Dispositif de pressurisation du circuit de refroidissement d'un moteur thermique

Description

[0001] La présente invention a pour objet un dispositif de pressurisation du circuit de refroidissement d'un moteur thermique tel que par exemple un moteur à combustion interne.

[0002] On connaît des dispositifs de pressurisation comprenant une enceinte, alimentée par une source de gaz sous pression et dans laquelle circule le liquide de refroidissement du moteur thermique, telle que par exemple un vase d'expansion.

[0003] Ces dispositifs sont munis d'un clapet de surpression relié à l'atmosphère et possédant une première valeur de tarage, prévu pour réduire la pression régnant dans le circuit lorsque celle-ci dépasse une valeur prédéterminée.

[0004] De nos jours, la plupart des véhicules routiers munis d'un moteur à combustion interne fonctionnent avec un circuit de refroidissement pressurisé comportant un bouchon incorporant un clapettaré à une pression supérieure à la pression atmosphérique du type de celui qui vient d'être décrit, de tels dispositifs permettant d'élever la température d'ébullition du liquide de refroidissement et donc d'augmenter la capacité d'évacuation de la chaleur de ce dernier. De tels dispositifs possèdent une grande capacité d'évacuation de la chaleur mais ont pour inconvénient de provoquer un balayage constant du liquide de refroidissement à la partie supérieure du vase d'expansion par le gaz de pressurisation, ce qui a pour conséquence de provoquer des déperditions de liquides de refroidissement.

[0005] L'invention a pour but de proposer un dispositif de pressurisation permettant d'établir la pression désirée dans le circuit de refroidissement, quelle que soit la charge du moteur mais sans qu'il y ait de balayage du vase d'expansion par le gaz de pressurisation.

[0006] Dans ce but, l'invention propose un dispositif de pressurisation du type mentionné plus haut, caractérisé en ce qu'il comporte un deuxième clapet de surpression possédant une seconde valeur de tarage, monté en série avec ledit premier clapet entre ce dernier et ladite enceinte de façon à définir entre lesdits premier et second clapets une chambre reliée à ladite source de gaz sous pression, et un clapet de dépression prévu pour mettre ladite chambre en communication avec ladite enceinte lorsque la pression régnant dans cette dernière est inférieure à la pression régnant dans ladite chambre.

[0007] Grâce à de telles caractéristiques, le dispositif selon la présente invention permet d'éviter le balayage de l'enceinte par le gaz sous pression de pressurisation, tout en assurant un niveau de pressurisation égal à la pression atmosphérique augmentée de la somme desdites première et seconde valeurs de tarage.

[0008] De plus, et comme cela sera décrit plus en détail, le dispositif permet de continuer d'assurer une pressurisation du circuit en cas de défaillance de l'un des deux clapets.

[0009] On décrira maintenant à titre d'exemple un mode de réalisation de la présente invention en se référant aux dessins annexés dans lesquels:

- la fig. 1 est une vue générale du dispositif de pressurisation réalisé conformément aux enseignements de la présente invention; et

- les fig. 2 à 4 sont des représentations schématiques du dispositif selon la présente invention, illustrant diverses étapes de fonctionnement de celui-ci.

[0010] On a représenté à la fig. 1 une portion d'un circuit de refroidissement d'un moteur thermique tel que par exemple un moteur à combustion interne comportant un dispositif 10 de pressurisation du circuit, réalisé conformément aux enseignements de la présente invention.

[0011] Le dispositif de pressurisation 10 comprend une enceinte 12, telle que par exemple un vase d'expansion, dans laquelle circule le liquide de refroidissement 14 qui peut y pénétrer et en sortir par les conduits 16 et 18.

[0012] Le dispositif 10 comprend un premier clapet de surpression 20 possédant une première valeur de tarage T, . Le premier clapet de surpression 20 est monté à la partie suprérieure de l'enceinte 12 sur laquelle il est fixé au moyen d'un bouchon hermétique 22 muni à sa face supérieure d'un orifice 24 débouchant vers l'atmosphère. Le premier clapet de surpression 20 est plus précisément monté à l'extrémité d'une goulotte tubulaire 26 rapportée sur la face supérieure 28 de l'enceinte 12.

