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"Procédé et dispositif de refroidissement d'un moteur à combustion interne "
La présente invention est relative à un dispositif de refroidissement des cylindres d'un moteur à combustion interne, comprenant un radiateur en communication avec le moteur par une canalisation d'entrée et par une cana- lisation de sortie., ainsi qu'une canalisation montée en dérivation sur le radiateur entre l'entrée et la sort:De de celui-ci.
On connaît des dispositifs de ce genre destinés à accélérer réchauffement d'un moteur froid et qui com- prennent, en dérivation sur le radiateur, une canalisa- tion de section beaucoup plus faible que celle en commu- nication avec le radiateur, cette canalisation en dériva- tion ayant uniquement comme objet et effet de permettre, lors de la mise en marche du moteur, un réchauffage ra- pide du liquide de refroidissement jusqu*à une tempéra... ture donnée, par le fait qu'un thermostat disposé dans la canalisation du moteur et contrôlant un clapet de ferme- ture dans cette canalisation permet à ce clapet de ne
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rester fermé qu'aussi longtemps que la température dési- rée n'est pas atteinte.
La disproportion entre le diamè- tre de la dérivation et celui de la canalisation du ra- diateur est telle, qu'en marche normale, avec le clapet de fermeture ouvert par le thermostat, le débit par la dérivation est faible par rapport à celui dans le radia- teur et n'influence pratiquement pas la température du liquide retournant au moteur.
Dans le dispositif suivant l'invention, la cana- lisation en àérivation a une section au moins égale à environ celle des canalisations d'entrée et de sortie du radiateur et un organe de réglage variable du débit, sous le contrôle du préposé à la conduite du moteur, est prévu. dans les canalisations particulières du radiateur. Cet organe de réglage variable est donc essentiellement dif- férent d'un thermostat qui ne provoque une variation du débit que pour une température prédéterminée.
L'action de la canalisation en dérivation se main- tient donc pendant tout le service et son efficacité est d'autant plus grande que l'étranglement de la canalisation du radiateur est plus prononcé. La section de la canalisa- tion en dérivation, au moins égale à celle des canalisa- tions ordinaires aboutissant au radiateur, permet de rapprocher sensiblement les températures du liquide de refroidissement à l'entrée et à la sortie du moteur et de relever la température moyenne de ce liquide autour du moteur, tandis que l'organe de réglage du débit dans la canalisation du radiateur permet, par sa fermeture per- tielle et variable, de relever encore la température mo- yenne du liquide de refroidissement et de la relever davan- tage lorsque la charge du moteur est moyenne.
Cet organe de réglage variable est disposé de préfé- rence dans la canalisation de sortie du radiateur abou-
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tissant à la partie inférieure de celui-ci. Par cette disposition, on évite que la vapeur éventuellement for- mée au contact du moteur ne puisse être introduite à la partie inférieure du radiateur en dilatant ainsi le li- quide dans le radiateur.
En vue de'rendre automatique le fonctionnement du dispositif tel que l'expérience a montré qu'il doit être pour réaliser une puissance maximum en pleine charge qui s'obtient avec une température moyenne du liquide de re- froidissement située vers 80 C, ainsi que pour réaliser une économie maximum de carburant aux charges moyennes, économie qui est obtenue avec une température moyenne du liquide de refroidissement vers 95 à 120 C, suivant la.
nature de ce liquide de refroidissement, et une tempéra- ture moyenne du liquide de refroidissement plus faible, et égale à environ 80 C au maximum, lorsque le moteur est au ralenti, on a en outre prévu d'asservir l'organe de réglage du débit du radiateur à l'organe d'étrangle- ment de la conduite d'admission du moteur, par une Maison mécanique telle que, lorsque l'organe d'étranglement de la carburation passe progressivement de la position cor- respondant à l'ouverture complète de la conduite d'ad- @ mission à la position correspondant à la fermeture de cette conduite, l'organe de réglage variable susdit passe progressivement d'une position d'étranglement par- partiel tiel à une position d'étranglement/maximum, puis de nou- veau à une position d'étranglement partiel plus petit.
