[0001] La présente invention concerne une vanne thermostatique de régulation d'un fluide,
ainsi qu'un circuit de refroidissement d'un moteur thermique et d'un système de re-circulation
des gaz d'échappement provenant de ce moteur, comportant une telle vanne.
[0002] Dans de nombreuses applications du domaine fluidique, notamment pour le refroidissement
de moteurs thermiques de véhicules, ce type de vanne est utilisé pour répartir le
fluide entrant dans la vanne vers différentes voies de sortie, en fonction de la température
de ce fluide entrant. Ainsi, de manière classique, en amont d'un radiateur chargé
d'évacuer la chaleur excédentaire d'un fluide de refroidissement provenant d'un moteur
à refroidir, une vanne peut être utilisée pour, à la fois, commander le refroidissement,
par le radiateur, du fluide entrant dans la vanne lorsque, ce fluide s'échauffe et
commander un plus grand refroidissement du fluide par le radiateur lorsque la température
du fluide entrant augmente tant qu'elle dépasse une valeur seuil préfixée. Pour commander
la régulation de l'écoulement du fluide à travers la vanne, cette dernière est munie
d'un élément thermostatique contenant une matière dilatable telle qu'une cire.
[0003] Par ailleurs, pour des raisons liées à la protection de l'environnement, de plus
en plus de moteurs thermiques sont associés à un système de re-circulation des gaz
d'échappement, communément appelé système « EGR », le sigle précité reprenant les
initiales du nom de ce système en langue anglaise, à savoir système « Exhaust Gas
Recirculation ». Ce système est un dispositif antipollution qui injecte une partie
des gaz d'échappement, provenant du moteur, dans la tubulure d'admission de ce moteur,
pour réduire les crêtes de température de combustion et donc, la formation d'oxydes
d'azote. Avant d'injecter les gaz d'échappement dans la tubulure d'admission du moteur,
il est nécessaire de les refroidir au moyen d'un fluide de refroidissement qui circule
avantageusement dans le même circuit que le circuit de refroidissement du moteur,
en particulier au niveau du radiateur chargé d'évacuer la chaleur excédentaire du
fluide de refroidissement. Lors du démarrage du moteur, pour éviter d'injecter dans
la tubulure d'admission du moteur des gaz d'échappement nettement plus chauds que
cette tubulure et permettre ainsi une montée plus homogène en température du moteur,
il est souhaitable de refroidir plus intensément, que durant le reste de la durée
de fonctionnement du moteur, le fluide de refroidissement afin que les gaz d'échappement
injectés soit les plus refroidis possibles. Cette régulation du fluide de refroidissement
vis-à-vis du système EGR peut être assurée par une vanne thermostatique, agencée en
amont du radiateur précité.
[0004] Cependant, la présence de deux vannes distinctes juste en amont du radiateur, à savoir
la vanne de régulation de fluide vis-à-vis du moteur thermique et la vanne de régulation
du fluide vis-à-vis du système EGR, pose des problèmes d'encombrement. En outre, elle
conduit généralement à un sur-dimensionnement du radiateur qui, en pratique, présente
une première partie dédiée à l'échange thermique du fluide provenant du moteur et
une seconde partie dédiée à l'échange thermique du fluide provenant du système EGR,
chaque partie de radiateur étant dimensionnée indépendamment l'une de l'autre, en
fonction des besoins maximaux de refroidissement pour le moteur à refroidir d'une
part et pour le système EGR d'autre part.
[0005] Le but de la présente invention est de proposer une vanne thermostatique destinée
à réguler la circulation d'un fluide de refroidissement tant vis-à-vis d'un moteur
thermique à refroidir que d'un système EGR à refroidir, en limitant autant que possible
le dimentionnement d'un radiateur commun vers lequel est envoyé le fluide en sortie
de vanne.
[0006] A cet effet, l'invention a pour objet une vanne thermostatique de régulation d'un
fluide, telle que définie à la revendication 1.
