la condition de pression.If the pressure decreases below the determined threshold Sp, then the valve 6a1 ’returns to the position controlled by the position of the axis 6a2’ of the first actuator 6a as a function of the temperature of the coolant. The temperature of the coolant irrigating the thermosensitive element 6a3 'of the actuator 6a having been able to vary in the meantime, it may therefore be that it is not exactly the position initially occupied by the valve 6a1' before the appearance of the pressure condition.

La figure 6 présente le premier mode de réalisation pour une troisième phase de fonctionnement dans laquelle le moteur thermique 1 est en régime thermique établi. Dans cette troisième phase, le moteur 1 thermique a atteint sa température de régulation et son thermostat 19 est en régulation (entre-ouvert) ou en pleine ouverture.FIG. 6 shows the first embodiment for a third operating phase in which the heat engine 1 is in established thermal regime. In this third phase, the heat engine 1 has reached its regulation temperature and its thermostat 19 is in regulation (half-open) or in full opening.

En faible ouverture, le thermostat 19 dirige vers le radiateur 9 une faible partie du débit de liquide de refroidissement issu du moteur thermique 1. Le boîtier 3 est conçu de sorte que le débit de liquide de refroidissement issu du moteur thermique 1 dirigé vers le circuit aérotherme 4 et échangeur 5 EGR est indépendant de la position du thermostat 19 pour un régime moteur donné. Le reste du débit de liquide de refroidissement issu du moteur thermique 1 est donc dirigé par la voie interne S34 du boîtier 3 vers la seconde sortie S32 et la canalisation 7 et la pompe 8.At low opening, the thermostat 19 directs a small part of the coolant flow from the heat engine 1 to the radiator 9. The housing 3 is designed so that the flow of coolant from the heat engine 1 directed to the circuit unit heater 4 and exchanger 5 EGR is independent of the position of thermostat 19 for a given engine speed. The rest of the coolant flow from the heat engine 1 is therefore directed via the internal path S34 of the housing 3 towards the second outlet S32 and the pipe 7 and the pump 8.

A mesure que l’ouverture du thermostat 19 augmente, la voie interne S34 du boîtier 3 vers la canalisation 7 se referme : en conséquence, la proportion de liquide de refroidissement issue du radiateur 9 dans la canalisation 7 augmente. A l’inverse, à mesure que le thermostat 19 se referme, la voie interne S34 du boitier 3 vers la canalisation 7 se rouvre : la proportion de liquide de refroidissement issue du radiateur 9 dans la canalisation 7 diminue alors en conséquence.As the opening of the thermostat 19 increases, the internal path S34 from the housing 3 to the pipe 7 closes: consequently, the proportion of coolant coming from the radiator 9 in the pipe 7 increases. Conversely, as the thermostat 19 closes, the internal path S34 from the box 3 to the pipe 7 reopens: the proportion of coolant from the radiator 9 in the pipe 7 then decreases accordingly.

En pleine ouverture, le thermostat 19 oriente vers le radiateur 9 la totalité du débit de liquide de refroidissement issu du moteur thermique 1 et n’ayant pas été dirigé, par la conception du boitier 3, vers l’aérotherme 4, l’échangeur 5 EGR et à travers le dispositif thermostatique 6. La voie interne S34 du boitier 3 est alors complètement fermée et la totalité du débit de liquide de refroidissement issu du radiateur 9 est dirigée à travers la seconde sortie S32 du boitier 3 dans la canalisation 7 à travers le dispositif thermostatique 6’ vers la pompe 8.When fully open, the thermostat 19 directs the entire coolant flow from the heat engine 1 and not having been directed, by the design of the housing 3, towards the air heater 4, the exchanger 5, towards the radiator 9. EGR and through the thermostatic device 6. The internal path S34 of the box 3 is then completely closed and the entire flow of coolant from the radiator 9 is directed through the second outlet S32 of the box 3 in the pipe 7 through the thermostatic device 6 'to the pump 8.

Dans cette troisième phase de fonctionnement, la température du liquide de refroidissement en entrée des dispositifs thermostatiques 6 et 6’ est telle que ceux-ci dirigent le liquide de refroidissement les traversant à travers respectivement les échangeurs chauds 11 et 11’. En conséquence, lorsque le thermostat 19 est pleinement ouvert, parvient en entrée E6’ du dispositif thermostatique 6’ le liquide de refroidissement issu du radiateur 9, donc à une température inférieure à celle du liquide de refroidissement en sortie S2 du moteur thermique 1 dirigé, via la sortie S31 du boitier 3, à travers l’échangeur 5 EGR et en entrée du dispositif thermostatique 6. L’échangeur 11 est ainsi traversé, dans cette troisième phase de fonctionnement, par le liquide de refroidissement en provenance de la sortie S2 du moteur thermique 1 et n’ayant subi aucun autre échange thermique, tandis que le liquide de refroidissement parvenant en entrée E6’ du dispositif thermostatique 6’, en étant alors en totalité en provenance de la sortie S9 du radiateur 9, peut présenter au moins temporairement une température irriguant les éléments thermosensibles 6a3’ et 6b3’ inférieure au seuil Sr et ainsi provoquer, par la refermeture de la sortie S62’ du dispositif thermostatique 6’, la coupure de la traversée en liquide de refroidissement de l’échangeur 11 ’.In this third operating phase, the temperature of the coolant entering the thermostatic devices 6 and 6 'is such that they direct the coolant passing through them respectively through the hot exchangers 11 and 11'. Consequently, when the thermostat 19 is fully open, the coolant coming from the radiator 9 arrives at the input E6 ′ of the thermostatic device 6 ′, therefore at a temperature lower than that of the coolant at the outlet S2 from the directed heat engine 1, via the output S31 of the housing 3, through the exchanger 5 EGR and at the input of the thermostatic device 6. The exchanger 11 is thus traversed, in this third operating phase, by the coolant coming from the output S2 of the heat engine 1 and having undergone no other heat exchange, while the coolant arriving at inlet E6 'of the thermostatic device 6', while being entirely coming from the outlet S9 of the radiator 9, may have at least temporarily a temperature irrigating the heat-sensitive elements 6a3 'and 6b3' below the threshold Sr and thus cause, by closing the outlet S62 ’Of the thermostatic device 6’, the cut off of the coolant flow through the exchanger 11 ’.

Lors de la première ouverture du thermostat 19 du moteur 1 après la phase de montée en température du moteur thermique depuis un départ à froid, un grand volume de liquide froid contenu dans la boucle du circuit de refroidissement comprenant le radiateur 9, car n’ayant pas encore échangé de calories avec le moteur thermique 1 puisque son thermostat 19 était auparavant fermé, arrive en entrée E32 du boitier 3, en amont de la canalisation 7 de retour de refroidissement moteur : ce débit de liquide de refroidissement froid, toutefois limité puisque le thermostat 19 du moteur est alors faiblement ouvert, se mélange au débit de liquide chaud en sortie moteur empruntant la voie interne S34 du boitier 3 vers la canalisation 7 de retour et maintient sensiblement constante la température du liquide de refroidissement en entrée E6’ de la dérivation pratiquée dans la canalisation 7 au niveau des deux actionneurs 6a’, 6b’.During the first opening of the thermostat 19 of the engine 1 after the temperature rise phase of the heat engine from a cold start, a large volume of cold liquid contained in the loop of the cooling circuit comprising the radiator 9, since it has no not yet exchanged calories with the heat engine 1 since its thermostat 19 was previously closed, arrives at input E32 of the box 3, upstream of the pipe 7 for engine cooling return: this flow of cold coolant, however limited since the thermostat 19 of the engine is then slightly open, mixes with the flow of hot liquid at the engine outlet using the internal path S34 of the box 3 towards the return pipe 7 and keeps the temperature of the coolant at the inlet E6 'of the bypass substantially constant practiced in the pipe 7 at the level of the two actuators 6a ', 6b'.

Ainsi, le dispositif thermostatique 6’ maintient les premières sortie S61’ et seconde sortie S62’ ouvertes, préférentiellement sans qu’il soit nécessaire d’en activer l’alimentation électrique : une portion du liquide de refroidissement en entrée E6’ du dispositif thermostatique 6’ traverse via la sortie S62’ l’échangeur 11’ et lui cède sa chaleur, tandis que l’autre portion du liquide de refroidissement en entrée E6’ traverse le dispositif thermostatique 6’ par la sortie S61 ’ et parvient en entrée E8 de la pompe 8.Thus, the thermostatic device 6 'keeps the first outputs S61' and second output S62 'open, preferably without the need to activate the electrical supply: a portion of the coolant at the input E6' of the thermostatic device 6 'crosses via the outlet S62' the exchanger 11 'and transfers its heat to it, while the other portion of the coolant at the inlet E6' crosses the thermostatic device 6 'via the outlet S61' and arrives at the inlet E8 of the pump 8.