Suivant une forme de réalisation particulière, lorsque l'organe d'étranglement de la conduite d'admis- sion du moteur et l'organe de réglage du débit du radia- teur sont constitués par des papillons pivotants, la liaison mécanique susdite est telle que le papillon dans la canalisation du radiateur passe d'une position inclinée
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correspondant à un étranglement partiel minimum à une position perpendiculaire à l'axe de cette canalisation correspondant à un étranglement partiel maximum, puis à une position inclinée en sens opposé correspondant à un étranglement partiel plus petit -pendant que le papillon d'étranglement de la conduite d'admission passe de la po- sition c'ouverture complète de cette conduite à une posi- tion inclinée comprise entre environ 45 et environ 60 par rapport à l'axe de celle-ci,
puis à une position in- clinée à environ 85-90 par rapport à cet axe et corres- pondant à la marche au ralenti du moteur.
Dans le cas où le radiateur et la pompe de circu- lation ont les capacités ordinairement utilisées et où les canalisations ont les sections généralement utilisées, oh obtient notamment des résultats convenables en réali- sant le papillon de réglage du débit du radiateur de fa- çon que dans sa position d'étranglement partiel maximum, perpendiculaire à l'axe de la canalisation du radiateur, la section libre de celle-ci soit comprise entre environ un tiers et environ un cinquième de sa section totale, tandis que la liaison mécanique entre ce papillon et le papillon d'étranglement de la conduite d'admission du moteur est telle que, dans les positions inclinées extrêmes de ce dernier papillon, qui correspondent à la marche au ralenti et à la pleine charge du moteur,
le papillon de réglage du débit du radiateur fasse un angle de 45 à 65 avec sa position médiane.
On obtient ainsi, à la sortie du moteur, les tem- pératures de refroidissement désirables vers 95 C à 120 C aux charges moyennes et 80 C au ralenti'ou en pleine charge du moteur. Par rapport aux anciennes tem- pératures de 65-75 C réalisées généralement à tous les régimes du moteur, on obtient des économies de carburant
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de l'ordre de grandeur de 15% aux charges moyennes du moteur sans qu'il y ait de perte de puissance en pleine charge.
Afin de permettre facilement un réglage précis des températures moyennes du liquide autour du moteur, il est en outre prévu une tuyauterie branchée en dériva- tion sur l'organe de réglage du débit du radiateur et pourvue d'un organe de réglage du débit qui la traverse.
Ltéconomie de carburant aux charges moyennes du moteur par une plus haute température de refroidissement du moteur est encore augmentée en introduisant dans le moteur de l'air plus chaud que l'air atmosphérique.
D'ailleurs, étant donné que le relèvement de la tempéra- ture du liquide de refroidissement à l'entrée du moteur a comme effet d'échauffer plus fortement l'huile servant à la lubrification de celui-ci, on a. intérêt à refroidir spécialement cette huile dans le carter. Ce refroidisse- ment est ainsi avantageusement effectué au moyen de l'air plus chaud servant à l'alimentation du moteur, grâ.ce au fait qu'une conduite d'aspiration de cet air d'alimenta- tion aboutit dans le carter d'huile qui communique avec l'extérieur.
Par ce moyen, l'air est réchauffé au passage du carter et sa température est plus élevée lorsque le mo- teur fonctionne aux charges moyennes que lorsqu'il fonc- tionne à pleine charge, ce qui est favorable, d'une part, à l'économie de carburant aux charges partielles et, d'autre part., à la puissance maximum en pleine charge.
Ce refroidissement de l'huile au moyen de l'air d'alimentation du moteur a. en outre comme effet avanta- geux de débarasser l'huile de l'essence dont elle a pu se charger au cours de son passage dans les cylindres du moteur. De plus, les vapeurs d'huile entraînées par l'air
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ont comme effet d'huiler plus fortement les soupapes d'admission et les'têtes des cylindres.
Enfin, pour réduire l'effet nuisible des pertes de l'quide de refroidissement consécutives à une dilata- tion rapide du liquide échauffé près de 100 C et aussi au cours d'un très long fonctionnement ininterrompu du moteur, il est prévu un récipient de réserve et d'expan- sion de liquide qui est en communication avec l'atmos- phère et avec les canalisations du radiateur. En outre, ce récipient présente une capacité au-dessus de la surfa- ce libre du liquide qu'il contient capable d'absorber au moins partiellement la dilatation du liquide en cir- culation.
Pour éviter les pertes de liquide par évaporation, on peut aussi utiliser un liquide moins volatil que l'eau, dont le point d'ébullition supérieur à 100 C, soit par exemple vers 2000 C sous la pression atmosphérique.