[0007] Grâce à l'invention, on réunit au niveau d'une seule vanne thermostatique les fonctions
de deux vannes prévues séparées dans l'art antérieur. La vanne selon l'invention peut
en effet agir à la fois sur une première voie de fluide circulant librement entre
la première entrée et la première sortie délimitées par le boîtier de vanne et sur
une seconde voie de fluide circulant entre la deuxième entrée et la deuxième sortie
du boîtier. Tant que la valeur de la température du fluide à réguler par la vanne
est mitigée, c'est-à-dire, plus précisément, lorsque la valeur de la température du
fluide circulant dans la première voie est supérieure à la première valeur seuil prédéterminée
et que la valeur de la température du fluide circulant dans la seconde voie est inférieure
à la seconde valeur seuil prédéterminée, les deux voies de fluide circulent distinctement
l'une de l'autre à travers la vanne, sans se mélanger. En revanche, lorsque la température
du fluide de la première voie est inférieure à la première valeur seuil, ou bien lorsque
la température du fluide de la seconde voie est supérieure à la seconde valeur seuil,
c'est-à-dire, en pratique, lorsqu'un moteur thermique à refroidir par un circuit de
refroidissement équipé de la vanne selon l'invention est soit en phase de montée en
température juste après démarrage, soit sollicité sous une forte charge, les deux
voies de fluide précitées se mélangent et le fluide sortant de la vanne est évacué
au niveau des deux sorties du boîtier indépendamment de leur voie de provenance. Autrement
dit, en agençant un radiateur en sortie de la vanne selon l'invention, l'échange thermique
avec le fluide au niveau du radiateur est accru à la fois en basse température, c'est-à-dire
en phase de démarrage du moteur durant laquelle les gaz d'échappement du moteur sont
avantageusement à refroidir plus intensément au niveau d'un système EGR balayé par
le fluide, soit en haute température, c'est-à-dire lorsque le moteur à refroidir par
le fluide fonctionne sous une forte charge.
[0008] D'autres caractéristiques de cette vanne, prises isolément ou selon toutes les combinaisons
techniquement possibles, sont énoncées aux revendications dépendantes 2 à 8.
[0009] L'invention a également pour objet un circuit de refroidissement d'un moteur thermique
et d'un système de re-circulation des gaz d'échappement provenant de ce moteur, tel
que défini à la revendication 9.
[0010] Une caractéristique avantageuse de ce circuit de refroidissement est énoncée à la
revendication 10.
[0011] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée
uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique d'un circuit de refroidissement selon l'invention
;
- la figure 2 est une vue en élévation d'une vanne selon l'invention, équipant le circuit
de la figure 1 ;
- les figures 3A, 4A, 5A et 6A sont des coupes selon le plan A-A de la figure 2, illustrant
différents états de fonctionnement de la vanne ; et
- les figures 3B, 4B, 5B et 6B sont des vues schématiques analogues à la figure 1, d'une
partie du circuit de la figure 1, illustrant la circulation du fluide correspondant
respectivement aux figures 3A, 4A, 5A et 6A.
[0012] Sur la figure 1 est représenté un circuit 1 de circulation d'un fluide de refroidissement,
comportant un radiateur 2 chargé d'évacuer la chaleur excédentaire du fluide de refroidissement
le traversant et une pompe 3 chargée de faire circuler le fluide dans le circuit.
Le circuit 1 est associé à un moteur thermique 4 à refroidir et à un système 5, à
refroidir, de re-circulation des gaz d'échappement. Comme expliqué plus haut, le système
5, couramment appelé système EGR, est un dispositif antipollution qui injecte une
partie des gaz d'échappement provenant du moteur 4 dans la tubulure d'admission de
ce moteur, pour réduire les crêtes de température de combustion et, par là, la formation
d'oxydes d'azote.
[0013] En fonctionnement, la pompe 3 refoule du fluide de refroidissement à la fois vers
le système EGR 5 et vers le moteur 4, pour les refroidir. Après avoir circulé au niveau
du système 5, le circuit 1 envoie le fluide vers le radiateur 2, jusqu'à une entrée
6 de ce radiateur. De même, après avoir refroidi le moteur 4, le fluide est envoyé
par le circuit 1 vers une vanne de régulation 7 qui renvoie directement vers la pompe
3 le fluide entrant dans cette vanne et/ou qui envoie le fluide vers le radiateur
2, jusqu'à une entrée 8 distincte de l'entrée 6. De manière classique, la vanne 7
commande la régulation du fluide l'alimentant en fonction de la température de ce
dernier, le fluide n'étant envoyé au radiateur que lorsqu'il présente une température
trop importante pour garantir un refroidissement efficace du moteur 4. Pour un moteur
thermique de véhicule automobile, la vanne 7 envoie le fluide provenant du moteur
4 jusqu'au radiateur 2 lorsque sa température dépasse environ 80 à 90°C.