De son côté, le dispositif thermostatique 6 maintient la première sortie S61 ouverte et la seconde sortie S62 fermée, préférentiellement sans qu’il soit nécessaire d’en activer l’alimentation électrique : le liquide de refroidissement en sortie moteur traverse l’échangeur 5 EGR avant d’irriguer l’échangeur 11 et lui céder sa chaleur.For its part, the thermostatic device 6 keeps the first outlet S61 open and the second outlet S62 closed, preferably without the need to activate the electrical supply: the coolant at the engine outlet passes through the 5 EGR exchanger before irrigating the exchanger 11 and giving it heat.

Préférentiellement, le thermostat 19 du moteur 1 est de type thermostat piloté ou en alternative, le dispositif assurant la régulation thermique du moteur 1 est ainsi conçu, dans les deux cas de sorte à favoriser le fonctionnement du moteur 1 à une température de liquide de refroidissement la plus élevée possible, notamment en tenant compte de la fiabilité du moteur thermique 1. Ainsi, la température du liquide de refroidissement en sortie du moteur thermique 1 et en entrée des échangeurs thermiques 11 et 11’, alors supérieure par exemple par l’action du thermostat 19 piloté et, en ce qui concerne l’échangeur thermique 11, la récupération dans le liquide de refroidissement du moteur thermique 1 des calories des gaz d’échappement recirculés à travers l’échangeur 5 EGR, permet d’augmenter la pression et la température du fluide de travail dans la boucle Rankine au niveau des échangeurs 11’ et surtout 11 : la chaleur du liquide de refroidissement du moteur thermique 1 est alors cédée à travers les échangeurs 11 et 11 ’ au fluide de travail de la boucle Rankine à une température supérieure et l’efficacité du cycle de Rankine s’en trouve augmentée.Preferably, the thermostat 19 of the engine 1 is of the controlled thermostat type or as an alternative, the device ensuring the thermal regulation of the engine 1 is thus designed, in both cases so as to favor the operation of the engine 1 at a coolant temperature. as high as possible, in particular taking into account the reliability of the heat engine 1. Thus, the temperature of the coolant leaving the heat engine 1 and entering the heat exchangers 11 and 11 ′, then higher for example by the action of the thermostat 19 controlled and, as regards the heat exchanger 11, the recovery in the coolant of the heat engine 1 of the calories of the exhaust gases recirculated through the exchanger 5 EGR, makes it possible to increase the pressure and the temperature of the working fluid in the Rankine loop at the exchangers 11 'and especially 11: the heat of the coolant of the heat engine 1 is then transferred through exchangers 11 and 11 ’to the working fluid of the Rankine loop at a higher temperature and the efficiency of the Rankine cycle is thereby increased.

Par ailleurs, l’ouverture plus grande de la sortie S61’ à travers la canalisation 7, liée à l’ouverture du premier actionneur 6a’ par la température du liquide de refroidissement au niveau de l’élément thermosensible 6a3’ (ouverture thermostatique) et/ou par la pression du liquide de refroidissement au niveau du clapet 6a1’ (ouverture pressostatique), peut réduire la part du débit de liquide envoyé vers l’échangeur 11’, par exemple alors que le dispositif 6’ de répartition de débit de liquide de refroidissement occupe la configuration décrite en figure 5 et que le second actionneur 6b’ ouvre la seconde sortie S62’ pour autoriser le passage du liquide de refroidissement vers l’échangeur 11’. Cette plus grande ouverture est judicieusement compensée par une ouverture plus grande du clapet du second actionneur 6b’, en paramétrant en conséquence les températures de début d’ouverture et les courses d’ouverture des deux actionneurs 6a’, 6b’ afin de maintenir l’équilibre hydraulique de l’ensemble de la dérivation insensible aux positions intermédiaires (en cours d’ouverture) de ces deux actionneurs 6a’, 6b’. Afin de mieux piloter cet équilibre hydraulique, on peut également prévoir, comme pour le second actionneur 6b’, un premier actionneur 6a’ de type thermostat piloté.Furthermore, the larger opening of the outlet S61 'through the pipe 7, linked to the opening of the first actuator 6a' by the temperature of the coolant at the heat-sensitive element 6a3 '(thermostatic opening) and / or by the coolant pressure at the valve 6a1 '(pressostatic opening), can reduce the part of the liquid flow sent to the exchanger 11', for example while the device 6 'for distributing the liquid flow the cooling system occupies the configuration described in FIG. 5 and that the second actuator 6b 'opens the second outlet S62' to allow the passage of the coolant to the exchanger 11 '. This larger opening is judiciously compensated for by a larger opening of the valve of the second actuator 6b ', by consequently setting the opening start temperatures and the opening strokes of the two actuators 6a', 6b 'in order to maintain the hydraulic balance of the entire bypass insensitive to the intermediate positions (during opening) of these two actuators 6a ', 6b'. In order to better control this hydraulic balance, it is also possible to provide, as for the second actuator 6b ’, a first actuator 6a’ of the controlled thermostat type.

Dans le cas d’actionneurs 6a’ et 6b’ de type thermostats pilotés, leurs alimentations électriques sont désactivées, préférentiellement de façon indépendante l’une de l’autre, dès lors que la température du liquide de refroidissement irriguant leurs éléments thermosensibles respectifs 6a3’ et 6b3’ est suffisante pour assurer seule la pleine ouverture du clapet 6a1’ de l’actionneur 6a’ ou du clapet de l’actionneur 6b’, sans qu’il soit nécessaire qu’en activer l’alimentation électrique.In the case of actuators 6a 'and 6b' of the controlled thermostats type, their electrical supplies are deactivated, preferably independently of one another, as soon as the temperature of the coolant irrigating their respective heat-sensitive elements 6a3 ' and 6b3 'is sufficient to ensure only the full opening of the valve 6a1' of the actuator 6a 'or of the valve of the actuator 6b', without it being necessary to activate the power supply.

En alternative, les actionneurs 6a’, 6b’ du dispositif 6’ de répartition des débits peuvent, chacun et indépendamment l’un de l’autre, être remplacés par un actionneur de type électrovanne on/off ou proportionnelle, par exemple à solénoïde. Le calculateur commande alors l’actionnement électrique du dispositif 6’ de répartition de débit de liquide de refroidissement, ou en alternative de l’électrovanne.As an alternative, the actuators 6a ’, 6b’ of the flow distribution device 6 ’can, each and independently of one another, be replaced by an actuator of the solenoid on / off or proportional type, for example with solenoid. The computer then controls the electrical actuation of the device 6 ′ for distributing the coolant flow rate, or alternatively of the solenoid valve.

Grâce à cet agencement de boucle 10 d’échange thermique, on augmente l’efficacité de la boucle de Rankine en tirant parti de l’augmentation de l’efficacité à mesure que la pression d’évaporation augmente et tout en s’affranchissant d’une humidité excessive à la turbine en fin de détente. En effet, comme l’illustre la figure 7 dans un diagramme température-entropie, en fonctionnement, le cycle de Rankine se compose des étapes suivantes :With this arrangement of heat exchange loop 10, the efficiency of the Rankine loop is increased by taking advantage of the increase in efficiency as the evaporation pressure increases and while being freed from excessive humidity at the turbine at the end of expansion. Indeed, as illustrated in Figure 7 in a temperature-entropy diagram, in operation, the Rankine cycle consists of the following stages:

A=>B : La pompe ou le compresseur 14 fait circuler le fluide de travail à l’état liquide et en augmente la pression ; il s’agit idéalement d’un processus réversible adiabatique et isentropique. Le fluide reste à l’état liquide donc la consommation énergétique de la pompe est relativement faible. La condensation du fluide de Rankine réduit la pression en sortie de la turbine et l’énergie requise par la pompe 14 représente une très faible part de l’énergie disponible aux turbines 12 et 12’.A => B: The pump or compressor 14 circulates the working fluid in the liquid state and increases the pressure; it is ideally a reversible adiabatic and isentropic process. The fluid remains in the liquid state therefore the energy consumption of the pump is relatively low. The condensation of Rankine fluid reduces the pressure at the outlet of the turbine and the energy required by the pump 14 represents a very small part of the energy available to the turbines 12 and 12 ’.

