L'invention concerne un système de refroidissement d'un groupe motopropulseur, notamment de véhicule automobile, comprenant un moteur, notamment thermique, refroidi par une circulation d'un fluide de refroidissement et un radiateur de refroidissement refroidi par une circulation d'air atmosphérique extérieur.
Les moteurs, thermiques ou autres, de véhicules automobiles sont refroidis habituellement au moyen d'un radiateur de refroidissement placé à l'avant du véhicule et refroidi par un flux d'air frais qui le traverse. Un circuit de refroidissement permet de faire circuler un fluide caloporteur entre le moteur et le radiateur de refroidissement pour refroidir le moteur.
En outre, les véhicules automobiles comportent de nombreux équipements qui échangent de l'énergie thermique avec leur environnement extérieur. Ces équipements sont, par exemple, le condenseur du circuit de climatisation de l'habitacle du véhicule automobile, un radiateur d'air de suralimentation, un radiateur de refroidissement de l'huile du moteur et/ou de la boîte de vitesses, ou encore un radiateur de refroidissement du carburant.
Dans les véhicules fabriqués actuellement, on prévoit un circuit de fluide spécial pour chaque équipement à refroidir ou à réchauffer. Par exemple, le circuit de climatisation de l'habitacle du véhicule automobile comporte un échangeur de chaleur, constituant un condenseur, disposé à l'avant du véhicule, devant le radiateur de refroidissement du moteur thermique. Un fluide frigorigène particulier, distinct du fluide caloporteur du moteur thermique, parcourt le circuit de climatisation. Des conduites spéciales sont nécessaires pour relier le condenseur à l'évaporateur qui est situé dans le boîtier de l'appareil de climatisation et de chauffage de l'habitacle du véhicule. De même, si le véhicule est équipé d'un refroidisseur d'air de suralimentation, le refroidissement de l'air est effectué dans un échangeur air-air qui est disposé à l'avant du véhicule et qui est refroidi par une circulation d'air atmosphérique.
Cette conception se traduit par la présence d'un grand nombre d'échangeurs distincts en face avant du véhicule. Ces échangeurs occupent un espace important. En outre, les canalisations de raccordement augmentent encore le coût et l'encombrement de ces systèmes. De plus, chaque échangeur est dimensionné de manière à assurer un refroidissement suffisant pour son propre point critique qui ne correspond pas nécessairement aux conditions de fonctionnement critique des autres échangeurs.
Par exemple, le condenseur du circuit de climatisation et le radiateur d'air de suralimentation ne fonctionnent pas à plein régime nécessairement aux mêmes instants. De ce fait, les échangeurs se pénalisent les uns les autres en diminuant le débit ou la vitesse de l'air disponible pour les autres radiateurs. Par exemple, le condenseur du circuit de climatisation, placé devant le radiateur de refroidissement du moteur, ralentit le débit de l'air, y compris lorsque le circuit de climatisation n'est pas en fonctionnement.
Il est en outre connu du document
La présente invention a pour objet un système de refroidissement d'un groupe motopropulseur tel qu'évoqué plus haut qui remédie à ces inconvénients.
Ces buts sont atteints, conformément à l'invention, par les caractéristiques de la revendication 1.
Par fluide « de même nature », on entend que les fluides ont sensiblement les mêmes caractéristiques physiques, notamment la même viscosité et/ou les mêmes points de changement d'état, voire la même composition.
Grâce à cette caractéristique, le système de refroidissement utilise un échangeur de refroidissement unique échangeant avec l'air atmosphérique. En conséquence, ce radiateur peut être dimensionné largement et il n'est pas pénalisé par la présence devant ou derrière lui d'un certain nombre de radiateurs secondaires de plus petite dimension, comme le condenseur du circuit de climatisation, le radiateur d'air de suralimentation, le radiateur d'huile, etc.
Les équipements du véhicule qui doivent être refroidis ne sont pas refroidis, comme dans l'art antérieur, au moyen d'échangeurs particuliers échangeant directement de la chaleur avec l'air atmosphérique extérieur, mais par un échangeur raccordé à la boucle secondaire et refroidi par la circulation du fluide de refroidissement.
Dans ledit échangeur intermédiaire, l'échange thermique entre le premier et le second fluide a lieu, avantageusement, de façon directe, c'est-à-dire, sans faire intervenir de troisième fluide. Ledit échangeur intermédiaire est ainsi traversé uniquement par le fluide de refroidissement de la boucle primaire et par le fluide de refroidissement de la boucle secondaire.
Des caractéristiques complémentaires et/ou alternatives de l'invention sont énumérées ci-après :
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre illustratif en référence aux figures annexées. Sur ces figures :
On a représenté sur la
La boucle secondaire 4 comprend un radiateur de refroidissement 18 traversé par un flux d'air extérieur et situé à l'avant du véhicule. La boucle secondaire comprend, en outre, un certain nombre d'échangeurs destinés à refroidir, éventuellement à réchauffer, divers équipements du véhicule automobile. Dans l'exemple représenté, le système de refroidissement comprend un radiateur d'air de suralimentation 22 et un condenseur 24. Le radiateur d'air de suralimentation 22 est destiné à refroidir l'air préalablement à son admission dans les chambres de combustion du moteur. Le condenseur 24 fait partie du circuit de climatisation de l'habitacle du véhicule. Une pompe à eau 20, généralement une pompe électrique, met en circulation le fluide de refroidissement dans la boucle secondaire 4. Le même fluide circule dans la boucle primaire 2 et la boucle secondaire 4.