[0014] Le fluide admis au niveau des entrées 6 et 8 du radiateur 2 alimente deux compartiments
distincts 2A et 2B délimités à l'intérieur du corps de refroidissement 2C de ce radiateur
et séparés l'un de l'autre par une cloison étanche 2D d'échange thermique avec l'extérieur.
A cet effet, le radiateur 2 est équipé d'une vanne 10 destinée à réguler l'écoulement
du fluide entre, d'une part, les entrées 6 et 8 et, d'autre part, les compartiments
2A et 2B, comme expliqué ci-dessous. En aval de chaque compartiment, le fluide est
évacué vers l'extérieur du corps 2C du radiateur 2, au niveau d'une sortie d'aspiration
9 commune, raccordée à la pompe 3.
[0015] Sur les figures 2, 3A, 4A, 5A, et 6A est représentée en détail la vanne de régulation
10 agencée entre les entrées 6, 8 et les compartiments 2A, 2B du radiateur 2. La vanne
10 comporte un boîtier externe 12 globalement tubulaire d'axe longitudinal X-X et
présentant, par exemple, une section transversale en forme générale de U ouvert en
direction du lecteur observant la figure 2. Le boîtier 12 est intégré en totalité
à l'intérieur du corps 2C du radiateur 2, en s'étendant au travers de la cloison 2D,
du côté des entrées 6 et 8 du radiateur. Le boîtier 12 délimite ainsi intérieurement,
au niveau de sa partie courante, une chambre allongée 14 de circulation fluidique
entre ses extrémités longitudinales 16 et 18 qui débouchent librement dans respectivement
les compartiments 2A et 2B et qui forment ainsi, pour la vanne 10, des sorties de
fluide raccordées à ces compartiments. La partie courante de la chambre 14 est prévue
pour être alimentée en fluide au niveau de deux entrées 20 et 22, disposées l'une
derrière l'autre suivant l'axe X-X et raccordées respectivement aux entrées 6 et 8
du radiateur 2.
[0016] Le boîtier 12 est agencé de manière étanche à l'intérieur du corps 2C du radiateur
2 de sorte que, en amont des compartiments 2A et 2B, la circulation de fluide entre
ces compartiments au sein du radiateur n'est possible qu'à travers la chambre 14,
à d'éventuelles fuites près. A titre d'exemple, le boîtier 12 est venu de matière
avec la cloison de séparation 2D, ainsi qu'avec les tubulures du corps 2C délimitant
les entrées 6 et 8.
[0017] La régulation de l'écoulement du fluide à travers la chambre 14 est assurée par un
ensemble thermostatique 24 détaillé ci-après. Cet ensemble agit, en fonction des valeurs
de température du fluide admis dans la chambre par les entrées 20 et 22, sur l'écoulement
du fluide au niveau de la partie axiale de la chambre 14 située entre les entrées
20 et 22. Autrement dit, la configuration de cet ensemble est sans influence sur,
d'une part, un écoulement de fluide entre l'entrée 20 et la sortie 16 et, d'autre
part, un écoulement de fluide entre l'entrée 22 et la sortie 18, chacune de ces entrées
20, 22 étant en libre communication fluidique avec sa sortie correspondante 16, 18,
via les parties d'extrémité longitudinale de la chambre 14.
[0018] L'ensemble thermostatique 24 comporte deux éléments thermostatiques 26 et 28 maintenus
par rapport au boîtier 12 par un étrier rigide 30, par exemple en métal, lié rigidement
à la paroi du boîtier délimitant la chambre 14. Chaque élément 26, 28 est muni d'un
corps 26A, 28A contenant une matière dilatable, telle qu'une cire, et d'un piston
26B, 28B mobile par rapport au corps sous l'effet de la dilatation de la matière.
Les éléments thermostatiques 26 et 28 s'étendent en longueur suivant l'axe X-X, en
étant co-axiaux l'un à l'autre, leur piston 26B, 28B étant dirigés l'un vers l'autre
et essentiellement situés, suivant l'axe X-X, entre les entrées 20 et 22 du boîtier
12. La partie thermosensible du corps 26A de l'élément 6 est disposée sur le trajet
d'écoulement du fluide entre l'entrée 20 et la sortie 16 tandis que la partie thermosensible
du corps 28A de l'élément 28 est disposée sur le trajet d'écoulement du fluide entre
l'entrée 22 et la sortie 18.