B=>C => C’ : l’échangeur 11 fait évaporer le fluide de travail. II s’agit idéalement d’un processus isobare. Afin de garantir que le fluide quittant l’échangeur 11 est totalement en phase vapeur et que la future détente se fera complètement en phase vapeur, pour notamment se prémunir de la formation de gouttelettes au sein de la turbine 12 due à la condensation du fluide de travail, on assure une surchauffe (C=> Cj du fluide de travail à l’état de vapeur. En effet, ces gouttelettes, animées d’une grande vitesse, pourraient endommager la turbine 12 par érosion.B => C => C ’: the exchanger 11 evaporates the working fluid. It is ideally an isobaric process. In order to guarantee that the fluid leaving the exchanger 11 is completely in the vapor phase and that the future expansion will be completely in the vapor phase, in particular to prevent the formation of droplets within the turbine 12 due to the condensation of the fluid work, it ensures overheating (C => Cj of the working fluid in the vapor state. Indeed, these droplets, driven by a high speed, could damage the turbine 12 by erosion.

C’=> D : la première turbine ou premier détendeur 12, traversée par le fluide de travail alors à l’état de vapeur, récupère du travail mécanique et détend une première fois le fluide de travail à l’état de vapeur. II s’agit idéalement d’une détente réversible adiabatique et isentropique qui fait s’abaisser la température et la pression du fluide de travail à l’état de vapeur jusqu’au point D. Le point D est avantageusement positionné de sorte que le fluide de travail reste à l’état de vapeur, au voisinage de la courbe, Pvs, de pression de vapeur saturante du fluide de travail, tout en maximisant l’écart de température avec le point C’.C ’=> D: the first turbine or first regulator 12, crossed by the working fluid then in the vapor state, recovers mechanical work and first expands the working fluid in the vapor state. It is ideally a reversible adiabatic and isentropic expansion which lowers the temperature and pressure of the working fluid in the vapor state to point D. Point D is advantageously positioned so that the fluid of working remains in the vapor state, in the vicinity of the curve, Pvs, of saturated vapor pressure of the working fluid, while maximizing the temperature difference with point C '.

D=> C” : le fluide travail subit dans l’échangeur 11’ une seconde phase de surchauffe, sans changer d’état entre D et C”. II s’agit idéalement d’un processus isobare. Le point C” est sensiblement l’intersection de l’isobare passant par D avec l’isotherme passant par C’, car il est admis ici qu’on ne saura pas amener le fluide de travail à une température supérieure à C’.D => C ”: the working fluid undergoes in the exchanger 11’ a second phase of overheating, without changing state between D and C ”. It is ideally an isobaric process. The point C "is substantially the intersection of the isobar passing through D with the isotherm passing through C", because it is admitted here that it will not be possible to bring the working fluid to a temperature higher than C ".

C”=> D’ : la seconde turbine ou second détendeur 12’ est traversé par le fluide de travail et récupère du travail mécanique en détendant complètement le fluide de travail, selon une détente réversible idéalement également adiabatique et isentropique.C ”=> D’: the second turbine or second regulator 12 ’is traversed by the working fluid and recovers mechanical work by completely relaxing the working fluid, according to a reversible expansion ideally also adiabatic and isentropic.

D’=> A : Le fluide se condense à la traversée de l’échangeur 13 relié thermiquement à la source froide. II cède sa chaleur à pression constante et retrouve son état liquide.D ’=> A: The fluid condenses on passing through the exchanger 13 thermally connected to the cold source. It yields its heat at constant pressure and returns to its liquid state.

La boucle réelle diffère du cycle idéal explicité ci-dessus à cause d’irréversibilités induites par les composants : compression et détente non totalement isentropiques, frottements du fluide de travail générant de la perte de charge, processus non totalement adiabatiques et isothermes (efficacité imparfaite des échangeurs thermiques 11, 11 ’ et 13, échanges de chaleur avec l’environnement sous capot), etc.The real loop differs from the ideal cycle explained above because of the irreversibilities induced by the components: compression and expansion not completely isentropic, friction of the working fluid generating pressure drop, processes not completely adiabatic and isothermal (imperfect efficiency of heat exchangers 11, 11 'and 13, heat exchanges with the environment under the hood), etc.

Par rapport à un cycle Rankine à une seule évaporation, l’aire à l’intérieur de la courbe décrite par le cycle Rankine ainsi modifié augmente et donc le travail net effectué par ce cycle également. Par ailleurs, l’efficacité du cycle augmente également grâce à l’augmentation de la température moyenne à laquelle la chaleur du circuit caloporteur est transférée au fluide de travail. Dans cet exemple sont réalisées une évaporation et une double surchauffe ainsi qu’une double détente, chacune des détentes succédant à une surchauffe. En alternative, on peut prévoir suite de l’évaporation une triple, quadruple surchauffe, associées à une triple, quadruple, détente, etc. sans changer la portée de la présente invention. L’homme du métier notera toutefois les impacts en termes d’implantation et de coût système qu’une multiplication excessive du nombre de surchauffes - détentes génère.Compared to a Rankine cycle with a single evaporation, the area inside the curve described by the Rankine cycle thus modified increases and therefore the net work done by this cycle also. In addition, the efficiency of the cycle also increases thanks to the increase in the average temperature at which the heat from the heat transfer circuit is transferred to the working fluid. In this example, evaporation and double overheating as well as double expansion are carried out, each of the detents succeeding overheating. As an alternative, a triple, quadruple overheating, associated with a triple, quadruple, expansion, etc. may be provided following evaporation. without changing the scope of the present invention. Those skilled in the art will however note the impacts in terms of installation and system cost that an excessive multiplication of the number of overheats - detents generates.

La figure 8 présente une variante du mode de réalisation présenté en figure 1. Ce mode de réalisation diffère de celui présenté en figure 1 en ce qu’une vanne 20 trois voies, pilotée par le calculateur, est disposée dans la boucle 10 d’échange thermique entre les deux turbines 12 et 12’, avec une voie reliée à la sortie de la première turbine 12, une autre reliée à la ligne menant à l’entrée de l’échangeur 11’ et une autre voie reliée à l’entrée de la seconde turbine 12’.FIG. 8 presents a variant of the embodiment presented in FIG. 1. This embodiment differs from that presented in FIG. 1 in that a three-way valve 20, controlled by the computer, is placed in the exchange loop 10 thermal between the two turbines 12 and 12 ', with a track connected to the outlet of the first turbine 12, another connected to the line leading to the inlet of the exchanger 11' and another track connected to the inlet of the second turbine 12 '.

Dans une première position de fonctionnement, cette vanne 20 dirige le fluide de travail en provenance de la première turbine 12 directement vers la seconde turbine 12’. Dans cette position, dans le cas où la température de l’échangeur 11’ est jugé insuffisante, la vanne 20 permet de le court-circuiter et de placer les deux turbines 12, 12’ directement en série l’une avec l’autre, sans échange thermique intermédiaire avec le liquide de refroidissement traversant l’échangeur 11’ alors insuffisamment chaud ou animé d’un débit trop faible ou encore lorsque l’actionneur 6b’ ferme la sortie S62’ du second dispositif thermostatique 6’. II est alors avantageux de faire traverser au fluide de travail l’échangeur thermique 11 uniquement, avec le fluide de refroidissement le plus chaud.In a first operating position, this valve 20 directs the working fluid coming from the first turbine 12 directly to the second turbine 12 ’. In this position, in the event that the temperature of the exchanger 11 ′ is deemed insufficient, the valve 20 makes it possible to short-circuit it and to place the two turbines 12, 12 ′ directly in series with each other, without intermediate heat exchange with the coolant passing through the exchanger 11 'then insufficiently hot or animated with a too low flow rate or when the actuator 6b' closes the outlet S62 'of the second thermostatic device 6'. It is then advantageous to pass the working fluid through the heat exchanger 11 only, with the hottest cooling fluid.

Dans sa seconde position de fonctionnement, cette vanne 20 dirige le fluide de travail en provenance de la première turbine 12 à travers l’échangeur 11’ vers la seconde turbine 12’. Dans cette position la boucle 10 d’échange thermique décrite en figure 8 permet s’assurer le cycle Rankine décrit en figure 7.In its second operating position, this valve 20 directs the working fluid coming from the first turbine 12 through the exchanger 11 'to the second turbine 12'. In this position, the heat exchange loop 10 described in FIG. 8 allows the Rankine cycle described in FIG. 7 to be ensured.