[0013] Selon l'invention, le dispositif de pressurisation comporte un deuxième clapet de surpression 30 possédant une seconde valeur de tarage T 2, qui est monté en série avec le premier clapet de surpression 20. Le deuxième clapet de surpression 30 est fixé à la partie inférieure de la goulotte 26 au voisinage de la face supérieure 28 de l'enceinte 12. Le second clapet 30 est donc, comme on peut le voir à la fig. 1, monté entre le premier clapet 20 et l'enceinte 12 de façon à définir entre le premier clapet 20 et le second clapet 30 une chambre 32 à l'intérieur de la goulotte tubulaire 26.

[0014] Conformément à l'invention, l'enceinte 12 est alimentée par une source de gaz sous pression 34. L'alimentation de l'enceinte 12 par la source de pression 34 se fait au travers de la chambre 32 à laquelle la source de pression 34 est reliée au moyen d'un conduit 36 dans lequel est disposé un clapet antiretour 38 susceptible de ne laisser passer le gaz sous pression que depuis la source 34 vers la chambre 32. Afin de permettre la mise en communication de l'enceinte 12 avec la source de pression 34, le dispositif comporte un clapet de dépression 40, intégré dans le clapet de surpression 30, possédant une troisième valeur de tarage T₃. Le clapet de dépression 40, qui est représenté de manière schématique aux fig. 2 à 4, est prévu pour permettre la mise en communication de la chambre 32 avec l'enceinte 12 lorsque la pression régnant dans cette dernière est inférieure à la pression régnant dans la chambre 32.

[0015] Les divers clapets de surpression 20, 30 et de dépression 40 n'ont pas été représentés en détail, mais sont d'un type classique couramment utilisé dans les circuits de refroidissement pressurisés dont les bouchons sont munis de clapets tarés de dépression et de surpression tels que par exemple ceux illustrés dans la demande de brevet français publiée sous le No 2439144.

[0016] On décrira maintenant le mode de fonctionnement du dispositif de pressurisation illustré à la fig.1 en se référant plus particulièrement aux fig. 2 à 4. Dans le mode de réalisation représenté, les valeurs de tarage T, et T₂ des clapets de surpression 20 et 30 sont égales à 250 millibars (mbar). La valeur de tarage T₃ du clapet de dépression 40 étant égale à 50 mbar. On supposera pour la description qui va suivre que la valeur de la pression atmosphérique P_o régnant à l'extérieur du circuit de refroidissement est égale à 1000 mbar soit à peu près une atmosphère. Dans l'exemple représenté, l'enceinte 12 est le vase d'expansion d'un circuit de refroidissement pour moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, et la source de gaz sous pression 34 peut être constituée par exemple par un conduit relié à l'admission du moteur si ce dernier est du type suralimenté ou par un conduit relié à l'échappement du moteur dans le cas d'un moteur atmosphérique.

[0017] Lorsque le moteur est mis en marche, la source de gaz sous pression, ou gaz de pressurisation, débite dans le conduit 36 et provoque l'augmentation de la pression P, régnant dans la chambre 32. Sous l'effet de l'augmentation de la pression régnant dans la chambre 32, le clapet de dépression 40 s'ouvre pour provoquer l'augmentation de la valeur de la pression P régnant dans l'enceinte 12. Si la valeur de la pression du gaz de pressurisation provenant de la source 34 est supérieure à une valeur prédéterminée égale à la pression atmosphérique P_o augmentée de la valeur de tarage T, du clapet 30, le niveau de pression P, régnant dans la chambre 32 s'établit en permanence à une valeur au moins égale à ladite valeur prédéterminée. Si, comme il est souhaitable, la valeur de la pression du gaz de pressurisation est supérieure à ladite valeur prédéterminée augmentée de la seconde valeur de tarage T₂ du clapet de surpression 30, la pression P₂ régnant dans l'enceinte 12 s'établit à une valeur de pressurisation maximale égale à P₀+T₁ +T₂ soit dans l'exemple illustré 1500 mbar. On comprend ainsi que la valeur maximale de la surpression régnant dans le circuit est égale à la somme des valeurs de tarage T, et T₂, quelles que soient les valeurs de ces dernières qui ne sont pas nécessairement égales.

[0018] Lorsque la valeur de la pression P₂ est égale à la valeur de pressurisation maximale, les clapets de surpression 30 et de dépression 40 sont en position fermée tels que représentés à la fig. 3. Dans ces conditions, la source de pression 34 qui continue à débiter dans la chambre 32 à une valeur de pression supérieure à P_o+T, provoque l'ouverture du clapet de surpression 20 et l'échappement vers l'atmosphère du gaz de surpression.