[0019] Le corps 26A de l'élément thermostatique 26 est immobilisé par rapport au boîtier
12, en étant par exemple emmanché à force dans une couronne annulaire fixe 30A de
l'étrier 30, qui constitue l'extrémité libre d'une paire de bras rigides 30B de l'étrier,
venus de matière, dans une direction parallèle à l'axe X-X, depuis une plaque transversale
30C de l'étrier immobilisée, suivant l'axe X-X, par rapport au boîtier 12 en étant
reçue dans des glissières 36 ou analogues venues de matière avec la paroi du boîtier
délimitant la chambre 14. En pratique, lors de l'assemblage de la vanne 10, la plaque
30C est introduite dans les glissières 36 suivant la direction d'observation de la
figure 2, c'est-à-dire suivant une direction à la fois perpendiculaire à l'axe X-X
et appartenant au plan de symétrie longitudinale du boîtier en U 12 ; une fois positionnée
comme aux figures 2 et 3A, la plaque 30C bloque axialement le reste de l'étrier rigide
30 par rapport au boîtier 12 tandis qu'il peut en outre être prévu de retenir la plaque
par rapport au boîtier selon sa direction d'introduction précitée, par exemple, par
un couvercle ou d'autres moyens analogues. La plaque 30C présente, vue suivant l'axe
X-X, un contour périphérique en forme de U, sensiblement complémentaire du contour
interne de la section transversale du boîtier 12, de sorte que, en fonctionnement,
la plaque 30C divise hermétiquement la chambre 14 en deux sous-volumes distincts respectivement
associés à l'élément thermostatique 26 et à l'élément 28.
[0020] Le piston 26B de l'élément 26 porte un manchon tubulaire 32 centré, en longueur,
sur l'axe X-X et s'étendant entre les bras 30B de l'étrier. Le manchon 32 est dimensionné
pour venir s'appuyer radialement, au niveau de sa face extérieure, contre un siège
34 délimité par une ouverture qui traverse de part en part la plaque 30C de l'étrier
30 en étant centrée sur l'axe X-X. En fonctionnement, le manchon 32 est prévu pour
coulisser axialement selon l'axe X-X de manière à soit s'étendre de façon axialement
distante du siège 34 pour permettre une libre circulation de fluide à travers le siège,
autour du manchon 32, comme à la figure 3A, soit obturer ce siège par appui radial,
comme à la figure 4A.
[0021] Le déplacement en translation du manchon 32 est commandé par le piston 26B de l'élément
thermostatique 26. A cet effet, le manchon 32 est intérieurement venu de matière avec
un pontet 38 d'appui de l'extrémité libre du piston 26B. Plus précisément, ce pontet
d'appui délimite un logement borgne 38A de réception et d'appui de l'extrémité libre
du piston 26B.
[0022] Du côté axialement opposé au piston 26B, le pontet d'appui 38 délimite un second
logement borgne 38B recevant l'extrémité libre du piston 28B du second élément thermostatique
28. Le corps 28A de cet élément 28 est lié rigidement à un clapet 40, en étant par
exemple emmanché à force dans une ouverture centrale de ce clapet. La couronne extérieure
du clapet 40 est conformée pour venir s'appuyer de manière étanche contre le chant
d'extrémité libre 32A du manchon 32, dirigé vers l'entrée 22, formant siège. En fonctionnement,
lorsque le clapet 40 est axialement distant du chant 32A, comme à la figure 6A, du
fluide peut librement s'écouler, à travers la chambre 14, entre les sorties 16 et
18 en passant à l'intérieur du manchon tubulaire 32, la paroi du manchon étant ajourée
en plusieurs zones 32B au niveau de parties du manchon qui ne sont pas destinées,
en fonctionnement, à venir s'appuyer contre le siège 34. Lorsque le clapet 40 est
en appui contre le chant 32A, l'écoulement de fluide précité est empêché, comme sur
la figure 5A.