Les figures 9 et 10 présentent une variante du précédent mode de réalisation dans lequel la boucle 10 de Rankine est réversible, c’est à dire dans laquelle :FIGS. 9 and 10 show a variant of the previous embodiment in which the Rankine loop 10 is reversible, that is to say in which:

Dans une première configuration conventionnelle décrite en figure 9, les échangeurs 11 et 11’ ont pour source chaude le circuit de refroidissement du moteur tandis que l’échangeur 13 a pour source froide le second circuit de refroidissement.In a first conventional configuration described in FIG. 9, the exchangers 11 and 11 'have the engine cooling circuit as a hot source, while the exchanger 13 has the second cooling circuit as a cold source.

Dans une seconde configuration dite « pompe à chaleur >> décrite en figure 10, l’échangeur 11 a pour source froide le circuit de refroidissement du moteur tandis que l’échangeur 13 a pour source chaude le second circuit de refroidissement. Selon cette configuration, la boucle 10 d’échange thermique permet de transférer au circuit de refroidissement du moteur thermique 1 les calories absorbées au second circuit de refroidissement et à l’air extérieur.In a second configuration called "heat pump" described in FIG. 10, the exchanger 11 has the cooling circuit of the engine as a cold source while the exchanger 13 has the second cooling circuit as a hot source. According to this configuration, the heat exchange loop 10 transfers the calories absorbed to the second cooling circuit and to the outside air to the cooling circuit of the heat engine 1.

A cet effet, la boucle 10 d’échange thermique est aménagée de façon appropriée, comme illustrée en figure 9 ou 10, à l’aide de deux vannes V1, V2 trois voies et une vanne distributrice V3 à quatre voies de sorte que le sens de la circulation du fluide de travail dans une partie de la boucle 10 d’échange thermique puisse être inversé en fonction de la position adoptée par les vannes V1, V2 et V3. Les vannes V1, V2 et V3 peuvent être actionnées indépendamment ou par un actionneur commun, non représenté.For this purpose, the heat exchange loop 10 is suitably arranged, as illustrated in FIG. 9 or 10, using two valves V1, V2 three-way and a distributor valve V3 four-way so that the direction of the circulation of the working fluid in a part of the heat exchange loop 10 can be reversed depending on the position adopted by the valves V1, V2 and V3. The valves V1, V2 and V3 can be actuated independently or by a common actuator, not shown.

Une voie de la vanne V1 est reliée à la sortie de la seconde turbine 12’, une autre voie est reliée à l’entrée de fluide de travail, Ef13 de l’échangeur 13, une autre voie est reliée à l’entrée de la première turbine 12.One track of the valve V1 is connected to the outlet of the second turbine 12 ', another track is connected to the working fluid inlet, Ef13 of the exchanger 13, another track is connected to the inlet of the first turbine 12.

Une voie de la vanne V2 est reliée à la sortie de la seconde turbine 12’, une autre voie est reliée à l’entrée de la première turbine 12, une autre voie est reliée à la sortie de fluide de travail, Sf 11 de l’échangeur 11.One track of valve V2 is connected to the outlet of the second turbine 12 ', another track is connected to the inlet of the first turbine 12, another track is connected to the outlet of working fluid, Sf 11 of l exchanger 11.

Une voie de la vanne V3 est reliée à la sortie de la pompe 14, une autre voie est reliée à l’entrée de fluide de travail Et 11 de l’échangeur 11, une autre voie est reliée à la sortie de fluide de travail Sf13 de l’échangeur 13, une autre voie est reliée à l’entrée de la pompe 14.One channel of the valve V3 is connected to the outlet of the pump 14, another channel is connected to the working fluid inlet Et 11 of the exchanger 11, another track is connected to the working fluid outlet Sf13 of the exchanger 13, another channel is connected to the inlet of the pump 14.

Plus précisément en mode conventionnel (figure 9) :More specifically in conventional mode (Figure 9):

- La vanne trois voies V1 met en communication la sortie de la seconde turbine 12’ avec l’entrée de fluide de travail, Et 13 de l’échangeur 13, et condamne la communication avec l’entrée de la première turbine 12 ;- The three-way valve V1 puts the output of the second turbine 12 'in communication with the working fluid inlet, And 13 of the exchanger 13, and condemns the communication with the inlet of the first turbine 12;

- La vanne trois voies V2 met en communication la sortie de fluide de travail Sf 11 de l’échangeur 11 avec l’entrée de la première turbine 12, et condamne la communication avec la sortie de la seconde turbine 12’ ;- The three-way valve V2 places the working fluid outlet Sf 11 of the exchanger 11 in communication with the inlet of the first turbine 12, and blocks communication with the outlet of the second turbine 12 ’;

- La vanne distributrice quatre voies V3 met en communication la sortie du compresseur 14 avec l’entrée de fluide de travail, Ef 11, de l’échangeur 11 ainsi que la sortie de fluide de travail, Sf 13, de l’échangeur 13 avec l’entrée du compresseur 14.- The four-way distributor valve V3 communicates the output of the compressor 14 with the working fluid inlet, Ef 11, of the exchanger 11 as well as the working fluid outlet, Sf 13, of the exchanger 13 with the input of compressor 14.

Ainsi, dans le mode conventionnel, le fluide de travail comprimé par la pompe 14 (point B en figure 7) traverse, par la position prise par la vanne distributrice V3, l’échangeur 11 alors source chaude, au sein duquel il subit une évaporation et une première surchauffe (étape B => C’ en figure 7) avant de traverser, par la position prise par la vanne V2, la première turbine 12 et y subir une première détente (étape C’ => D). La vanne 20 autorise le fluide de travail à traverser l’échangeur 11 ’ pour y subir une seconde surchauffe (étape D => C”) puis traverser la seconde turbine 12’ pour y subir une seconde détente (étape C” => Dj. Les positions prises par les vannes V1 et V2 dirigent alors le fluide de travail en entrée Ef13 de l’échangeur 13 pour y être condensé (étape D’ => A). La vanne distributrice V3 dirige alors le fluide de travail depuis la sortie Sf13 de l’échangeur 13 vers l’entrée de la pompe 14 pour y subir une compression (étape A => B).Thus, in the conventional mode, the working fluid compressed by the pump 14 (point B in FIG. 7) passes through, by the position taken by the distributor valve V3, the exchanger 11 then hot source, within which it undergoes evaporation and a first overheating (step B => C 'in FIG. 7) before passing through the position taken by the valve V2, the first turbine 12 and undergoing a first expansion there (step C' => D). The valve 20 authorizes the working fluid to pass through the exchanger 11 ′ to undergo a second overheating there (step D => C ”) then pass through the second turbine 12 ′ to undergo a second expansion there (step C” => Dj. The positions taken by the valves V1 and V2 then direct the working fluid at the inlet Ef13 of the exchanger 13 to be condensed there (step D '=> A). The distributor valve V3 then directs the working fluid from the outlet Sf13 from the exchanger 13 to the inlet of the pump 14 to undergo compression there (step A => B).

En mode « pompe à chaleur » (figure 10), la circulation du fluide de travail est inversée dans une partie de la boucle 10. En gardant cependant les mêmes références pour les entrées / sorties des échangeurs 11,13 que celles de la figure 9:In “heat pump” mode (FIG. 10), the circulation of the working fluid is reversed in part of the loop 10. However, keeping the same references for the inputs / outputs of the exchangers 11, 13 as those of FIG. 9 :

- La vanne trois voies V1 met en communication l’entrée Ef13 de l’échangeur 13 avec l’entrée de la première turbine 12 ;- The three-way valve V1 communicates the input Ef13 of the exchanger 13 with the input of the first turbine 12;

- La vanne trois voies V2 met en communication la sortie de la seconde turbine 12’ avec la sortie, Sf11 de l’échangeur 11, et condamne la communication avec l’entrée de la première turbine 12 ;- The three-way valve V2 communicates the output of the second turbine 12 'with the output, Sf11 of the exchanger 11, and blocks communication with the input of the first turbine 12;

- La vanne distributrice quatre voies V3 met en communication la sortie du compresseur 14 avec la sortie Sf 13 de l’échangeur 13 ainsi que l’entrée Ef11 de l’échangeur 11 avec l’entrée du compresseur 14.- The four-way distributor valve V3 communicates the output of the compressor 14 with the output Sf 13 of the exchanger 13 as well as the input Ef11 of the exchanger 11 with the input of the compressor 14.

