FR3064675A1 - Boitier de sortie de liquide caloporteur et dispositif de gestion thermique d’un groupe motopropulseur de vehicule - Google Patents
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Abstract
Boîtier (12) pour un dispositif de gestion thermique d'un moteur avec une chambre interne de répartition de liquide caloporteur (127) ayant au moins une entrée, un premier conduit interne de sortie (129) de raccordement à un by-pass du moteur thermique, un deuxième conduit interne de sortie (130) de raccordement à une entrée d'un refroidisseur du dispositif, un troisième conduit interne de sortie (131) de raccordement à une entrée d'un aérotherme du dispositif, et un thermostat à double effet (120) commandant en fonction de sa position des communications entre la chambre interne de répartition et les premier et deuxième conduits internes de sortie, le troisième conduit interne de sortie comporte une entrée (131a) située dans le premier conduit interne de sortie, de sorte que le thermostat à double effet commande aussi en fonction de sa position une communication fluidique entre la chambre interne de répartition et le troisième conduit interne de sortie.
Description
Titulaire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.
Demande(s) d’extension
Mandataire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.
BOITIER DE SORTIE DE LIQUIDE CALOPORTEUR ET DISPOSITIF DE GESTION THERMIQUE D'UN GROUPE MOTOPROPULSEUR DE VEHICULE.
FR 3 064 675 - A1 (5/) Boîtier (12) pour un dispositif de gestion thermique d'un moteur avec une chambre interne de répartition de liquide caloporteur (127) ayant au moins une entrée, un premier conduit interne de sortie (129) de raccordement à un by-pass du moteur thermique, un deuxième conduit interne de sortie (130) de raccordement à une entrée d'un refroidisseur du dispositif, un troisième conduit interne de sortie (131) de raccordement à une entrée d'un aérotherme du dispositif, et un thermostat à double effet (120) commandant en fonction de sa position des communications entre la chambre interne de répartition et les premier et deuxième conduits internes de sortie, le troisième conduit interne de sortie comporte une entrée (131a) située dans le premier conduit interne de sortie, de sorte que le thermostat à double effet commande aussi en fonction de sa position une communication fluidique entre la chambre interne de répartition et le troisième conduit interne de sortie.
BOÎTIER DE SORTIE DE LIQUIDE CALOPORTEUR ET DISPOSITIF DE GESTION THERMIQUE D’UN GROUPE MOTOPROPULSEUR DE VÉHICULE [001] L’invention concerne de manière générale le domaine de l’automobile. Plus particulièrement, l’invention se rapporte à un boîtier de sortie de liquide caloporteur. L’invention se rapporte à aussi à un dispositif de gestion thermique d’un groupe motopropulseur à moteur thermique de véhicule de transport, dans lequel est monté le boîtier de sortie de liquide caloporteur.
[002] Dans le contexte de la réduction de la pollution et des émissions de CO2, les constructeurs automobiles se doivent de satisfaire aux réglementations environnementales telles que les normes européennes d'émission, dites normes « Euro >>, qui imposent de fortes baisses des limites acceptables pour les rejets polluants.
[003] Une voie possible identifiée par les constructeurs est la réduction des régimes moyens de rotation du moteur thermique dite « downspeeding >> en anglais. Cependant, cette réduction des régimes moyens de rotation du moteur thermique induit une réduction des débits de liquide caloporteur dans le dispositif de gestion thermique du groupe motopropulseur qui peut affecter le refroidissement de celui-ci. En effet, le régime de rotation de la pompe à eau, dont dépend le débit du liquide caloporteur au sein du moteur thermique, et le régime de rotation du moteur thermique sont généralement liés par un rapport d’entraînement fixe.
[004] Les différentes contraintes de performances, de compacité et environnementales conduisent à implanter dans les motorisations thermiques des technologies qui ajoutent davantage de flux thermiques, telles que la recirculation des gaz d’échappement dite EGR, l’intégration du collecteur d’échappement dans la culasse, la réduction ou l’élimination des modes de combustion dans des conditions non stœchiométriques pour les moteurs à allumage commandé (réglementation dite RDE pour « Real Drive Emissions >> en anglais). La maîtrise du refroidissement du groupe motopropulseur est indispensable pour conserver les performances de celui-ci en termes de fiabilité et de durabilité, de rendement, de consommation de carburant et de limitation des émissions polluantes. Ces flux thermiques supplémentaires à dissiper peuvent imposer un accroissement de la vitesse de rotation de la pompe à eau (rendue alors indépendante du régime de rotation du moteur thermique, ou redimensionnée en conséquence) pour avoir un débit suffisant de liquide caloporteur et/ou un dimensionnement de l’échangeur thermique de refroidissement moteur dans une classe supérieure, ce qui impacte les coûts, et/ou une augmentation du régime de rotation du groupe moto-ventilateur (GMV) pour accroître le débit d’air extérieur à travers le échangeur thermique de refroidissement du moteur thermique mais, ce faisant, alors en augmentant potentiellement au-delà d’un niveau acceptable le bruit émis par le GMV à l’extérieur du véhicule et le bruit et les vibrations transmis à l’intérieur du véhicule. Dans des situations de vie du véhicule où la maîtrise du refroidissement est problématique, le contrôle moteur peut n’avoir d’autre choix que de dégrader volontairement le rendement du moteur thermique pour en limiter les prestations et pour maîtriser les flux thermiques dissipés (enrichissement en carburant du mélange air/carburant injecté dans la chambre de combustion et/ou dans les tubulures d’admission du moteur thermique, dégradation de l’avance à l’allumage du mélange, paramètres d’injection, etc.), ce qui augmenterait la consommation en carburant et les émissions polluantes, au détriment du maintien des performances du moteur thermique.