[0023] Comme représenté aux figures 2 et 3A, l'ensemble thermostatique 24 comporte en outre
un ressort de compression 44 axialement interposé entre le clapet 40 et une couronne
annulaire 30D de l'étrier 30, qui est agencée à l'extrémité libre d'une paire de bras
30E de l'étrier, entre lesquels s'étend en longueur le corps 28A de l'élément 28 et
venus de matière, dans une direction parallèle à l'axe X-X et globalement dans le
prolongement axial des bras 30E, depuis la plaque transversale 30C. Cette couronne
30D est prévue pour faire supporter l'effort de poussée du ressort 44 aux bras 30E,
qui travaillent alors en traction, tant que l'ensemble thermostatique 24 n'est pas
assemblé au boîtier 12. Une fois que cet assemblage est réalisé, la couronne 30D est
axialement appuyée contre des pièces d'appui 46 solidaires du boîtier 12, par exemple
venues de matière avec la paroi intérieure du boîtier. En fonctionnement, la couronne
30D et ces pièces d'appui 46 coopèrent ainsi pour encaisser les efforts du ressort
44, les pièces d'appui déchargeant les bras 30E pour supporter, en compression, l'essentiel
de ces efforts.
[0024] Le ressort 44 est dimensionné pour rappeler, l'un vers l'autre, chaque corps 26A,
28A et chaque piston 26B, 28B des éléments 26 et 28, après que ce corps et ce piston
se soient éloignés l'un de l'autre sous l'effet de la dilatation de la matière contenue
dans le corps. Le ressort 44 est en outre adapté pour maintenir le clapet 40 en appui
étanche contre le chant d'extrémité 32A du manchon 32 tant que le piston 28B de l'élément
28 n'est pas suffisamment déployé vis-à-vis de son corps 28A pour pousser ce corps
à l'encontre de la poussée du ressort.
[0025] Le fonctionnement du circuit 1 et de la vanne 10 va maintenant être décrit, en détaillant
la circulation du fluide de refroidissement au sein de ce circuit et de cette vanne
lors du démarrage du moteur 4 et de sa mise sous charge progressive.
[0026] Initialement, lorsque le moteur 4 est arrêté depuis un certain temps et que sa température
correspond à la température ambiante, la vanne 10 est dans la configuration de la
figure 3A, c'est-à-dire avec les pistons 26B et 28B escamotés au maximum à l'intérieur
de leur corps associé 26A, 28A.
[0027] Lors du démarrage du moteur 4, la pompe 3 aspire le fluide au niveau de la sortie
9 du radiateur 2 et le fait circuler au sein du circuit 1, en l'envoyant, d'une part,
vers le système EGR 5 et, d'autre part, vers le moteur 4. Comme le moteur est « froid
», c'est-à-dire qu'il présente une température relativement proche de la température
ambiante, le fluide de refroidissement en sortie du moteur 4 est renvoyé directement
à la pompe 3, via la vanne 7, sans alimenter l'entrée 8 du radiateur 2. Autrement
dit, le débit de fluide au niveau de l'entrée 22 de la vanne 10 est nul.
[0028] Comme expliqué précédemment, lors du démarrage du moteur 4, il est souhaitable que
les gaz d'échappement injectés dans le moteur 4 par le système EGR 5 présentent une
température la plus basse possible pour éviter la génération de contraintes thermiques
entre la tubulure d'admission des gaz d'échappement chauds et le reste du moteur 4
relativement froid. En pratique, durant cette phase de démarrage du moteur, le fluide
de refroidissement circulant dans le système EGR 5 se doit d'être le plus froid possible.
A cet effet, après avoir traversé le système 5, du fluide de refroidissement est envoyé
vers le radiateur 2, au niveau de son entrée 6, comme indiqué par la flèche 50 aux
figures 3A et 3B. Il pénètre dans la chambre 14 de la vanne 10 en empruntant l'entrée
20 et s'écoule, d'une part, vers la sortie 16 de manière libre, comme indiqué par
la flèche 51, pour alimenter le compartiment 2A du radiateur (flèche 52) et, d'autre
part, vers l'autre sortie 18 de la vanne 10 en longeant extérieurement le manchon
32 jusqu'à franchir axialement le siège 34 non obturé par le manchon, comme indiqué
par la flèche 53. En aval de la sortie 18, le fluide alimente le compartiment 2B du
radiateur 2 (flèche 54).