Ainsi, dans le mode « pompe à chaleur », le fluide de travail comprimé par la pompe 14 traverse, par la position prise par la vanne distributrice V3, l’échangeur 13 alors source chaude, au sein duquel il absorbe de la chaleur avant de traverser, par la position prise par la vanne V1, la première turbine 12 et y subir une première détente. La vanne 20 alors fermée autorise le fluide de travail à traverser la seconde turbine 12’ pour y subir une seconde détente: les deux turbines 12 et 12’ sont ainsi associées en série l’une de l’autre. Les positions prises par les vannes V1 et V2 dirigent alors le fluide de travail en sortie Sf 11 de l’échangeur 11 pour y être condensé. La vanne distributrice V3 dirige alors le fluide de travail depuis l’entrée Ef11 de l’échangeur 11 vers l’entrée de la pompe 14 pour y subir une compression.Thus, in the “heat pump” mode, the working fluid compressed by the pump 14 passes through the position taken by the distributing valve V3, the exchanger 13 then hot source, within which it absorbs heat before cross, by the position taken by the valve V1, the first turbine 12 and undergo a first expansion there. The valve 20 then closed authorizes the working fluid to pass through the second turbine 12 ’to undergo a second expansion there: the two turbines 12 and 12’ are thus associated in series with one another. The positions taken by the valves V1 and V2 then direct the working fluid at the outlet Sf 11 of the exchanger 11 to be condensed there. The distributor valve V3 then directs the working fluid from the inlet Ef11 of the exchanger 11 to the inlet of the pump 14 to undergo compression there.

Alors que le moteur thermique 1 est en régime thermique transitoire, dans la première ou seconde phase de fonctionnement, telles qu’illustrées aux figures 1 et 4, le mode « pompe à chaleur >> de la boucle Rankine illustré par la figure 10 permet de transférer au liquide de refroidissement en entrée E2 du moteur thermique 1 la chaleur pompée par la boucle Rankine à l’environnement extérieur et au second circuit de refroidissement. La boucle Rankine adopte alors une configuration telle que sa source chaude est le second circuit de refroidissement et l’environnement extérieur tandis que sa source froide est alors le circuit de refroidissement du moteur thermique 1. La boucle Rankine est alors activée et la pompe 14 et les organes de détente 12, 12’ fonctionnent. Dans le même temps, le dispositif 6 de répartition de débit de liquide de refroidissement équipant canalisation 7 de retour de refroidissement moteur occupe la configuration illustrée par la figure 5 : en particulier, le second actionneur 6b, qui dans ce cas doit être un thermostat piloté ou une électrovanne, est forcé en position ouverte par pilotage électrique. La configuration de la boucle Rankine et du circuit de refroidissement du moteur thermique 1 introduit des calories supplémentaires au liquide de refroidissement en sortie de l’échangeur 11, qui remplit alors le rôle de condenseur, en entrée E2 du moteur thermique 1. Cette configuration accélère ainsi la montée en température du moteur thermique 1. Cette configuration est mise en œuvre dans une plage donnée de températures de l’air extérieur et du liquide de refroidissement en sortie S2 du moteur thermique 1. Lorsqu’il ne devient énergétiquement plus pertinent de pomper via la boucle Rankine les pertes thermiques du second circuit de refroidissement et de l’environnement extérieur, la boucle Rankine passe du mode pompe à chaleur (illustré en figure 10) au mode conventionnel (illustré en figure 9), notamment par adaptation de la position des vannes V1, V2, V3 implantées sur la boucle Rankine.While the heat engine 1 is in transient thermal regime, in the first or second phase of operation, as illustrated in FIGS. 1 and 4, the “heat pump” mode of the Rankine loop illustrated in FIG. 10 makes it possible to transfer the heat pumped by the Rankine loop to the external environment and to the second cooling circuit to the coolant at input E2 of the heat engine 1. The Rankine loop then adopts a configuration such that its hot source is the second cooling circuit and the external environment while its cold source is then the cooling circuit of the heat engine 1. The Rankine loop is then activated and the pump 14 and the expansion members 12, 12 'operate. At the same time, the device 6 for distributing the coolant flow equipping the engine cooling return pipe 7 occupies the configuration illustrated in FIG. 5: in particular, the second actuator 6b, which in this case must be a controlled thermostat or a solenoid valve, is forced into the open position by electrical control. The configuration of the Rankine loop and of the cooling circuit of the heat engine 1 introduces additional calories to the coolant at the outlet of the exchanger 11, which then fulfills the role of condenser, at the inlet E2 of the heat engine 1. This configuration accelerates thus the temperature rise of the heat engine 1. This configuration is implemented in a given range of temperatures of the outside air and of the coolant at the outlet S2 of the heat engine 1. When it becomes energetically more irrelevant to pump via the Rankine loop the heat losses from the second cooling circuit and from the external environment, the Rankine loop switches from heat pump mode (illustrated in Figure 10) to conventional mode (illustrated in Figure 9), in particular by adapting the position valves V1, V2, V3 located on the Rankine loop.

Les figures 11 et 12 présentent une autre architecture de boucle 10 d’échange thermique réversible, respectivement dans le mode conventionnel et dans le mode pompe à chaleur. Dans cette architecture, l’évaporation et la surchauffe sont dans le mode conventionnel (figure 11) réalisées au sein d’un même échangeur, par exemple, l’échangeur 11, où la circulation du fluide de travail est dédoublée et s’effectue par exemple à contre-courant de la circulation réalisant la première évaporation.FIGS. 11 and 12 show another architecture of a reversible heat exchange loop 10, respectively in the conventional mode and in the heat pump mode. In this architecture, the evaporation and the overheating are in the conventional mode (FIG. 11) carried out within the same exchanger, for example, the exchanger 11, where the circulation of the working fluid is split and is carried out by example against the current of the circulation carrying out the first evaporation.

Dans le mode conventionnel, l’échangeur 11, a pour source chaude le circuit de refroidissement du moteur tandis que l’échangeur 13 a pour source froide le second circuit de refroidissement. Dans la seconde configuration dite « pompe à chaleur », l’échangeur 11 a pour source froide le circuit de refroidissement du moteur tandis que l’échangeur 13 a pour source chaude le second circuit de refroidissement.In the conventional mode, the exchanger 11 has the engine cooling circuit as a hot source, while the exchanger 13 has the second cooling circuit as a cold source. In the second so-called "heat pump" configuration, the exchanger 11 has the engine cooling circuit as a cold source, while the exchanger 13 has the second cooling circuit as a hot source.

Dans cette architecture :In this architecture:

Une voie de la vanne V1 est reliée à la sortie de la seconde turbine 12’, une autre voie est reliée à l’entrée de fluide de travail, Ef13 de l’échangeur 13, une autre voie est reliée à l’entrée de la première turbine 12.One track of the valve V1 is connected to the outlet of the second turbine 12 ', another track is connected to the working fluid inlet, Ef13 of the exchanger 13, another track is connected to the inlet of the first turbine 12.

Une voie de la vanne V2 est reliée à la sortie de la seconde turbine 12’, une autre voie est reliée à l’entrée de la première turbine 12, une autre voie est reliée à la sortie de fluide de travail, Sf 11 de l’échangeur 11.One track of valve V2 is connected to the outlet of the second turbine 12 ', another track is connected to the inlet of the first turbine 12, another track is connected to the outlet of working fluid, Sf 11 of l exchanger 11.

Une voie de la vanne V3 est reliée à la sortie de la pompe 14, une autre voie est reliée à l’entrée de fluide de travail Et 11 de l’échangeur 11, une autre voie est reliée à la sortie de fluide de travail Sf13 de l’échangeur 13, une autre voie est reliée à l’entrée de la pompe 14.One channel of the valve V3 is connected to the outlet of the pump 14, another channel is connected to the working fluid inlet Et 11 of the exchanger 11, another track is connected to the working fluid outlet Sf13 of the exchanger 13, another channel is connected to the inlet of the pump 14.

La vanne tout ou rien 20 est une vanne quatre voies, avec une voie reliée à la sortie de la première turbine 12, une voie reliée à l’entrée de la seconde turbine 12’, une voie reliée à une seconde entrée Ef11b de fluide de travail dans l’échangeur 11 et une voie reliée à une seconde sortie Sf 11 b de fluide de travail dans l’échangeur 11.The on-off valve 20 is a four-way valve, with a path connected to the outlet of the first turbine 12, a path connected to the inlet of the second turbine 12 ', a path connected to a second inlet Ef11b of working in the exchanger 11 and a channel connected to a second outlet Sf 11 b of working fluid in the exchanger 11.