[005] Un composant clé nécessaire au pilotage du dispositif de gestion thermique est le boîtier de sortie de liquide caloporteur, appelé « boîtier de sortie d’eau >> ou « boîtier BSE >> par l’homme du métier. Les documents FR2995013 et FR2995015 décrivent des dispositifs de gestion thermique dans lesquels sont intégrés des boîtiers BSE. Le boîtier BSE comporte habituellement un thermostat à double effet et un clapet pressostatique pour commander la circulation du liquide caloporteur dans le dispositif de gestion thermique. Les boîtiers BSE de l’état de la technique n’apportent pas de solution satisfaisante à la problématique exposée plus haut.
[006] Il existe donc un besoin pour un boîtier de sortie de liquide caloporteur perfectionné et un dispositif de gestion thermique autorisant un refroidissement thermique plus performant d’un groupe motopropulseur à moteur thermique dans un véhicule de transport.
[007] Selon un premier aspect, l’invention concerne un boîtier de sortie de liquide caloporteur apte à être intégré dans un dispositif de gestion thermique d’un groupe motopropulseur d’un véhicule, le groupe motopropulseur incluant un moteur thermique, comportant une chambre interne de répartition de liquide caloporteur ayant au moins une entrée de liquide caloporteur, un premier conduit interne de sortie agencé pour un raccordement à un tube de by-pass du moteur thermique, un deuxième conduit interne de sortie agencé pour un raccordement à une entrée d’un échangeur thermique de refroidissement du dispositif de gestion thermique, un troisième conduit interne de sortie agencé pour un raccordement à une entrée d’un aérotherme du dispositif de gestion thermique, et un thermostat à double effet commandant en fonction de sa position des communications fluidiques entre la chambre interne de répartition de liquide caloporteur et les premier et deuxième conduits internes de sortie. Conformément à l’invention, le troisième conduit interne de sortie comporte une entrée située dans le premier conduit interne de sortie, de sorte que le thermostat à double effet commande aussi en fonction de sa position une communication fluidique entre la chambre interne de répartition de liquide caloporteur et le troisième conduit interne de sortie.
[008] Selon une caractéristique particulière de l‘invention, le boîtier comprend un clapet pressostatique monté dans le premier conduit interne de sortie, et l’entrée du troisième conduit interne de sortie est située en amont du clapet pressostatique et en aval d’un clapet du thermostat à double effet.
[009] Selon une autre caractéristique particulière, les éléments thermosensibles du thermostat à double effet et d’une sonde de température sont situés dans la chambre interne de répartition de liquide caloporteur, en aval d’une zone de mélange des entrées de liquide caloporteur.
[0010] Selon un autre aspect, l’invention concerne un dispositif de gestion thermique d’un groupe motopropulseur d’un véhicule, le groupe motopropulseur incluant un moteur thermique, comportant un circuit de circulation de liquide caloporteur dans lequel sont compris des moyens d’échange thermique comprenant un échangeur thermique de refroidissement et un aérotherme, un boîtier de sortie de liquide caloporteur, une pompe de circulation de liquide caloporteur et des conduits de raccordement. Conformément à l’invention, le boîtier de sortie de liquide caloporteur est tel que décrit brièvement cidessus.
[0011] Selon une caractéristique particulière, le thermostat à double effet du boîtier de sortie de liquide caloporteur est assujetti à la température du liquide caloporteur traversant la chambre interne de répartition de liquide caloporteur, sortant du moteur thermique et de différents dispositifs, et commande une pleine communication fluidique entre la chambre interne de répartition de liquide caloporteur et le troisième conduit interne de sortie lorsque la température du liquide caloporteur sortant du moteur thermique est inférieure à un seuil de température prédéterminé.
[0012] Selon une autre caractéristique particulière, le thermostat à double effet du boîtier de sortie de liquide caloporteur est assujetti à la température du liquide caloporteur traversant la chambre interne de répartition de liquide caloporteur, sortant du moteur thermique et de différents dispositifs, et commande une communication fluidique progressivement réduite entre la chambre interne de répartition de liquide caloporteur et le troisième conduit interne de sortie lorsque la température du liquide caloporteur sortant du moteur thermique est supérieure au seuil de température prédéterminé et que la position du thermostat à double effet progresse d’une position de fermeture vers une position de pleine ouverture.
[0013] Selon encore une autre caractéristique particulière, le thermostat à double effet du boîtier de sortie de liquide caloporteur est assujetti à la température du liquide caloporteur traversant la chambre interne de répartition de liquide caloporteur, sortant du moteur thermique et de différents dispositifs, et bloque toute communication fluidique entre la chambre interne de répartition de liquide caloporteur et le troisième conduit interne de sortie lorsque la température du liquide caloporteur sortant du moteur thermique est supérieure au seuil de température prédéterminé et que le thermostat à double effet est dans une position de pleine ouverture.
[0014] L’invention concerne aussi un véhicule comprenant un groupe motopropulseur à moteur thermique et un dispositif de gestion thermique tel que décrit brièvement ci-dessus.