[0029] Ainsi, durant la phase de démarrage du moteur 4, la totalité du fluide provenant
du système EGR 5 est refroidi par les deux compartiments 2A et 2B du radiateur 2,
la surface d'échange thermique avec le fluide au niveau du radiateur 2 étant ainsi
maximale.
[0030] Progressivement, le moteur 4 s'échauffe et la valeur de température du fluide de
refroidissement circulant dans le circuit 1 s'élève, jusqu'à atteindre une première
valeur seuil de température, appelée par la suite θ
1, à laquelle l'écoulement de fluide, à travers la chambre 14, entre l'entrée 20 et
la sortie 18 est interrompue par le manchon 32. A titre d'exemple, θ
1 est égale à 36°C environ. Plus précisément, comme représenté aux figures 4A et 4B,
lorsque le fluide admis dans la chambre 14 par l'entrée 20 s'échauffe, il provoque
la dilatation de la matière contenue dans le corps 26A de l'élément thermostatique
26, ce qui entraîne le déploiement du piston 26B en direction de la sortie 18. L'extrémité
libre de ce piston 26B appuie alors axialement sur le pontet 38 et entraîne de manière
correspondante le manchon 32 en translation axiale vers la sortie 18, jusqu'à ce que
ce manchon vienne s'appuyer radialement contre le siège 34. Lorsque le fluide entrant
ainsi dans la vanne 10 atteint la valeur de température θ
1, le manchon 32 obture hermétiquement le siège 34 et l'écoulement indiqué par la flèche
53 aux figures 3A et 3B est interrompu. Dans cette configuration, le fluide admis
par l'entrée 6 dans le radiateur (flèche 50) est envoyé en totalité, via successivement
l'entrée 20, l'extrémité de la chambre 14 et la sortie 16, dans le compartiment 2A
du radiateur 2, suivant l'écoulement indiqué par les flèches 51 et 52. Le compartiment
2B n'est plus sollicité. Cet état de fonctionnement correspond à un besoin de refroidissement
moindre pour le système EGR 5, le moteur 4 présentant une température suffisamment
importante pour qu'un refroidissement plus modéré des gaz d'échappement soit préférable.
La consommation énergétique au niveau du radiateur 2 est ainsi réduite par rapport
à celle correspondant aux figures 3A et 3B.
[0031] Ensuite, comme le moteur 4 continue de s'échauffer, il devient nécessaire de le refroidir.
La vanne 7 commande alors l'admission de fluide provenant du moteur, au niveau de
l'entrée 8 du radiateur 8. Ce fluide alimente ainsi la vanne 10 au niveau de son entrée
22, comme indiqué par la flèche 60 aux figures 5A et 5B. Ce fluide s'écoule librement
jusqu'à la sortie 18 de la vanne 10, comme indiqué par la flèche 61, et alimente le
compartiment 2B du radiateur 2, comme indiqué par la flèche 62, où il est refroidi.
On notera qu'entre les figures 4A et 5A, la valeur de température du fluide admis
dans la vanne 10 par l'entrée 6 a augmenté, de sorte que le piston 26B de l'élément
thermostatique 26 a continué de se déployer vis-à-vis de son corps 26A.
[0032] Lorsque le moteur 4 est sollicité sous forte charge, c'est-à-dire par exemple en
montagne ou dans une forte chaleur ambiante, la capacité de refroidissement du fluide
au niveau du compartiment 2B peut s'avérer insuffisante pour refroidir efficacement
le moteur. Dans ce cas, la température du fluide évacué du moteur augmente jusqu'à
atteindre une seconde valeur seuil de température, appelée par la suite θ
2, à laquelle la vanne 10 autorise l'écoulement de fluide entre l'entrée 22 et la sortie
16, via la chambre 14. A titre d'exemple, θ
2 est égale à 93°C environ. Plus précisément, comme représenté aux figures 6A et 6B
pour lesquelles la température du fluide entrant est supérieure à la valeur de température
θ
2, l'échauffement de la partie thermosensible du corps 28A de l'élément thermostatique
28 provoque le déploiement de son piston 28B, ce qui implique la translation axiale
du corps 28B par rapport au pontet d'appui 38 et, par là, l'écartement axial du clapet
40 vis-à-vis du chant d'extrémité 32A du manchon 32. Du fluide s'écoule alors entre
l'entrée 22 et la sortie 16, via la chambre 14, comme indiqué par la flèche 63. Cet
écoulement contourne radialement le clapet 40 et pénètre à l'intérieur du manchon
32, d'où il s'évacue via les zones ajourées 32B du manchon, pour rèjoindre la sortie
16. Ce fluide se mélange alors à celui admis au niveau de l'entrée 6 (flèche 50) et
alimente l'autre compartiment 2A du radiateur 2 (flèche 51), pour y être refroidi.