Plus précisément, les traits plus épais représentant les portions du circuit dans lesquels du fluide de travail circule, en mode conventionnel (figure 11) :More specifically, the thicker lines representing the portions of the circuit in which working fluid circulates, in conventional mode (FIG. 11):

- La vanne trois voies V1 met en communication la sortie de la seconde turbine 12’ avec l’entrée de fluide de travail, Et 13 de l’échangeur 13, et condamne la communication avec l’entrée de la première turbine 12 ;- The three-way valve V1 puts the output of the second turbine 12 'in communication with the working fluid inlet, And 13 of the exchanger 13, and condemns the communication with the inlet of the first turbine 12;

- La vanne trois voies V2 met en communication la sortie de fluide de travail Sf 11 de l’échangeur 11 avec l’entrée de la première turbine 12 et condamne la communication avec la sortie de la seconde turbine 12’ ;- The three-way valve V2 communicates the working fluid outlet Sf 11 of the exchanger 11 with the inlet of the first turbine 12 and condemns the communication with the outlet of the second turbine 12 ’;

- La vanne distributrice quatre voies V3 met en communication la sortie du compresseur 14 avec l’entrée de fluide de travail, Et 11, de l’échangeur 11 ainsi que la sortie de fluide de travail, Sf 13, de l’échangeur 13 avec l’entrée du compresseur 14.- The four-way distributor valve V3 communicates the output of the compressor 14 with the working fluid inlet, Et 11, of the exchanger 11 as well as the working fluid outlet, Sf 13, of the exchanger 13 with the input of compressor 14.

- la vanne 20 met en communication la sortie de la première turbine 12 avec la seconde entrée Ef11b de fluide de travail dans l’échangeur 11 pour réaliser la seconde surchauffe et met en communication la seconde sortie Sf11b de fluide de travail avec l’entrée de la seconde turbine 12’.the valve 20 places the output of the first turbine 12 in communication with the second inlet Ef11b of working fluid in the exchanger 11 to produce the second overheating and places the second outlet Sf11b of working fluid in communication with the inlet of the second turbine 12 '.

En mode « pompe à chaleur >> (figure 12), la circulation du fluide de travail est inversée dans une partie de la boucle 10. En gardant cependant les mêmes références pour les entrées / sorties des échangeurs 11,13 que celles de la figure 11 :In “heat pump” mode (FIG. 12), the circulation of the working fluid is reversed in part of the loop 10. However, keeping the same references for the inputs / outputs of the exchangers 11, 13 as those in the figure. 11:

- La vanne trois voies V1 met en communication l’entrée Ef13 de l’échangeur 13 avec l’entrée de la première turbine 12,- The three-way valve V1 communicates the input Ef13 of the exchanger 13 with the input of the first turbine 12,

- La vanne trois voies V2 met en communication la sortie de la seconde turbine 12’ avec la première sortie, Sf11 de l’échangeur 11, et condamne la communication avec l’entrée de la première turbine 12 ;- The three-way valve V2 communicates the output of the second turbine 12 'with the first output, Sf11 of the exchanger 11, and blocks communication with the input of the first turbine 12;

- La vanne distributrice quatre voies V3 met en communication la sortie du compresseur 14 avec la sortie Sf 13 de l’échangeur 13 ainsi que l’entrée Ef11 de l’échangeur 11 avec l’entrée du compresseur 14.- The four-way distributor valve V3 communicates the output of the compressor 14 with the output Sf 13 of the exchanger 13 as well as the input Ef11 of the exchanger 11 with the input of the compressor 14.

- la vanne 20 met en communication la sortie de la première turbine 12 avec l’entrée de la seconde turbine 12’, qui sont alors associées en série, et condamne le second passage du fluide de travail à travers l’échangeur 11, depuis la sortie de la première turbine 12 et la seconde entrée Ef11b de l’échangeur 11, vers l’entrée de la seconde turbine 12’ depuis la seconde sortie Sf 11 b de l’échangeur 11.the valve 20 puts the output of the first turbine 12 into communication with the input of the second turbine 12 ', which are then associated in series, and condemns the second passage of the working fluid through the exchanger 11, from the outlet of the first turbine 12 and the second inlet Ef11b of the exchanger 11, towards the inlet of the second turbine 12 'from the second outlet Sf 11b of the exchanger 11.

Les figures 13 et 14 présentent une autre architecture de boucle 10 d’échange thermique réversible, respectivement dans le mode conventionnel et dans le mode pompe à chaleur. Dans cette architecture, l’évaporation et la surchauffe sont réalisées, dans le mode conventionnel (figure 13), dans un échangeur dédié, l’évaporation dans l’échangeur 11 et la seconde surchauffe dans l’échangeur 11’, tandis qu’une seule turbine 12 est utilisée. Le fluide ayant subi la seconde surchauffe est réintroduit dans la même turbine.FIGS. 13 and 14 show another architecture of a reversible heat exchange loop 10, respectively in the conventional mode and in the heat pump mode. In this architecture, the evaporation and the overheating are carried out, in the conventional mode (FIG. 13), in a dedicated exchanger, the evaporation in the exchanger 11 and the second overheating in the exchanger 11 ', while a only turbine 12 is used. The fluid having undergone the second overheating is reintroduced into the same turbine.

Dans cette architecture :In this architecture:

Une voie de la vanne V1 est reliée à la sortie de la turbine 12, une autre voie est reliée à l’entrée de fluide de travail, Ef 13 de l’échangeur 13, une autre voie est reliée à l’entrée de la turbine 12.One track of the valve V1 is connected to the outlet of the turbine 12, another track is connected to the working fluid inlet, Ef 13 of the exchanger 13, another track is connected to the inlet of the turbine 12.

Une voie de la vanne V2 est reliée à la sortie de la turbine 12, une autre voie est reliée à l’entrée de la turbine 12, une autre voie est reliée à la sortie de fluide de travail, Sf 11 de l’échangeur 11.One track of the valve V2 is connected to the outlet of the turbine 12, another track is connected to the inlet of the turbine 12, another track is connected to the outlet of working fluid, Sf 11 of the exchanger 11 .

Une voie de la vanne V3 est reliée à la sortie de la pompe 14, une autre voie est reliée à l’entrée de fluide de travail Ef 11 de l’échangeur 11, une autre voie est reliée à la sortie de fluide de travail Sf13 de l’échangeur 13, une autre voie est reliée à l’entrée de la pompe 14.One channel of the valve V3 is connected to the outlet of the pump 14, another channel is connected to the working fluid inlet Ef 11 of the exchanger 11, another track is connected to the working fluid outlet Sf13 of the exchanger 13, another channel is connected to the inlet of the pump 14.

La vanne tout ou rien 20 est une vanne deux voies, avec une voie reliée à la sortie de la turbine 12 en amont de la communication avec la vanne V1 et une voie reliée à l’entrée du second échangeur 11’.The on-off valve 20 is a two-way valve, with a path connected to the outlet of the turbine 12 upstream of the communication with the valve V1 and a path connected to the inlet of the second exchanger 11 ’.

Plus précisément, les traits plus épais représentant les portions du circuit dans lesquels du fluide de travail circule, en mode conventionnel (figure 13) :More specifically, the thicker lines representing the portions of the circuit in which the working fluid circulates, in conventional mode (FIG. 13):

- La vanne trois voies V1 met en communication la sortie de la turbine 12 avec l’entrée de fluide de travail, Ef 13 de l’échangeur 13, et condamne la communication avec l’entrée de la turbine 12 ;- The three-way valve V1 communicates the outlet of the turbine 12 with the working fluid inlet, Ef 13 of the exchanger 13, and condemns the communication with the inlet of the turbine 12;

- La vanne trois voies V2 met en communication la sortie de fluide de travail Sf 11 de l’échangeur 11 avec l’entrée de la turbine 12 et condamne la communication avec la sortie de la turbine 12 ;- The three-way valve V2 communicates the working fluid outlet Sf 11 of the exchanger 11 with the inlet of the turbine 12 and condemns the communication with the outlet of the turbine 12;

- La vanne distributrice quatre voies V3 met en communication la sortie du compresseur 14 avec l’entrée de fluide de travail, Ef 11, de l’échangeur 11 ainsi que la sortie de fluide de travail, Sf 13, de l’échangeur 13 avec l’entrée du compresseur 14.- The four-way distributor valve V3 communicates the output of the compressor 14 with the working fluid inlet, Ef 11, of the exchanger 11 as well as the working fluid outlet, Sf 13, of the exchanger 13 with the input of compressor 14.