Suivant une forme particulière de l'invention, on peut alors utiliser comme liquide de refroidissement, l'huile de lubrification du moteur, dont une réserve susceptible d'expansion se trouve dans le carter au bas des cylindres du moteur, et qui possède une température d'ébullition très supérieure à 100 C. Ce système réalise l'avantage de refroidir à la fois les cylindres et l'huile de lubrification elle-même.
D'autres particularités et détails de l'invention apparaîtront au cours de la description des dessins an- nexés au présent mémoire, qui représentent schématiquement, et à titre d'exemple seulement, une forme de réalisation d'un dispositif suivant l'invention.
La figure 1 représente un dispositif suivant l'in- vention dans lequel l'organe de réglage du débit dans le radiateur est asservi à l'organe d'étranglement de la
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conduite d'admission du mélange aspiré dans le moteur, ce dispositif comportant un récipient de réserve et d'expansion détaché du radiateur et situé au niveau du collecteur supérieur de celui-ci.
La figure 2 représente, à une plus, grande échelle, un détail de la figure 1.
La figure 3 représente une variante d'une partie du dispositif de la figure 1, avec le récipient de ré- serve et d'expansion faisant corps avec le collecteur supérieur du radiateur.
La figure 4 représente une autre variante d'une partie du ee dispositif de la figure 1, avec le réci- pient de réserve et d'expansion à un niveau inférieur à celui du collecteur au haut du radiateur.
La figure 5 représente une autre variante du dis- positif de la figure 1, avec la circulation de refroi- dissement par l'huile de lubrification, du moteur, dont le carter constitue le récipient de réserve et d'expan- sion.
Dans toutes ces figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques.
Dans la figure. 1, on a représenté en 2 l'ensemble des cylindres d'un moteur à combustion interne, cette dernière expression englobant aussi bien les moteurs à explosion que ceux à injection de liquide carburant dans une chambre chaude.
3 représente un radiateur qui est en communication avec le moteur 2 par une canalisation 4 amenant dans la partie supérieure du radiateur 3 le liquide ayant servi au refroidissement du moteur, Le radiateur 3 est en outre eh communication avec le moteur par une canalisation de retour 6 aboutissant à sa partie inférieure et dans la- quelle circule, vers le moteur, le liquide refroidi dans
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le radiateur 3. La circulation du liquide est assurée, par exemple, par une pompe 7. Les canalisations 4 et 6 ont une section suffisante, le radiateur et la pom- pe une capacité suffisante pour permettre à eux seuls la circulation de la quantité de liquide généralement jugée nécessaire pour assurer le refroidissement du moteur 2.
Entre l'entrée et la sortie du radiateur 3, une canalisation 8 est montée en dérivation sur le radiateur. La section de cette canalisation 8 est au moins égale à environ celle des canalisations d'entrée 4 et de sortie 6 du radiateur. Dans la canalisation 6, est prévu un organe de réglage permettant de faire varier le débit dans le radiateur, sous le contrôle du préposé à la conduite du moteur. Cet organe de réglage est constitué par un papillon 9 calé sur un pivot 10 (figures 1 et 2) sur lequel est également calé un bras 11. Celui-ci est connecté par une biel- lette 12 (figures 1 et 2) à un autre bras 13 calé sur le pivot 14 du papillon 15 servant à. étrangler la conduite d'admission 16 du moteur. Cette biellette 12 aboutit à la pédale 17 de l'accélérateur.
Le papillon 9 dans la canalisation de sortie 6 du radiateur 3 peut passer d'une position inclinée telle que celle représentée en 9' à la figure 2 cor- respondant à un étranglement partiel minimum de la canalisation 6, à une position représentée en 9 pour laquelle il est perpendiculaire à l'axe de cette cana- lisation. Cette position correspond à un étrangle- ment partiel maximum de la canalisation 6. Le papillon 9 peut également être amené dans une position incli- née telle que celle représentée en 9" et qui est à l'opposé de la position 9' par rapport à la position 9. Pour cette position 9", l'étranglement partiel de
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la canalisation 6 est aussi plus petit que celui réalisé quand le papillon 9 est perpendiculaire à l'axe de la canalisation.
La liaison mécanique entre le papillon 9 ser- . vant au réglage du débit dans le radiateur et le pa- pillon 15 servant à l'étranglement de la conduite d'admission du moteur est telle que lorsque le papil- lon 15 passe de la position d'ouverture complète de la conduite 16 à une position inclinée comprise entre environ 45 et environ 60 par rapport à l'axe de celle-ci, puis à une position inclinée à environ 85-90 par rapport à cet axe et correspondant à la marche au ralenti du moteur, le papillon 9 passe de la position 9' à la position 9 puis à la position 9".