[0019] Si la pression P₂ régnant dans l'enceinte 12 et par la même dans le circuit de refroidissement continue à augmenter au-delà de la valeur maximale de pressurisation P₀+T₁ +T₂, par exemple sous l'effet de la dilatation ou de la vaporisation du liquide de refroidissement, on se trouve alors dans les conditions illustrées à la fig. 4. Dans ces conditions, l'augmentation de la valeur de la pression P₂ provoque l'ouverture du clapet de surpression 30 jusqu'à ce que la pression P₂ s'établisse à nouveau à la valeur de surpression maximale P₀+T₁ +T₂.

[0020] Comme on peut le remarquer aux fig. 2 à 4, on a également représenté un second clapet de dépression 50 intégré au premier clapet de surpression 20. Ce second clapet de dépression 50 n'est pas toujours nécessaire au fonctionnement du dispositif selon la présente invention mais il permet d'égaliser les niveaux de pression P₀ et P, lorsque le moteur est arrêté et que la source de gaz sous pression 34 ne débite plus; le tarage T₄ du second clapet de dépression 50 devant bien entendu être choisi à une valeur faible par exemple égale à la valeur du tarage T₃ du premier clapet de dépression 40.

[0021] Au cas où accidentellement le clapet de surpression 20 se coincerait en position ouverte, la pression P, régnant dans la chambre 32 deviendrait égale à la pression atmosphérique P_o, et le dispositif de pressurisation fonctionnerait encore, grâce au second clapet de surpression 30, mais la valeur maximale de pressurisation serait égale à P_O+T₂ soit dans l'exemple représenté 1250 mbar.

[0022] Si, inversement, le second clapet de surpression 30 venait à se coincer en position ouverte, le dispositif de pressurisation continuerait à fonctionner avec une valeur maximale de pressurisation égale à P₀+T₁ mais avec l'inconvénient que le dispositif fonctionnerait avec un balayage de l'enceinte par le gaz de pressurisation.

[0023] Dans l'exemple qui vient d'être décrit, la valeur maximale de la pressurisation est égale à T, +T_Z mais il n'est en aucun cas impératif que les deux valeurs de tarage soient égales; toutefois, en cas de panne de l'un des deux clapets, et comme cela vient d'être décrit, la pression dans le circuit s'établira à la valeur atmosphérique augmentée de la valeur de tarage du clapet qui continue de fonctionner.

[0024] En ce qui concerne la valeur de la pression du gaz de pressurisation provenant de la source de pression 34, et comme cela a été précisé plus tôt, il est nécessaire que cette pression soit supérieure à la valeur maximale de pressurisation que l'on désire obtenir dans le circuit. Toutefois, au cas où cette valeur serait inférieure à cette valeur maximale mais supérieure à la valeur P₀+T₁, la valeur maximale de pressurisation serait maintenue, mais la montée en pression du circuit jusqu'à cette valeur maximale ne pourrait se faire au-delà de la valeur de la pression d'alimentation que par dilatation ou vaporisation du liquide de refroidissement. Dans le cas où la valeur de pression provenant de la source 34 est inférieure à la valeur P_o+T, telle que dans l'exemple illustré 1150 mbar, la pression maximale de pressurisation ne pourrait en aucun cas être supérieure à cette valeur augmentée de 250 mbar soit 1400 mbar.

[0025] Dans le mode de réalisation illustré aux figures, il est souhaitable que l'alimentation en gaz sous pression se fasse à travers un orifice 36, 38 calibré, car cette alimentation doit seulement alimenter un débit de fuite. Ce calibrage est souhaitable en particulier si le gaz de pressurisation en question est prélevé sur l'échappement moteur, afin de limiter les condensations dans le système de refroidissement. Bien que sans incidence sur l'invention proprement dite, ce calibrage est également souhaitable si le gaz est prélevé directement sur le circuit d'air comprimé du véhicule ou sur l'air de suralimentation du moteur, afin de limiter les pertes.

[0026] Par ailleurs, il est nécessaire que le volume de la chambre 32 soit faible par rapport au volume de l'enceinte 12 et cela afin d'éviter une chute de pression trop rapide au moment de l'ouverture du clapet 30.