- la vanne 20 met en communication la sortie de la turbine 12 avec l’entrée de fluide de travail du second échangeur 11’.- the valve 20 communicates the outlet of the turbine 12 with the working fluid inlet of the second exchanger 11 ’.

En mode « pompe à chaleur >> (figure 14), la circulation du fluide de travail est inversée. En gardant cependant les mêmes références pour les entrées / sorties des échangeurs 11,13 que celles de la figure 13 :In "heat pump" mode (figure 14), the circulation of the working fluid is reversed. However, keeping the same references for the inputs / outputs of the exchangers 11, 13 as those in FIG. 13:

- La vanne trois voies V1 met en communication l’entrée Ef13 de l’échangeur 13 avec l’entrée de la première turbine 12,- The three-way valve V1 communicates the input Ef13 of the exchanger 13 with the input of the first turbine 12,

- La vanne trois voies V2 met en communication la sortie de la turbine 12 avec la sortie, Sf 11 de l’échangeur 11, et condamne la communication avec l’entrée de la turbine 12 ;- The three-way valve V2 communicates the outlet of the turbine 12 with the outlet, Sf 11 of the exchanger 11, and condemns the communication with the inlet of the turbine 12;

- La vanne distributrice quatre voies V3 met en communication la sortie du compresseur 14 avec la sortie Sf 13 de l’échangeur 13 ainsi que l’entrée Ef11 de l’échangeur 11 avec l’entrée du compresseur 14.- The four-way distributor valve V3 communicates the output of the compressor 14 with the output Sf 13 of the exchanger 13 as well as the input Ef11 of the exchanger 11 with the input of the compressor 14.

- la vanne 20 coupe la communication entre la sortie de la turbine 12 et l’entrée de fluide de travail du second échangeur 11’.- the valve 20 cuts the communication between the outlet of the turbine 12 and the working fluid inlet of the second exchanger 11 ’.

Les figures 15 et 16 présentent une autre architecture de boucle 10 d’échange thermique réversible, respectivement dans le mode conventionnel et dans le mode pompe à chaleur. Dans cette architecture, l’évaporation et la surchauffe sont réalisées dans le mode conventionnel (figure 15) au sein d’un même échangeur, par exemple, l’échangeur 11, où la circulation du fluide de travail est dédoublée et s’effectue par exemple à contre-courant de la circulation réalisant la première évaporation. Dans cette architecture encore, une seule turbine 12 est utilisée. Le fluide ayant subi la seconde surchauffe est réintroduit dans la même turbine.FIGS. 15 and 16 show another architecture of a reversible heat exchange loop 10, respectively in the conventional mode and in the heat pump mode. In this architecture, the evaporation and the overheating are carried out in the conventional mode (FIG. 15) within the same exchanger, for example, the exchanger 11, where the circulation of the working fluid is split and is carried out by example against the current of the circulation carrying out the first evaporation. In this architecture again, a single turbine 12 is used. The fluid having undergone the second overheating is reintroduced into the same turbine.

Dans cette architecture :In this architecture:

Une voie de la vanne V1 est reliée à la sortie de la turbine 12, une autre voie est reliée à l’entrée de fluide de travail, Et 13 de l’échangeur 13, une autre voie est reliée à l’entrée de la turbine 12.One track of valve V1 is connected to the outlet of the turbine 12, another track is connected to the working fluid inlet, And 13 of the exchanger 13, another track is connected to the inlet of the turbine 12.

Une voie de la vanne V2 est reliée à la sortie de la turbine 12, une autre voie est reliée à l’entrée de la turbine 12, une autre voie est reliée à la première sortie de fluide de travail,A channel of the valve V2 is connected to the outlet of the turbine 12, another channel is connected to the inlet of the turbine 12, another channel is connected to the first outlet of working fluid,

Sf 11 de l’échangeur 11.Sf 11 of exchanger 11.

Une voie de la vanne V3 est reliée à la sortie de la pompe 14, une autre voie est reliée à la première entrée de fluide de travail Et 11 de l’échangeur 11, une autre voie est reliée à la sortie de fluide de travail Sf 13 de l’échangeur 13, une autre voie est reliée à l’entrée de la pompe 14.One channel of the valve V3 is connected to the outlet of the pump 14, another channel is connected to the first working fluid inlet Et 11 of the exchanger 11, another track is connected to the working fluid outlet Sf 13 of the exchanger 13, another channel is connected to the inlet of the pump 14.

La vanne tout ou rien 20 est une vanne deux voies, avec une voie reliée à la sortie de la turbine 12, en amont de la communication avec la vanne V1, et une voie reliée à la seconde entrée Et 11 b de l’échangeur 11.The on-off valve 20 is a two-way valve, with a way connected to the outlet of the turbine 12, upstream of the communication with the valve V1, and a way connected to the second inlet Et 11b of the exchanger 11 .

Plus précisément, les traits plus épais représentant les portions du circuit dans lesquels du fluide de travail circule, en mode conventionnel (figure 15) :More specifically, the thicker lines representing the portions of the circuit in which the working fluid circulates, in conventional mode (FIG. 15):

- La vanne trois voies V1 met en communication la sortie de la turbine 12 avec l’entrée de fluide de travail, Et 13 de l’échangeur 13, et condamne la communication avec l’entrée de la turbine 12 ;- The three-way valve V1 communicates the outlet of the turbine 12 with the working fluid inlet, And 13 of the exchanger 13, and condemns the communication with the inlet of the turbine 12;

- La vanne trois voies V2 met en communication la première sortie de fluide de travail Sf 11 de l’échangeur 11 avec l’entrée de la turbine 12 et condamne la communication avec la sortie de la turbine 12 ;- The three-way valve V2 communicates the first working fluid outlet Sf 11 of the exchanger 11 with the inlet of the turbine 12 and condemns the communication with the outlet of the turbine 12;

- La vanne distributrice quatre voies V3 met en communication la sortie du compresseur 14 avec la première entrée de fluide de travail Ef 11 de l’échangeur 11 ainsi que la sortie de fluide de travail, Sf 13, de l’échangeur 13 avec l’entrée du compresseur 14 ;- The four-way distributor valve V3 communicates the output of the compressor 14 with the first working fluid inlet Ef 11 of the exchanger 11 as well as the working fluid outlet, Sf 13, of the exchanger 13 with the input of compressor 14;

- la vanne 20 met en communication la sortie de la turbine 12 avec la seconde entrée Ef 11 b de fluide de travail de l’échangeur 11.- the valve 20 communicates the outlet of the turbine 12 with the second inlet Ef 11 b of the working fluid of the exchanger 11.

Dans cette configuration, une partie seulement du fluide de travail, celle circulant dans l’échangeur 11 en étant entrée par la seconde entrée Ef11b, subit la seconde surchauffe avant de retourner à la turbine 12.In this configuration, only part of the working fluid, that circulating in the exchanger 11 having entered via the second inlet Ef11b, undergoes the second overheating before returning to the turbine 12.

En mode « pompe à chaleur >> (figure 16), la circulation du fluide de travail est inversée. En gardant cependant les mêmes références pour les entrées / sorties des échangeurs 11,13 que celles de la figure 15 :In "heat pump" mode (figure 16), the circulation of the working fluid is reversed. However, keeping the same references for the inputs / outputs of the exchangers 11, 13 as those in FIG. 15:

- La vanne trois voies V1 met en communication l’entrée Ef13 de l’échangeur 13 avec l’entrée de la turbine 12,- The three-way valve V1 communicates the inlet Ef13 of the exchanger 13 with the inlet of the turbine 12,

- La vanne trois voies V2 met en communication la sortie de la turbine 12 avec la sortie, Sf 11 de l’échangeur 11, et condamne la communication avec l’entrée de la turbine 12 ;- The three-way valve V2 communicates the outlet of the turbine 12 with the outlet, Sf 11 of the exchanger 11, and condemns the communication with the inlet of the turbine 12;

- La vanne distributrice quatre voies V3 met en communication la sortie du compresseur 14 avec la sortie Sf 13 de l’échangeur 13 ainsi que l’entrée Ef11 de l’échangeur 11 avec l’entrée du compresseur 14 ;- The four-way distributor valve V3 communicates the output of the compressor 14 with the output Sf 13 of the exchanger 13 as well as the input Ef11 of the exchanger 11 with the input of the compressor 14;

- la vanne 20 coupe la communication entre la sortie de la turbine 12 et la seconde entrée Ef 11 b de fluide de travail de l’échangeur 11.- the valve 20 cuts the communication between the outlet of the turbine 12 and the second inlet Ef 11 b of the working fluid of the exchanger 11.