[0015] D’autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée ci-dessous d’une forme de réalisation particulière de l’invention, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- la Fig.1 est un schéma simplifié d’un groupe motopropulseur à moteur thermique dans lequel est intégré un dispositif de gestion thermique selon l’invention ;
- les Figs.2 et 3 montrent des schémas simplifiés d’un boîtier BSE selon la technique antérieure et d’un boîtier BSE selon l’invention ; et
- Fig.4a à 4f montrent des schémas simplifiés d’une partie du boîtier BSE selon l’invention, pour six modes de fonctionnement différents du dispositif de gestion thermique.
[0016] En référence aux Figs.1 à 4f, il est maintenant décrit ci-dessous une forme de réalisation particulière d’un dispositif de gestion thermique selon l’invention destiné à équiper un groupe motopropulseur à moteur thermique 1 d’un véhicule de transport.
[0017] A la Fig.1, le circuit de circulation de liquide caloporteur du dispositif de gestion thermique dans le groupe motopropulseur 1 est indiqué par des flèches en trait plein.
[0018] Comme montré à la Fig.1, le groupe motopropulseur 1 comprend un bloc de moteur thermique 10, une transmission 11, un boîtier de sortie de liquide caloporteur dit boîtier BSE 12, un aérotherme 13, un échangeur thermique de refroidissement 14 équipé d’un groupe moto-ventilateur 140 et différents dispositifs 15 tels qu’un ou plusieurs échangeurs de refroidissement de l’huile de lubrification du moteur thermique, de la boîte de vitesses 110, des carter et paliers d’un turbocompresseur, etc. L’échangeur thermique de refroidissement 14 et l’aérotherme 13 forment des moyens d’échange thermique inclus dans le circuit de circulation de liquide caloporteur. La boîte de vitesses 110 peut typiquement être une boîte de vitesses automatique dite BVA, ou une boîte à double embrayage dite DCT.
[0019] Des conduits de raccordement 16 pour la circulation du liquide caloporteur dans le dispositif de gestion thermique raccordent l’aérotherme 13, l’échangeur 14 et les différents dispositifs 15 au boîtier BSE 12. Une pompe à eau 100 pour la circulation du liquide caloporteur et un tuyau de dérivation 101, dit « tuyau de by-pass », sont également prévus.
[0020] Le boîtier BSE 12 recueille le débit de liquide caloporteur en sortie du moteur thermique 10 par une voie principale V1 en provenance de la culasse, et par des voies secondaires V2 qui sont disposées en parallèle de la culasse. Le boîtier BSE 12 assure la répartition du liquide caloporteur recueilli vers l’échangeur 14 pour l’évacuation des calories dans l’air extérieur, vers l’aérotherme 13 pour le réchauffement de l’habitacle du véhicule et, éventuellement, vers un échangeur (non représenté) dédié au refroidissement des gaz d’échappement recirculés. A cette fin, le boîtier BSE 12 intègre un thermostat double effet et avantageusement un clapet pressostatique dont les fonctions sont détaillées ci-après.
[0021] Dans les dispositifs de gestion thermique selon la technique antérieure, l’entité inventive a constaté que lorsque le moteur thermique et le véhicule sont dans les conditions de fonctionnement telles que le thermostat soit en ouverture intermédiaire ou en pleine ouverture, la part importante du débit de liquide issu du moteur thermique et dérivée à travers l’aérotherme n’y subit pas (ou rarement) un refroidissement, puisqu’alors le chauffage de l’habitacle n’est alors jamais (ou rarement) requis dans les situations de vie associées. Cette portion de fluide caloporteur, issue directement du moteur thermique et envoyée à travers l’aérotherme, est nécessaire :
[0022] - Thermostat fermé, pour assurer ou fortement contribuer au chauffage de l’habitacle, d’autant plus que le moteur thermique est alors en phase de montée en température et que le confort thermique de l’habitacle est alors en phase de convergence ;
[0023] - Et thermostat en régulation, pour maintenir le confort thermique par la fourniture de calories à l’habitacle, la température du liquide de refroidissement en sortie moteur étant alors conventionnellement entre 80°C et 90°C(voire 105°C pour une motorisation avec thermostat piloté alors positionné sur son seuil haut de régulation).
[0024] En revanche, alors que le thermostat est en position d’ouverture intermédiaire et en pleine ouverture, les conditions extérieures (température ambiante, etc.) et d’exploitation du véhicule (vitesse, fonctionnement de la climatisation, remorquage, pente, altitude, etc.) et du moteur thermique (températures de ses fluides : eau, huile, air d’admission ; régime, charge, etc.) sont telles que non seulement une circulation d’autant de fluide caloporteur issu du moteur thermique à travers l’aérotherme (pour ne pas y être refroidi par l’air admis ou recirculé dans l’habitacle) n’est pas nécessaire, mais surtout qu’alors le moteur thermique et, dans certains cas, d’autres organes tels qu’une boîte de vitesses automatique dont l’échangeur eau/huile requiert un débit de liquide de refroidissement important en sortie de l’échangeur thermique pour le refroidissement de l’huile de lubrification de la transmission, requièrent un refroidissement important.
Les Figs.2 et 3 montrent respectivement un schéma de principe d’un boîtier BSE 12A selon la technique antérieure et un schéma de principe d’un boîtier BSE 12 selon l’invention.