Si on suppose que la canalisation 8, en dériva- tion sur le moteur, n'existe pas ou qu'elle est'com- plètement, fermée par un clapet 18, et que le papillon 9 est complètement ouvert, la circulation du liquide, de refroidissement est la même que dans un moteur ordinaire. Si, pour une vitesse donnée du moteur, on désigne par 1 le débit du liquide de refroidissement circulant'dans ces conditions dans le moteur 2, le radiateur 3 et les canalisations 4 et 6, le débit du liquide circulant dans le moteur 2 lorsque le clapet 18 est complètement ouvert est plus grand.
On constate en effet suivant la résistance de la circulation dans les canalisations que le débit dans le moteur peut alors être exprimé, par exemple, par 9/5, celui dans la dérivation 8 par 6/5 et celui dans le radiateur par 3/5 Si on suppose en outre que le débit 1 dans le. mo- teur ordinaire donne lieu à une température de 65 C à l'entrée au bas du moteur et à une température de 75 C à la sortie en haut du moteur, on constate alors
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qu'après couverture du clapet 18, les températures en bas et en haut du moteur sont respectivement de 73 C et de 78,5 C. La température moyenne du li- quide de refroidissement dans le moteur est alors de 75,75 C, tandis qutelle était de 70 C dans le mo- teur ancien.
On constate donc que l'ouverture de la dérivation 8 a comme effet de rapprocher les tempé- ratures à l'entrée et à la sortie du moteur, depuis 75 - 65 = 10 C Jusque 78,5 - 73= 5,5 C, et de rele- ver la température moyenne au moteur de 70 C à 75,75 C. Ce rapprochement des températures extrêmes et ce relèvement de la température moyenne ont comme effet de provoquer une économie de combustible qui est sur- tout sensible en charge partielle du moteur correspon- dant à la position du papillon d'étranglement 15 fai- sant entre environ 45 et environ 60 avec l'axe de la conduite d'admission 16.
Pour obtenir ce résultat, le'grand diamètre de la dérivation 8 a joué un rôle prépondérant. Si le diamètre de la dérivation n'était que le tiers de celui de la canalisation 6 du radiateur, comme c'est le cas lorsque cette dérivation n'est prévue que pour la mise en fonction d'un thermostat, comme dit plus haut, les effets sur la température du liquide de refroidissement, autour du moteur, seraient pratique- n' ment négligeables et entraîneraient qutune différence de 1 ou 2 C avec la température ancienne obtenue sans la canalisation en dérivation 8.
En vue d'obtenir une économie de combustible encore plus grande, il y a lieu de relever la tempé- rature moyenne à une valeur différente en pleine charge et aux charges partielles, et davantage dans ce dernier cas. On réalise ainsi, avec de l'eau comme
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liquide' de refroidissement, respectivement des tem- pératures moyennes vers 80 et vers.95 c à la sortie du moteur, alors que la température ancienne réalisée était, de 65 à 75 C pour toutes les charges du moteur.
On réalise alors une économie de carburant de l'ordre de 15 %' aux charges moyennes sans qu'il y ait perte de puissance en pleine charge. C'est dans ce but que le papillon 9 a été prévu. Par le fait que le papillon 9 peut se déplacer entre les positions 9' et 9" pen- dant que le papillon 15 passe de la position d'ou- verture complète, correspondant à la puissance maxi- mum du moteur, à la position de fermeture pratiquement complète, correspondant à la marche au ralenti du moteur, la température du liquide de refroidissement est plus élevée pour une demi-ouverture du papillon 15 que pour la fermeture complète correspondant au ralenti et pour l'ouverture complète correspondant à la puissance maximum.
En vue de réaliser une température de 80 C au ralenti et en pleine charge et une température maxi- mum de 95 à 120 C en demi-charge, comme dit plus haut, on opère comme suit : En pleine charge du moteur, avec le papillon 15 faisant un angle de 0 avec l'axe de la conduite d'ad- mission 16, le papillon 9 occupe une position inclinée faisant un angle de 45 à 65 avec sa position inter- médiaire et pour laquelle le débit dans la canalisa- tion 6 vaut environ 1/2. Avec ce débit, on obtient en haut et en bas du radiateur des températures d'en- viron 80 et 60 C au lieu des températures de 75 et 65 C obtenues avec le débit 1 dans le radiateur. Le débit dans le moteur est égal à 7/4 et la température est d'environ 74,25 C en bas du moteur.