La double évaporation permet à la fois d’augmenter l’efficacité thermique du cycle thermodynamique et de s’affranchir de problèmes de fiabilité dus par exemple à l’érosion des pâles de la turbine par l’impact de gouttelettes de liquide animées d’une grande vitesse, sans recourir à des composants coûteux résistant à ces difficultés, ou additionnels (par exemple, mise en place d’une surchauffe de la vapeur et/ou d’un sousrefroidissement du liquide).Double evaporation makes it possible both to increase the thermal efficiency of the thermodynamic cycle and to overcome reliability problems due for example to the erosion of the blades of the turbine by the impact of liquid droplets animated by a high speed, without resorting to expensive components which resist these difficulties, or additional components (for example, setting up of an overheating of the vapor and / or a subcooling of the liquid).

L’ensemble de motorisation de l’invention propose une architecture qui permet de valoriser les pertes thermiques dans le circuit caloporteur et des gaz d’échappement recirculés du moteur à combustion interne d’une chaîne de traction conventionnelle ou hybride tout en présentant l’avantage de ne pas avoir d’impact sur la réduction des émissions polluantes et l’amorçage des organes de dépollution : l’enrichissement de leur conception (grammage en métaux précieux, rapprochement de la sortie moteur) n’est pas nécessaire.The engine assembly of the invention provides an architecture which makes it possible to valorize the heat losses in the heat transfer circuit and of recirculated exhaust gases from the internal combustion engine of a conventional or hybrid powertrain while having the advantage not to have an impact on the reduction of polluting emissions and the priming of pollution control devices: the enrichment of their design (grammage in precious metals, approximation of the engine output) is not necessary.

Avec cette architecture, l’énergie contenue dans le circuit caloporteur est certes à un niveau d’exergie (compte-tenu du niveau de température) plus faible que dans les gaz d’échappement mais est, par les niveaux de capacités thermiques mises en œuvre, davantage disponible et moins dépendante du niveau de charge de la chaîne de traction.With this architecture, the energy contained in the heat transfer circuit is certainly at an exergy level (taking into account the temperature level) lower than in the exhaust gases but is, by the levels of thermal capacities implemented , more available and less dependent on the load level of the traction chain.

Relativement à une architecture avec une boucle de Rankine avec les gaz d’échappement comme pour source chaude, l’architecture de l’invention présente une sûreté de fonctionnement plus favorable, une implantation physique moins contrainte et sans développements et validations coûteux.Relative to an architecture with a Rankine loop with the exhaust gases as for hot source, the architecture of the invention presents a more favorable operating safety, a less constrained physical installation and without expensive developments and validations.

Cette architecture est également adaptable à des chaînes de traction hybride-électrique ce qui permet une mutualisation des composants.This architecture is also adaptable to hybrid-electric powertrains, which allows the components to be shared.

Claims (7)

RevendicationsClaims 1. Ensemble de motorisation comprenant :1. Motorization set including: - un moteur (1) à combustion interne équipé d’un circuit de refroidissement destiné recevoir un liquide de refroidissement,- an internal combustion engine (1) equipped with a cooling circuit intended to receive a coolant, - une boucle (10) de Rankine utilisant un fluide de travail et comprenant des moyens d’échange thermique (11, 11 j entre le fluide de travail et le liquide de refroidissement du circuit de refroidissement utilisant ce circuit de refroidissement comme source chaude, et des moyens de détente (12, 12’) aptes à transformer de l’énergie provenant de la détente du fluide de travail en énergie mécanique, caractérisé en ce que les moyens de détente (12, 12’) et les moyens d’échange thermique (11, 11 j sont reliés fluidiquement de sorte que le cycle thermodynamique d’au moins une partie du fluide de travail de la boucle (10) de Rankine comprend une étape d’évaporation suivi d’une première surchauffe, suivi d’une première détente, suivi d’une seconde surchauffe, suivi d’une seconde détente.a Rankine loop (10) using a working fluid and comprising heat exchange means (11, 11 d between the working fluid and the coolant of the cooling circuit using this cooling circuit as a hot source, and expansion means (12, 12 ') able to transform energy from the expansion of the working fluid into mechanical energy, characterized in that the expansion means (12, 12') and the heat exchange means (11, 11 j are fluidly connected so that the thermodynamic cycle of at least part of the working fluid of the Rankine loop (10) comprises an evaporation step followed by a first overheating, followed by a first trigger, followed by a second overheat, followed by a second trigger. 2. Ensemble de motorisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les étapes d’évaporation et de surchauffe s’effectuent à travers un seul échangeur (11) à double circulation distincte de fluide de travail.2. Motor assembly according to claim 1, characterized in that the stages of evaporation and overheating are carried out through a single exchanger (11) with separate dual circulation of working fluid. 3. Ensemble de motorisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’évaporation et la première surchauffe s’effectuent à travers un premier échangeur thermique (11) et la seconde surchauffe à travers un second échangeur thermique (11 j, le premier et le second échangeur thermique (11, 11 j étant disposés à des endroits différents du circuit de refroidissement.3. Motor assembly according to claim 1, characterized in that the evaporation and the first overheating take place through a first heat exchanger (11) and the second overheating through a second heat exchanger (11 d, the first and the second heat exchanger (11, 11 j being arranged at different locations in the cooling circuit. 4. Ensemble de motorisation selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que l’évaporation et la première surchauffe s’effectuent à travers un échangeur thermique (11) disposé fluidiquement, relativement au sens de circulation du liquide de refroidissement au sein du circuit de refroidissement, en aval d’un échangeur de refroidissement (5) des gaz d’échappement recirculés vers l’admission du moteur (1).4. Motorization assembly according to claim 2 or claim 3, characterized in that the evaporation and the first overheating take place through a heat exchanger (11) arranged fluidly, relative to the direction of circulation of the coolant within of the cooling circuit, downstream of a cooling exchanger (5) of the recirculated exhaust gases towards the engine intake (1). 5. Ensemble de motorisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première détente et la seconde détente s’effectuent par des moyens de détente (12) communs.5. Motor assembly according to any one of the preceding claims, characterized in that the first expansion and the second expansion are carried out by common expansion means (12). 6. Ensemble de motorisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la première détente et la seconde détente s’effectuent par des moyens de détente (12, 12 j distincts.6. Motorization assembly according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the first expansion and the second expansion are effected by expansion means (12, 12 separate j. Ί. Ensemble de motorisation selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la boucle (10) de Rankine comprend des vannes (V1, V2, V3) et des moyens de commande de ces vannes, ces vannes étant agencées de sorte que dans un premier mode de fonctionnement, les moyens d’échange thermique (11, 11 j entre leΊ. Motorization assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the Rankine loop (10) comprises valves (V1, V2, V3) and means for controlling these valves, these valves being arranged so that in a first mode of operation, the heat exchange means (11, 11 d between the 5 fluide de travail et le liquide de refroidissement du circuit de refroidissement du moteur thermique (1) utilisent ce circuit de refroidissement comme source chaude, et dans un second mode de fonctionnement, les moyens d’échange thermique (11, 11 j entre le fluide de travail et le liquide de refroidissement du circuit de refroidissement du moteur thermique (1) utilisent ce circuit de refroidissement comme source froide.5 working fluid and the coolant of the cooling circuit of the heat engine (1) use this cooling circuit as a hot source, and in a second operating mode, the heat exchange means (11, 11 j between the fluid working fluid and coolant in the engine cooling circuit (1) use this cooling system as a cold source. 10 8. Ensemble de motorisation selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la boucle (10) de Rankine comprend une vanne (20) et des moyens de commande de cette vanne, cette vanne étant agencée de sorte que dans un premier mode de fonctionnement, la circulation du fluide de travail dans les moyens d’échange thermique pour la seconde surchauffe est autorisée et dans un second mode de10 8. Motor assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the Rankine loop (10) comprises a valve (20) and means for controlling this valve, this valve being arranged so that in a first operating mode, the circulation of the working fluid in the heat exchange means for the second overheating is authorized and in a second mode of 15 fonctionnement, cette circulation est interdite.15 operation, this circulation is prohibited. 9. Véhicule, caractérisé en ce qu’il est équipé d’un ensemble de motorisation selon l’une quelconque des revendications précédentes.9. Vehicle, characterized in that it is equipped with a motor assembly according to any one of the preceding claims. 1/71/7 FA FA » " 13 13
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