[0025] Dans ces figures, les flèches en trait pointillé indiquent des directions d’écoulement du liquide caloporteur dans le boîtier BSE dont la circulation est réglée par les positions du thermostat à double effet et du clapet thermostatique. On notera aussi que le thermostat à double effet et le clapet thermostatique inclus dans le boîtier BSE 12 de l’invention restent similaires à ceux inclus dans le boîtier BSE 12A de la technique antérieure et gardent les mêmes repères de référence 120 et 121, respectivement.
[0026] De manière connue, le thermostat à double effet 120 comprend essentiellement un clapet de conduit d’échangeur 120a, un clapet de conduit de by-pass 120b, un actionneur thermosensible 120c et des ressorts de rappel.
[0027] Le clapet de conduit d’échangeur 120a commande le passage du fluide caloporteur de la chambre interne de répartition 127 du boîtier BSE vers un conduit interne d’échangeur 130 de celui-ci. Le clapet de conduit de by-pass 120b commande le passage du fluide caloporteur d’une chambre interne de répartition 127 du boîtier BSE vers un conduit interne de by-pass 129 de celui-ci.
[0028] La position des clapets 120a, 120b est commandée par l’actionneur thermosensible 120c. De manière typique, l’actionneur thermosensible 120c est une capsule à cire. La capsule à cire 120c baigne dans le liquide caloporteur traversant la chambre de répartition 127 et commande donc la position des clapets 120a et 120b en fonction de la température du liquide caloporteur dans la chambre de répartition 127.
[0029] De manière connue, le clapet pressostatique 121 commande le passage du liquide caloporteur dans un conduit interne de by-pass 129 du boîtier BSE. L’actionnement du clapet pressostatique 121 est fonction de la différence entre la pression dans le conduit de by-pass 129, en aval du clapet 121, et la pression en amont du clapet 121. Un ressort de rappel 121a est taré pour une ouverture du clapet lorsque la différence de pression excède une pression de tarage.
[0030] Comme montré aux Figs.2 et 3, le boîtier BSE comporte des voies d’entrée 122, 123a et 123b et des voies de sortie 124, 125 et 126.
[0031] La voie d’entrée 122 est prévue pour recueillir le liquide caloporteur sortant (repère V1, Fig.1) de la culasse du moteur thermique 10. Le liquide caloporteur entre dans le boîtier BSE par la voie d’entrée 122 et remplit le volume disponible dans la chambre interne de répartition 127 du boîtier BSE.
[0032] La voie d’entrée 123a est prévue pour recueillir le liquide caloporteur provenant des différents dispositifs 15 (repère V2, Fig.1). Le liquide caloporteur entrant dans le boîtier BSE par la voie d’entrée 123a se mélange avec celui provenant de la voie d’entrée 122 et remplit le volume disponible dans la chambre de répartition 127.
[0033] La voie d’entrée 123b est prévue pour recueillir le liquide caloporteur provenant de l’échangeur thermique de refroidissement 14. Dans le boîtier BSE, un conduit interne de raccordement fluidique 128, montré en trait pointillé aux Figs.2 et 3, est prévu pour mettre en communication fluidique la voie d’entrée 123b avec le conduit interne de bypass 129. Le liquide caloporteur provenant de la voie d’entrée 123b s’écoule donc directement vers le conduit de by-pass 129 et la voie de sortie 124, sans se mélanger avec le liquide caloporteur présent dans la chambre de répartition 127.
[0034] La voie de sortie 124 correspond à un orifice de sortie du conduit de by-pass 129. La voie de sortie 124 est destinée à être raccordée au tube de by-pass 101 et alimente la pompe à eau 100 avec le liquide caloporteur sortant qui, selon le mode de fonctionnement du dispositif de gestion thermique, provient de la voie d’entrée d’échangeur 123b à travers le conduit interne 128 et le conduit de by-pass 129 et/ou de la chambre de répartition 127 à travers le clapet pressostatique 121 et le conduit de by-pass 129.
[0035] La voie de sortie 125 correspond à un orifice de sortie d’un conduit de sortie d’échangeur 130. La voie de sortie 125 est destinée à être raccordée à une entrée de l’échangeur thermique 14 et alimente celui-ci avec le liquide caloporteur à refroidir. Le liquide caloporteur sortant par la voie 125 provient de la chambre de répartition 127. La circulation du liquide caloporteur de la chambre de répartition 127 vers la voie de sortie 125 est commandée par la position du thermostat à double effet 120, en particulier via la position occupée par le clapet 120a.
[0036] La voie de sortie 126 correspond à un conduit interne d’aérotherme du boîtier BSE et est destinée à être raccordée à une entrée de l’aérotherme 13 de manière à alimenter celui-ci avec le liquide caloporteur.
[0037] Comme montré à la Fig.2, dans le boîtier BSE 12A selon la technique antérieure, le conduit interne d’aérotherme 131A est en communication fluidique avec la chambre de répartition 127. La communication fluidique du conduit interne d’aérotherme 131A est disposée en parallèle, d’une part du conduit interne de by-pass 129 et de la voie de sortie 124 et, d’autre part du conduit de sortie d’échangeur 130 et de la voie de sortie 125. Cette communication fluidique est permanente et ne dépend pas de la position des clapets 120a et 120b du thermostat à double effet 120. Il en découle que la circulation du liquide caloporteur dans le circuit de l’aérotherme 13 n’est jamais bloquée quel que soit le mode de fonctionnement du dispositif de gestion thermique.