Dans cette configuration, le fluide alimentant la vanne 10 au niveau de son entrée
8 est envoyé aux deux compartiments 2A et 2B du radiateur 2, ce qui permet d'utiliser
ainsi la capacité maximale de refroidissement de ce radiateur.
[0033] On notera que le débit de fluide circulant à l'intérieur du manchon 32 sur la figure
6A est nettement supérieur, par exemple d'un facteur 10, à celui de l'écoulement autour
de ce manchon sur la figure 3A. De la sorte, l'agencement interne de la vanne 10 est
prévu pour tenir compte des débits de fluide significativement différents qui circulent
à travers le moteur 4, d'une part, et à travers le système EGR 5 d'autre part.
[0034] Par la suite, lorsque la température du fluide entrant dans la vanne 10 diminue,
le ressort 44 rappelle successivement le corps 28A de l'élément thermostatique 28
vis-à-vis de son piston 28B, puis, si la température diminue davantage et que le clapet
40 revient en appui contre le manchon 32, le piston 26B de l'élément thermostatique
26 vers son corps 26A, jusqu'à atteindre la configuration de la figure 3A lorsque
le moteur 4 est arrêté et est totalement refroidi.
[0035] L'utilisation de l'étrier 30 permet de maintenir l'ensemble thermostatique 24, c'est-à-dire
les éléments thermostatiques 26 et 28 et le ressort 44, dans sa configuration des
figures 2 et 3A avant d'être assemblé au boîtier 12. Cet assemblage consiste, pour
l'essentiel, à rapporter l'étrier muni de cet ensemble, en insérant la plaque 30C
dans les glissières 36 du boîtier 12, comme expliqué précédemment. En variante non
représentée, l'ensemble thermostatique 24 est directement rapporté dans la chambre
14 du boîtier 12, la paroi délimitant cette chambre étant alors à la fois munie d'un
moyen d'immobilisation du corps 26A de l'élément thermostatique 26, similaire à la
couronne 30A, et délimitant un siège à obturer par le manchon 32, similaire au siège
34 délimité par l'ouverture traversante ménagée dans la plaque 30C.
[0036] Divers aménagements et variantes au circuit et à la vanne décrits ci-dessus sont
en outre envisageables. En particulier, la disposition des entrées 20, 22 et sorties
16, 18 de la vanne 10 peuvent être modifiées, notamment en fonction de la géométrie
du radiateur 2 et de l'implantation de cette vanne au sein de ce radiateur.
1. Vanne thermostatique de régulation d'un fluide,
caractérisée en ce qu'elle comporte :
- un boîtier (12) délimitant intérieurement une chambre (14) de circulation fluidique
dans laquelle débouchent une première entrée (20) de fluide présentant une première
température, une seconde entrée (22) de fluide présentant une seconde température,
et des première (16) et seconde (18) sorties de fluide en libre communication fluidique
avec respectivement les première et seconde entrées indépendamment des valeurs des
première et seconde températures, et
- des moyens thermostatiques (24) de commande de la circulation du fluide à travers
la chambre (14), adaptés pour, d'une part, mettre en communication fluidique, par
la chambre, la première entrée (20) avec la seconde sortie (18) et la seconde entrée
(22) avec la première sortie (16) lorsque soit la valeur de la première température
est inférieure à une première valeur seuil prédéterminée (θ1), soit la valeur de la seconde température est supérieure à une seconde valeur seuil
prédéterminée (θ2) strictement supérieure à la première valeur seuil (θ1) et, d'autre part, empêcher le fluide de circuler à travers la chambre entre la première
entrée et la seconde sortie et entre la seconde entrée et la première sortie lorsque,
à la fois, la valeur de la première température est supérieure à la première valeur
seuil et la valeur de la seconde température est inférieure à la seconde valeur seuil.