Cette der-
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nière température résulte du mélange de débit 1/2 sortant à 60 C du radiateur et du débit 5/4 sortant à 80 C de la dérivation 8. On a ainsi réalisé le meilleur refroidissement pour la puissance maximum du moteur comme indiqué plus haut.
Si on considère ensuite la charge partielle d'alimentation moyenne du moteur avec le papillon 15 faisant un angle de 45 à 60 avec l'axe de la con- duite d'admission 16, le papillon 9 se trouve alors dans sa position moyenne perpendiculaire à l'axe de la canalisation 6. En donnant au clapet 9 une dimen-
6 sion telle que le débit dans la canalisation/soit alors de 1/5, aux anciennes températures de 75 et 65 C au radiateur, correspondent des températures de 95 et 45 C. Le débit au moteur est alors de 8/5 et donne lieu à des températures de 95 et 88,75 C en haut et en bas de ce moteur. On a ainsi réalisé le meilleur refroidissement pratique pour la marche éco- nomique du moteur avec l'eau comme liquide de re- froidissement.
Enfin, si on suppose que le papillon 15 est dans la position correspondant à la marche au ralenti du moteur pour laquelle il fait un angle de 85 à 90 avec l'axe de la conduite d'admission 16, le papillon 9 occupe alors la position 9" faisant un angle de 45 à 65 avec sa position intermédiaire et pour laquelle les températures à la sortie et à l'entrée du moteur sont voisines de 80 et 74,25 C comme en pleine charge.
Pour réaliser les déplacements angulaires con- venables du papillo. 9 en fonction des déplacements angulaires du papillon 15, on peut agir sur le rap- port entre les bras de levier des bras 11 et 13, par l'intermédiaire des trous d'attache de la biellette 12
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indiqués figures- 1 et 2, L'expérience montre pour chaque moteur quel est le meilleur rapport à adopter, de manière que l'ouverture angulaire entre les posi- tions extrêmes 9' et 9" du papillon 9 soit comprise entre environ 90 et environ 1300 pour l'ouverture correspondante de 85 à 90 entre les positions extré- mes du papillon 15.
Après 'avoir choisi ce rapport dans le voisinage de 1/1 à 2/3, on règle la longueur de la biellette 12 de façon à faire correspondre la position entre 45 et 60 du papillon 15 avec la position du papillon 9 perpendiculaire à l'axe de la canalisation 6. Puisque, dans cette dernière position, le débit doit être de 1/5 au lieu du débit 3/5 exis- tant lorsque le papillon 9 est entièrement ouvert., la section de ce papillon doit donc être égale à 2/3 de celle de la canalisation 6, de façon à laisser subsister une section libre de 1/3 de cette canali- sation.
Toutefois, il y a lieu de remarquer qu'il est désirable de maintenir la même température de 95 C pour des positions du papillon 9 voisines- de la position perpendiculaire à l'axe de la canalisa- tion 6 et correspondant à des positions du papillon 15 comprises entre environ 45 et environ 60 . Dans ' ce but, on peut diminuer quelque peu l'ouverture sus- dite de 1/3 autour du papillon 9 en la ramenant, par exemple, à 1/4 et même 1/5, quitte à se rapprocher pour l'eau de la température critique de 100 C dans les seules positions du papillon 15 entre environ 45 et environ 60 qui, pratiquement, ne sont pas main- tenues: d'une manière permanente pour le véhicule automobile. L'expérience peut fixer pour chaque mo- teur particulier l'ouverture qui convient le mieux.
Evidemment, d'autres corrections de réglage
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peuvent encore se faire pour chaque moteur particu- lier par rapport aux valeurs numériques qui viennent d'être indiquées en vue de réaliser en pleine charge, en charge partielle et au ralenti, les températures de refroidissement préindiquées. Ces valeurs numéri- ques doivent donc être considérées uniquement comme des ordres de grandeur qui pourraient varier, notam- ment si on utilisait un radiateur et une pompe de ca- pacités différentes de celles habituellement emplo- yées ou des canalisations entre le moteur et le radia- teur d'un diamètre différent de celui généralement utilisé.