[0038] Comme montré à la Fig.3, dans le boîtier BSE 12 selon l’invention, le conduit interne d’aérotherme 131 comporte une entrée 131a et donc est en communication fluidique avec le conduit de by-pass 129, en amont du clapet pressostatique 121. Lorsque le clapet de conduit de by-pass 120b du thermostat à double effet 120 est ouvert (état montré à la Fig.3), le conduit d’aérotherme 131 est en communication fluidique avec la chambre de répartition 127 et le liquide caloporteur peut alors circuler de la chambre de répartition 127 vers l’aérotherme 13. Lorsque le clapet de conduit de by-pass 120b du thermostat à double effet 120 est fermé et interdit l’accès au conduit de by-pass 129, le conduit d’aérotherme 131 est isolé de la chambre de répartition 127 et toute circulation de liquide caloporteur de la chambre de répartition 127 vers l’aérotherme 13 est bloquée.
[0039] Comme montré à la Fig.3, dans le boîtier BSE 12 selon l’invention, les éléments thermosensibles 120c et 132, respectivement du thermostat à double effet et de la sonde de température de liquide caloporteur, devront de préférence être disposés dans la chambre de répartition 127, sensiblement en aval de la zone de mélange homogène des sorties de liquide caloporteur de la culasse (repère V1, Fig.1) et des différents dispositifs 15 (repère V2, Fig.1). Les éléments thermosensibles 120c et 132 sont disposés dans un débit suffisant de liquide caloporteur, afin de garantir leur thermosensibilisation par une température du liquide caloporteur représentative de l’état thermique du moteur 10 et des différents dispositifs 15, et afin de s’affranchir de toute sensibilité de leur fonctionnement aux positions du clapet pressostatique 121 et des clapets 120a et 120b du thermostat à double effet 120.
[0040] En référence aux Figs.4a à 4f, le fonctionnement du boîtier BSE 12 et du dispositif de gestion thermique selon l’invention est maintenant détaillé à travers six modes de fonctionnement MF1 à MF6.
[0041] Le premier mode de fonctionnement MF1 de la Fig.4a correspond à un régime thermique transitoire du moteur 10 dans lequel la vitesse de rotation Nmot du moteur thermique est inférieure à un seuil de vitesse NmotTH- Le moteur thermique 10 est alors en cours de montée en température et le thermostat à double effet 120 est fermé, c’est-à-dire, que le clapet de conduit d’échangeur 120a ferme le passage du liquide caloporteur LR à travers le conduit de sortie d’échangeur 130 et la voie de sortie 125 du BSE 12 vers l’échangeur thermique de refroidissement 14. On notera que la température TM du liquide caloporteur LR présent dans la chambre de répartition 127 est ici inférieure à un seuil de température TTH qui correspond à une température nominale d’actionnement de la capsule à cire 120c. Le débit du liquide caloporteur LR, froid ou tiède, en sortie du moteur 10 est recueilli dans la chambre de répartition 127 du boîtier BSE 12 et, dans cette configuration fonctionnelle, est distribué vers l’aérotherme 13 uniquement, en thermosensibilisant au passage la sonde de température d’eau (non représentée) et la capsule à cire 120c. En effet, la fermeture du thermostat 120 laisse ouverte la voie vers le conduit de by-pass 129, le clapet de conduit de by-pass 120b du thermostat 120 étant ouvert, et donc vers le conduit d’aérotherme 131 situé en amont du clapet pressostatique 121. Le conduit de bypass 129 est obstrué en aval du conduit d’aérotherme 131 par le clapet pressostatique 121 tant que la pression qui sollicite celui-ci reste inférieure à un seuil de pression. Cette pression est dépendante du régime moteur et le clapet pressostatique 121 est fermé pour une vitesse de rotation Nmot < NmotTH du moteur, NmotTH étant typiquement comprise entre 1500 à 2500 tr/mn. Ainsi, tout le débit du liquide caloporteur LR est dirigé uniquement vers l’aérotherme 13, ce qui favorise la montée en température de l’habitacle et permet de maintenir au juste nécessaire le débit de liquide caloporteur traversant la culasse.
[0042] Dans ce premier mode de fonctionnement MF1, le dispositif de gestion thermique selon l’invention procure des prestations équivalentes à celles de l’état de la technique.
[0043] Le deuxième mode de fonctionnement MF2 de la Fig.4b, correspond à un régime thermique transitoire du moteur 10 dans lequel la vitesse de rotation Nmot du moteur thermique est supérieure au seuil NmotTH- Le moteur thermique 10 est alors toujours en cours de montée en température et son thermostat 120 reste fermé. La température TM du liquide caloporteur LR reste inférieure au seuil TTh d’actionnement de la capsule de cire 120c. Le débit du liquide caloporteur LR, froid ou tiède, en sortie du moteur 10 est recueilli dans la chambre de répartition 127 et, dans cette configuration fonctionnelle, est distribué vers le conduit de by-pass 129 (débit LR1) et vers le conduit d’aérotherme 131 (débit LR2), toujours en thermosensibilisant au passage la sonde de température d’eau et la capsule de cire 120c. L’accès au conduit de by-pass 129, en aval du conduit d’aérotherme 131, est alors ouvert par le clapet pressostatique 121 qui est soumis à une pression supérieure à son seuil de pression d’ouverture. L’ouverture du clapet pressostatique 121, alors que le thermostat 120 est fermé, permet d’assurer le débit interne important du liquide caloporteur dans le moteur 10 en le dirigeant, par le tube de by-pass 101, directement à l’entrée de la pompe à eau 100, sans que la pression importante n’altère l’aérotherme 13 et ne compromette l’étanchéité du circuit caloporteur.