La boucle primaire et la boucle secondaire sont en relation d'échange thermique l'une avec l'autre par un échangeur de chaleur intermédiaire 26 disposé entre elles. Le fluide de refroidissement du moteur, après avoir traversé le boîtier thermostatique 14, est acheminé par une canalisation 30 jusqu'à l'échangeur intermédiaire 26. Il ressort de l'échangeur par une canalisation 32 qui le ramène à la pompe 12 et au bloc moteur 10.
De la même manière, le fluide de refroidissement qui sort du refroidisseur d'air de suralimentation 22 et du condenseur 24 est conduit par une canalisation 34 dans l'échangeur intermédiaire 26. Dans cet échangeur, le fluide de refroidissement refroidit le fluide de refroidissement de la boucle primaire. Ensuite, le fluide de refroidissement de la boucle secondaire quitte l'échangeur intermédiaire par une canalisation 36 qui le ramène à la pompe à eau 20, puis, par une canalisation 38, au radiateur de refroidissement 18 dans lequel il est à nouveau refroidi.
Ainsi, le moteur 10 n'est pas refroidi directement par échange de chaleur avec l'air atmosphérique ambiant, comme cela se fait habituellement, mais par un échange de chaleur liquide/liquide dans l'échangeur intermédiaire 26. On constate, en outre, que le radiateur de refroidissement 18 est l'unique radiateur du système de refroidissement de l'invention. Les échangeurs 22 et 24 sont respectivement des échangeurs air-eau et fréon-eau qui sont refroidis par le fluide de refroidissement qui circule dans la boucle secondaire.
Ainsi, le radiateur 18 sert à la fois au refroidissement du bloc moteur 10, du radiateur d'air de suralimentation 22 et du condenseur 24. On réduit ainsi fortement le nombre d'échangeurs en face avant du véhicule par rapport aux systèmes actuellement connus. Le système gagne en simplicité et son encombrement en face avant est diminué.
Le système de refroidissement de l'invention comporte une canalisation d'aérotherme 40 sur laquelle est monté un aérotherme 42 utilisé pour le chauffage de l'habitacle du véhicule. La canalisation 40 est montée parallèlement au bloc moteur. Lorsque le chauffage de l'habitacle est souhaité, par exemple par basse température extérieure, le boîtier thermostatique 14 fait circuler une fraction du fluide de refroidissement sortant du bloc moteur 10 par la canalisation d'aérotherme 40. En outre, un radiateur 44 de refroidissement des gaz d'échappement peut être avantageusement monté sur la canalisation d'aérotherme 40.
Le système de l'invention représenté sur la
Enfin, le système de refroidissement comporte une canalisation de dérivation 52 raccordée au boîtier thermostatique 14 et qui transite par un vase d'expansion 54. Après avoir traversé le vase d'expansion, le fluide de refroidissement retourne vers la pompe à eau 12 sans avoir été refroidi. Cette canalisation de dérivation ou de court-circuit, encore appelée bipasse («by-pass»), est utilisée à basse température pour favoriser la montée en température du moteur. La boucle secondaire 4 comporte également une canalisation 56 raccordée à l'entrée du radiateur 18 et à la sortie de l'échangeur intermédiaire 26, qui transite par le vase d'expansion 54, qui est ainsi un vase d'expansion commun à la boucle primaire 2 et à la boucle secondaire 4. Ainsi, les deux boucles ne sont pas isolées l'une de l'autre et peuvent communiquer entre elles par l'intermédiaire du vase d'expansion 54.
On a représenté sur la
La vanne de distribution 60 comporte une voie d'entrée par laquelle le fluide de refroidissement froid sortant du radiateur 18 pénètre, et trois sorties désignées respectivement par les références 60-1, 60-2 et 60-3. La voie 60-1 est reliée au condenseur 24, la voie 60-2 est reliée au radiateur d'air de suralimentation 22 et la voie 60-3 est reliée à une canalisation de court-circuit 62 qui ne figure pas sur le système de la
La canalisation de court-circuit 62 permet au fluide de refroidissement de la boucle secondaire d'éviter les échangeurs 22 et 24 lorsque cela n'est pas nécessaire. Par exemple, à faible puissance du moteur, il n'est pas nécessaire de refroidir l'air admis dans les chambres du moteur. Egalement, lorsque la température extérieure est basse, le système de climatisation de l'habitacle n'est pas utilisé. Ainsi, la totalité de la capacité de refroidissement du radiateur 18 est disponible pour d'autres fonctions, notamment pour le refroidissement du moteur 10 du véhicule.
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