2. Vanne suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de commande (24) comportent deux éléments thermostatiques (26, 28) comprenant
chacun un corps (26A, 28A) qui contient une matière dilatable et un piston (26B, 28B)
mobile par rapport au corps sous l'effet de la dilatation de la matière contenue dans
le corps, le corps d'un premier (26) des deux éléments thermostatiques étant disposé
sur le trajet (flèche 51) d'écoulement du fluide dans la chambre (14) entre la première
entrée (20) et la première sortie (16) tandis que le corps du second élément thermostatique
(28) est disposé sur le trajet (flèche 61) d'écoulement du fluide dans la chambre
entre la seconde entrée (22) et la seconde sortie (18).
3. Vanne suivant la revendication 2, caractérisée en ce que chaque élément thermostatique (26, 28) porte un obturateur (32, 40) du passage du
fluide à travers la chambre (14), l'obturateur (32) du premier élément thermostatique
(26) étant associé à un siège (34) lié rigidement au boîtier (12) tandis que l'obturateur
(40) du second élément thermostatique (28) est associé à un autre siège (32A), porté
par l'obturateur (32) du premier élément thermostatique (26).
4. Vanne suivant la revendication 3, caractérisée en ce que l'obturateur du premier élément thermostatique (26) comporte un manchon tubulaire
(32) autour duquel circule le fluide (flèche 53) lorsque la valeur de la première
température est strictement inférieure à la première valeur seuil (θ1) et à l'intérieur duquel circule le fluide (flèche 63) lorsque la valeur de la seconde
température est supérieure à la seconde valeur seuil (θ2).
5. Vanne suivant la revendication 4, caractérisée en ce que l'obturateur du second élément thermostatique (28) comporte un clapet (40) adapté
pour s'appuyer sur l'un des chants d'extrémité (32A) du manchon tubulaire (32).
6. Vanne suivant l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que le corps (26A) du premier élément thermostatique (26) est immobilisé par rapport
au boîtier (12), l'obturateur (32) porté par ce premier élément thermostatique étant
déplaçable par son piston (26B) et en ce que l'obturateur (40) porté par le second élément thermostatique (28) est solidarisé
au corps (28A) du second élément thermostatique, la position, par rapport au boîtier,
du piston (28B) de ce second élément thermostatique étant commandée par le piston
du premier élément thermostatique.
7. Vanne suivant la revendication 6, caractérisée en ce que l'obturateur (32) du premier élément thermostatique (26) est muni d'un moyen (38)
d'appui de l'extrémité libre de chaque piston (26B, 28B) des premier et second éléments
thermostatiques (26, 28).
8. Vanne suivant l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisée en ce qu'elle comporte un unique organe élastique (44) de rappel, l'un vers l'autre, du corps
(26A, 28A) et du piston (26B, 28B) de chaque élément thermostatique (26, 28), cet
organe élastique étant adapté pour plaquer l'obturateur (40) porté par le second élément
thermostatique (28) contre son siège associé (32A) lorsque la valeur de la seconde
température est inférieure à la seconde valeur seuil (θ2).
9. Circuit (1) de refroidissement d'un moteur thermique (4) et d'un système (5) de re-circulation
des gaz d'échappement provenant de ce moteur,
caractérisé en ce qu'il comporte une vanne thermostatique (10) de régulation du fluide du circuit, conforme
à l'une quelconque des revendications précédentes, et un radiateur (2) comprenant
un corps de refroidissement (2C) qui délimite :
- une première entrée (6) raccordée à la première entrée (20) de la vanne (10) et
adaptée pour être alimentée en fluide provenant du système de re-circulation des gaz
(5),
- une seconde entrée (8) raccordée à la seconde entrée (22) de la vanne et adaptée
pour être alimentée en fluide provenant du moteur thermique (4),
- une sortie (9) d'évacuation du fluide,
- un premier compartiment (2A) d'échange thermique avec le fluide, débouchant en aval
dans la sortie d'évacuation (9) et raccordé en amont à la première sortie (16) de
la vanne (10), et
- un second compartiment (2B) d'échange thermique avec le fluide, séparé du premier
compartiment par une cloison de refroidissement (2D), débouchant en aval dans la sortie
d'évacuation (9) et raccordé en amont à la seconde sortie (18) de la vanne (10).
10. Circuit suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le boîtier (12) de la vanne (10) est intégré à l'intérieur du corps (2C) du radiateur
(2), en étant notamment venu de matière avec au moins une partie de ce corps.