[0044] Dans ce deuxième mode de fonctionnement MF2, le dispositif de gestion thermique selon l’invention procure des prestations équivalentes à celles de l’état de la technique. En particulier, le débit de liquide caloporteur en interne moteur est, dans ce deuxième mode de fonctionnement MF2 et à régime de rotation identique du moteur thermique 10, supérieur à ce qu’il est dans le premier mode de fonctionnement MF1.
[0045] La Fig.4c montre le troisième mode de fonctionnement MF3 qui intervient après la fin de la montée en température du moteur 10. Le mode MF3 correspond à un régime thermique établi du moteur 10, en phase de régulation thermostatique, dans lequel la vitesse de rotation Nmot du moteur thermique 10 est inférieure au seuil Nmot™ : le clapet pressostatique 121 est alors fermé. Dans ce mode de fonctionnement MF3, la température TM du liquide caloporteur LR dans la chambre de répartition 127 est légèrement supérieure au seuil T™ d’actionnement de la capsule de cire 120c. Le thermostat 120 est dans une position intermédiaire entre la position de fermeture et la position de pleine ouverture, à savoir, dans une position de début d’ouverture ou petite ouverture (entre 0,3 et 2mm). Le passage de la chambre de répartition 127 vers le conduit de by-pass 129 est en début de fermeture par le clapet de conduit de by-pass 120b du thermostat double effet 120, mais reste en pratique presque grand ouvert et n’empêche pas le passage d’un débit de fluide caloporteur LR3 dans le conduit d’aérotherme 131. Le clapet pressostatique 121, en aval du clapet 120b et du conduit d’aérotherme 131, est fermé et obstrue totalement un retour de liquide caloporteur du boîtier BSE 12 vers la pompe 100. Dans ce mode MF3, la petite ouverture du clapet de conduit d’échangeur 120a du thermostat double effet 120 autorise la circulation d’un faible débit de fluide caloporteur LR4 à travers le conduit de sortie d’échangeur 130 et la voie de sortie 125 du BSE 12 vers l’échangeur thermique de refroidissement 14. Le tube de by-pass 101 est ici alimenté par un mélange de liquide caloporteur dont une part (faible à cause de la petite ouverture du thermostat 120) provient de l’échangeur thermique 14 à travers la voie d’entrée 123b (cf. Fig.3) et l’autre part provient de la sortie de l’aérotherme 13. Le thermostat 120 étant en petite ouverture et le régime moteur étant faible, la pression régnant dans la chambre de répartition 127 est trop faible pour ouvrir le clapet pressostatique 121.
[0046] Dans ce troisième mode de fonctionnement MF3, le dispositif de gestion thermique selon l’invention procure des prestations équivalentes à celles de l’état de la technique.
[0047] La Fig.4d montre le quatrième mode de fonctionnement MF4 qui correspond à un régime thermique établi du moteur 10, en phase de régulation thermostatique, dans lequel la vitesse de rotation Nmot du moteur thermique 10 est supérieure au seuil Nmot™ : le clapet pressostatique 121 est ici ouvert. Le thermostat à double effet 120 est dans une position de régulation (entre 0,3 et 2 mm d’ouverture), à savoir, dans une position de début d’ouverture ou de petite ouverture, intermédiaire entre la position de fermeture et la position de pleine ouverture. Dans ce mode MF4, la température TM du liquide caloporteur LR dans la chambre de répartition 127 est légèrement supérieure au seuil T™ d’actionnement de la capsule de cire 120c. La petite ouverture du clapet de conduit d’échangeur 120a du thermostat double effet 120 autorise la circulation d’un faible débit de fluide caloporteur LR5 à travers le conduit de sortie d’échangeur 130 et la voie de sortie 125 du BSE 12 vers l’échangeur thermique de refroidissement 14. Le clapet de conduit de by-pass 120b est en début de fermeture mais reste bien ouvert et laisse passer un débit de liquide caloporteur LR6 de la chambre de répartition 127 dans le conduit d’aérotherme 131 vers l’aérotherme 13. Le clapet pressostatique 121 étant ici en pleine ouverture, le passage est dégagé pour un débit de liquide caloporteur LR7 de la chambre de répartition 127 vers la pompe 100, à travers le conduit interne de by-pass 129 et le tube de by-pass 101. Le tube de by-pass 101 alimente alors la pompe 100 avec un mélange de liquide caloporteur dont une part provient de l’échangeur thermique 14 (en faible proportion car le thermostat 120 n’est qu’en petite ouverture), une deuxième part provient de la chambre de répartition 127 à travers le conduit de by-pass 129 et une troisième part provient de la sortie de l’aérotherme 13.
[0048] Dans ce quatrième mode de fonctionnement MF4, le dispositif de gestion thermique selon l’invention procure des prestations équivalentes à celles de l’état de la technique.