Revendications

1. Dispositif (10) de pressurisation du circuit de refroidissement d'un moteur thermique comprenant une enceinte (12) alimentée par une source (34) de gaz sous pression et dans laquelle circule le liquide de refroidissement (14), et un premier clapet de surpression (20) relié à l'atmosphère et possédant une première valeur de tarage (T₁ ) prévu pour réduire la pression régnant dans le circuit lorsque celle-ci dépasse une valeur prédéterminée (P_o+T, ), caractérisé en ce qu'il comporte un deuxième clapet de surpression (30) possédant une seconde valeur de tarage (T₂) monté en série avec ledit premier clapet (20) entre ce dernier et ladite enceinte (12) de façon à définir entre lesdits premier et second clapet (20, 30) une chambre (32) reliée à ladite source de gaz sous pression (34), et un clapet de dépression (40) prévu pour mettre ladite chambre (32) en communication avec ladite enceinte (12) lorsque la pression (P₂) régnant dans cette dernière est inférieure à la pression (P₁ ) régnant dans ladite chambre (32).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de la pression dudit gaz sous pression est supérieure à ladite valeur prédéterminée (P_o+T, ).

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite valeur de la pression dudit gaz sous pression est supérieure à ladite valeur prédéterminée (P_o+T, ) augmentée de ladite seconde valeur de tarage (T₂).

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite chambre (32) est reliée à ladite source de gaz sous pression au moyen d'un conduit (36) dans lequel est disposé un clapet antiretour (38).

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le volume de ladite chambre (32) est faible par rapport au volume de l'enceinte (12).

Ansprüche

1. Druckerzeugungsvorrichtung (10) für den Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine mit einem Gefäss (12), das von einer Druckgasquelle (34) versorgt wird und in dem eine Kühlflüssigkeit (14) zirkuliert, mit einem ersten Überdruckventil (20), das mit der Atmosphäre verbunden ist und das einen ersten Schwellwert (T₁ ) aufweist zur Verringerung des im Kreislauf herrschenden Drucks, wenn dieser einen vorgegebenen Wert (P₀+T₁ ) überschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein zweites Überdruckventil (30) aufweist, das einen zweiten Schwellwert (T_z) aufweist und das in Reihe mit dem ersten Ventil (20) zwischen diesem und dem Gefäss (12) derart angeordnet ist, dass zwischen den beiden Ventilen (20, 30) eine mit der Druckgasquelle (34) verbundene Kammer (32) gebildet ist und dass ein Druckablassventil (40) vorgesehen ist, um die Kammer (32) mit dem Gefäss (12) zu verbinden, wenn der in letzterem herrschende Druck (P₂) kleiner ist als der in der Kammer (32) herrschende Druck (P,).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des Drucks des Druckgases grösser als der vorgegebene Wert (P_o+T, ) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des Drucks des Druckgases grösser als der vorgegebene Wert (P_o+T,) erhöht um den zweiten Schwellwert (T₂) ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (32) mit der Druckgasquelle mittels einer Leitung (36) verbunden ist, in der ein Rückschlagventil (38) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der Kammer (32) gering bezüglich des Volumens des Gefässes (12) ist.

Claims

1. Apparatus (10) for pressurising the cooling circuit of a heat engine comprising a tank (12) which is supplied by a pressurised gas source (34) and in which the cooling liquid (14) circulates, and a first pressure relief valve (20) which is connected to atmosphere and which has a first calibrated value (T, ) for reducing the pressure obtaining in the circuit when it exceeds a predetermined value (P₀+T₁ ), characterised in that it comprises a second pressure relief valve (30) having a second calibrated value (T₂) which is connected in series with said first valve (20) between the latter and said tank (12) so as to define between said first and second valves (20, 30) a chamber (32) connected to said pressurised gas source (34), and a depression valve (40) for communicating said chamber (32) with said tank (12) when the pressure (P₂) obtaining in said tank is lower than the pressure (P,) obtaining in said chamber (32).

2. Apparatus according to claim 1, characterised in that the value of the pressure of said pressurised gas is higher than said predetermined value (P_o+T, ).

3. Apparatus according to claim 2, characterised in that said value of the pressure of said pressurised gas is higher than said predetermined value (P₀+T₁ ) increased bysaid second calibrated value (T₂)..

4. Apparatus according to any one of the preceding claims, characterised in that said chamber (32) is connected to said pressurised gas source by means of a conduit (36) in which a non- return valve (38) is disposed.

5. Apparatus according to any one of the preceding claims, characterised in that the volume of said chamber (32) is small in relation to the volume of the tank (12).

Dessins