[0049] La Fig.4e montre le cinquième mode de fonctionnement MF5 qui correspond à un régime thermique établi du moteur 10, dans lequel la vitesse de rotation Nmot du moteur thermique 10 est supérieure au seuil Nmot™ : le clapet pressostatique 121 est alors ouvert. Le thermostat double effet 120 est ici davantage ouvert qu’en figures 4c ou 4d mais pas encore en pleine ouverture, dans une position intermédiaire entre la position de fermeture et la position de pleine ouverture, plus précisément, entre la position de régulation (entre 0,3 et 2 mm d’ouverture) du mode MF4 et la position de pleine ouverture (entre 7 à 10 mm d’ouverture) qui est celle du mode de fonctionnement MF6 décrit plus bas. Dans ce mode MF5, la température TM du liquide caloporteur LR dans la chambre de répartition 127 est nettement supérieure au seuil T™ d’actionnement de la capsule de cire 120c. L’ouverture du clapet de conduit d’échangeur 120a autorise maintenant la circulation d’un débit de fluide caloporteur LR8, plus important que les débits LR4 et LR5 respectivement des modes de fonctionnement MF3 (Fig.4c) et MF4 (Fig.4d), à travers le conduit de sortie d’échangeur 130 et la voie de sortie 125 du BSE 12 vers l’échangeur thermique de refroidissement 14. A mesure que s’ouvre le thermostat double effet 120 et le clapet 120a, le clapet de conduit de by-pass 120b se ferme, en amont du conduit d’aérotherme 131, et réduit le passage d’un débit de liquide caloporteur LR9 vers le conduit de by-pass 129 et le conduit d’aérotherme 131. Dans le conduit de by-pass 129, le débit de liquide caloporteur LR9 se partage entre un débit LR10 vers le tube de by-pass 101 (le clapet pressostatique 121 étant ici ouvert) et un débit LR11 dans le conduit d’aérotherme 131 vers l’aérotherme 13.
[0050] Dans l’état de la technique, dans cette configuration fonctionnelle où le thermostat à double effet 120 occupe une position intermédiaire entre une position de régulation thermostatique et une position de pleine ouverture, la part du liquide caloporteur traversant le moteur thermique 10 et qui a subi un refroidissement peut s’avérer faible, surtout si le liquide caloporteur traversant l’aérotherme 13 n’y a subi aucun échange thermique avec l’air entrant ou recirculé de l’habitacle (compte-tenu des besoins de climatisation de l’habitacle et notamment de la commande du pulseur d’air et des volets de distribution d’air du groupe de climatisation).
[0051] Conformément à l’invention, la position du conduit d’aérotherme 131 par rapport au conduit de by-pass 129 et au clapet 120b du thermostat à double effet 120 réduit ici fortement, par rapport à l’état de la technique (dans lequel le débit de liquide caloporteur traversant l’aérotherme est conçu pour être globalement indépendant de la position du thermostat à double effet), le débit de liquide caloporteur issu du moteur thermique 10 et envoyé vers l’aérotherme 13, afin de privilégier, à mesure que le thermostat double effet 120 s’ouvre, le refroidissement du moteur thermique 10 en redirigeant vers l’échangeur thermique 14 le débit de liquide caloporteur non transmis à travers l’aérotherme 13. Grâce à l’invention, il est ainsi possible, dans ce mode MF5, d’accroître la part de débit de liquide caloporteur issu de l’échangeur thermique 14 et ayant subi un refroidissement avec l’air extérieur, dans le débit global de liquide caloporteur transmis au moteur thermique 10 pour son refroidissement.
[0052] La Fig.4f montre le sixième mode de fonctionnement MF6 qui correspond à un régime thermique établi du moteur 10 tel que le thermostat à double effet 120 est alors en position de pleine ouverture. Le moteur 10 est alors très chaud et la température TM du liquide caloporteur LR dans la chambre de répartition 127 est largement supérieure au seuil TTh d’actionnement de la capsule de cire 120c. Dans ce sixième mode MF6, le clapet 120b du thermostat à double effet 120 est complètement fermé et obstrue le passage de la chambre de répartition 127 vers le conduit de by-pass 129 et le conduit d’aérotherme 131. Le clapet de conduit d’échangeur 120a est lui totalement ouvert et le débit de liquide caloporteur LR entrant dans la chambre de répartition 127, en provenance du moteur thermique 10 et des différents dispositifs 15, est alors totalement dirigé à travers le conduit de sortie d’échangeur 130 et la voie de sortie 125 du BSE 12 vers l’échangeur thermique
14.
[0053] Dans l’état de la technique, dans cette configuration fonctionnelle avec le thermostat à double effet 120 en position de pleine ouverture, le boîtier BSE dérive à travers l’aérotherme 13 une partie importante du débit de liquide caloporteur en entrée du boîtier BSE, partie importante de débit qui n’est pas ici nécessaire et qui ne bénéficie pas, ou bien rarement, d’un refroidissement. Or le moteur thermique 10 et les différents dispositifs 15 requièrent dans ce cas un refroidissement important.
[0054] Conformément à l’invention, dans cette configuration fonctionnelle, du fait de la fermeture du conduit d’aérotherme 131 disposé en aval du clapet 120b du thermostat double effet 120, le débit de liquide caloporteur traversant la chambre de répartition 127 est totalement dirigé à travers le conduit de sortie d’échangeur 130 et la voie de sortie 125 du BSE 12 vers l’échangeur thermique 14, ce qui augmente de manière importante le refroidissement du moteur thermique 10 et des différents dispositifs 15.
[0055] Bien entendu, l’invention ne se limite pas à la forme de réalisation particulière qui a été décrite ici à titre d’exemple. L’homme du métier, selon les applications de l’invention, pourra y apporter différentes modifications et variantes qui entrent dans la portée des revendications ci-annexées.
Claims (8)
- Revendications1. Boîtier de sortie de liquide caloporteur (12) apte à être intégré dans un dispositif de gestion thermique d’un groupe motopropulseur (1) d’un véhicule, ledit groupe motopropulseur (1) incluant un moteur thermique (10), comportant une chambre interne de répartition de liquide caloporteur (127) ayant au moins une entrée de liquide caloporteur (122), un premier conduit interne de sortie (129) agencé pour un raccordement à un tube de by-pass (101) dudit moteur thermique (10), un deuxième conduit interne de sortie (130) agencé pour un raccordement à une entrée d’un échangeur thermique de refroidissement (14) dudit dispositif de gestion thermique, un troisième conduit interne de sortie (131) agencé pour un raccordement à une entrée d’un aérotherme (13) dudit dispositif de gestion thermique, et un thermostat à double effet (120) commandant en fonction de sa position des communications fluidiques entre ladite chambre interne de répartition de liquide caloporteur (127) et lesdits premier et deuxième conduits internes de sortie (129, 130), caractérisé en ce que ledit troisième conduit interne de sortie (131) comporte une entrée (131a) située dans ledit premier conduit interne de sortie (129), de sorte que ledit thermostat à double effet (120) commande aussi en fonction de sa position une communication fluidique entre ladite chambre interne de répartition de liquide caloporteur (127) et ledit troisième conduit interne de sortie (131).
- 2. Boîtier selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend un clapet pressostatique (121) monté dans ledit premier conduit interne de sortie (129), et ladite entrée (131a) dudit troisième conduit interne de sortie (131) est située en amont dudit clapet pressostatique (121) et en aval d’un clapet (120b) dudit thermostat à double effet (120).
- 3. Boîtier selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que des éléments thermosensibles (120c, 132) du thermostat à double effet (120) et d’une sonde de température sont situés dans la chambre interne de répartition de liquide caloporteur (127), en aval d’une zone de mélange des entrées de liquide caloporteur (122, 123a).
- 4. Dispositif de gestion thermique d’un groupe motopropulseur (1) d’un véhicule, ledit groupe motopropulseur (1) incluant un moteur thermique (10), comportant un circuit de circulation de liquide caloporteur dans lequel sont compris des moyens d’échange thermique comprenant un échangeur thermique de refroidissement (14) et un aérotherme (13), un boîtier de sortie de liquide caloporteur, une pompe de circulation de liquide caloporteur (100) et des conduits de raccordement (16, 101), caractérisé en ce que ledit boîtier de liquide caloporteur est un boîtier de liquide caloporteur (12) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3.
- 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit thermostat à double effet (120) du boîtier de sortie de liquide caloporteur (12) est assujetti à la température (TM) du liquide caloporteur (LR) traversant la chambre interne de répartition de liquide caloporteur (127), sortant du moteur thermique (10) et de différents dispositifs (15), et commande (MF1, MF2) une pleine communication fluidique entre ladite chambre interne de répartition de liquide caloporteur (127) et ledit troisième conduit interne de sortie (131) lorsque la température (TM) du liquide caloporteur (LR) sortant du moteur thermique (10) est inférieure à un seuil de température prédéterminé (TTH)·
- 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que ledit thermostat à double effet (120) du boîtier de sortie de liquide caloporteur (12) est assujetti à la température (TM) du liquide caloporteur (LR) traversant la chambre interne de répartition de liquide caloporteur (127), sortant du moteur thermique (10) et de différents dispositifs (15), et commande (MF3, MF4, MF5) une communication fluidique progressivement réduite entre ladite chambre interne de répartition de liquide caloporteur (127) et ledit troisième conduit interne de sortie (131) lorsque la température (TM) du liquide caloporteur (LR) sortant du moteur thermique (10) est supérieure audit seuil de température prédéterminé (TTh) et que la position dudit thermostat à double effet (120) progresse d’une position de fermeture vers une position de pleine ouverture.
- 7. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que ledit thermostat à double effet (120) du boîtier de sortie de liquide caloporteur (12) est assujetti à la température (TM) du liquide caloporteur (LR) traversant la chambre interne de répartition de liquide caloporteur (127), sortant du moteur thermique (10) et de différents dispositifs (15), et bloque (MF6) toute communication fluidique entre ladite chambre interne de répartition de liquide caloporteur (127) et ledit troisième conduit interne de sortie (131) lorsque la température (TM) du liquide caloporteur (LR) sortant du moteur thermique (10) est supérieure au seuil de température prédéterminé (TTh) et que ledit thermostat à double effet (120) est dans une position de pleine ouverture.
- 8. Véhicule comprenant un groupe motopropulseur à moteur thermique, caractérisé 5 en ce qu’il comprend un dispositif de gestion thermique du groupe motopropulseur selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.1/2
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