Il est à remarquer que le réglage des tempéra- tures par le papillon 9 dans la canalisation 6 du ra- diateur est insuffisant pour donner à lui seul l'ef- fet désiré. Si on se contentait d'étrangler la cana- lisation 6 de façon que le débit soit de 1/2 lorsque le papillon 9 est ouvert au maximum et de 1/5 lors- qu'il est perpendiculaire à l'axe de la canalisation 6, sans mettre en oeuvre la dérivation 8, on trouve- rait au moteur des températures respectivement de 80 et 60 C et de 95 et 45 C qui ne peuvent pas donner satisfaction parce que la moyenne des températures, soit 70 C, qui n'a pas varié, n'est pas assez élevée et que les écarts de 20 et de 50 C entre les tempéra- tures extrêmes sont nuisibles à l'économie en com- bustible et à la bonne marche du moteur.
On peut constater à le. figure 1 qu'en dériva- tion sur le papillon 9 servant à régler le débit du radiateur, est branchée une tuyauterie 19 pourvue d'un clapet 20 servant au réglage du débit qui la traverse. Cette tuyauterie permet,par l'ouverture du clapet 20,de corriger le débit dans la canalisation
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du moteur et donc la température de 95 C lorsque le papillon. 9 est dans sa position d'étranglement maxi- mum perpendiculaire à l'axe de la canalisation 6.
Cette ouverture du clapet 20 permet aussi d'abaisser rapidement la température du liquide introduit dans le moteur, lorsque la température du liquide sortant du moteur est trop voisine de sa température d'ébullition.
Le même résultat pourrait être obtenu en fermant le clapet 18 dans la dérivation 8, mais l'emploi de la. tuyauterie 19 et du clapet 20 donne lieu à une plus grande sensibilité du réglage. D'ailleurs, si les clapets 18 et 20 n'existaient pas, on pourrait aussi provoquer un certain abaissement de la température à la sortie du moteur en faisant marcher celui-ci, soit au ralenti, soit à pleine charge.
Au lieu d'asservir le papillon 9 au papillon 15 par une liaison mécanique telle que celle qui a été décrite ci-dessus, on pourrait commander directe- ment le papillon 9 par l'intermédiaire d'une liaison mécanique aboutissant à portée du conducteur d'un véhicule sur lequel le moteur est monté. Le déplace- ment du papillon 9 devrait alors être fait par le conducteur en fonction des indications du thermomètre plongeant dans le liquide de refroidissement près des cylindres. Si la température de ce liquide est jugée trop basse, on ferme progressivement le papillon 9 et si elle est jugée trop élevée, on l'ouvre progres- sivement.
Par suite de l'augmentation de la température du liquide de refroidissement au bas du moteur, l'huile de lubrification dans le carter 21 à la partie infé- rieure du moteur est plus chaude que dans un moteur ordinaire, ce qui est défavorable à la bonne marche
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du moteur, surtout en été. Afin de refroidir l'huile, ce qui est toujours désirable, et de réchauffer en même temps l'air, ce qui contribue à augmenter l'éco- nomie, il est prévu de faire aboutir la conduite d'as- piration 16 du moteur à son diamètre maximum dans le carter 21 qui communique avec l'extérieur au moyen d'une tubulure 22, dont le diamètre vaut au moins celui de la conduite 16. Cette tubulure 22 est munie à l'extérieur d'un filtre à poussières. Elle aspire l'air faiblement réchauffé sous le capot du moteur.
L'air sort du carter 21 en 16 à l'extrémité opposée à celle où la tubulure 22 y pénètre. Une circulation d'air est ainsi établie sans étranglement au carter par l'aspiration du moteur au travers du barbottage dû au mouvement des bielles dans l'huile. Le gicleur du carburateur est réglé pour la température de l'air réchauffé. Ce système présente l'avantage, non seulement de refroidir l'huile de lubrification, mais encore d'entretenir sa propreté en empêchant sa di- lution par l'essence échappée des cylindres à travers des segments des pistons. De plus, le carter 21 n'est plus jamais en surpression par l'action des gaz du moteur. Enfin, les vapeurs entraînées par l'air as- surent un huilage des soupapes d'admission et des têtes des cylindres.
Il est à remarquer également que le réchauffage de l'air d'alimentation du moteur au moyen de l'huile contenue dans le carter est maximum lorsque la charge partielle du moteur est moyenne et minimum lorsque cette charge est complète, ce qui favorise, d'une part, l'économie en charge partielle et, d'autre, part, la puissance maximum en pleine charge. Ce der- nier résultat est dû au fait que l'air moins chau est plus dense que l'air plus chaud.. et donne, par
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conséquent, lieu à un meilleur remplissage des cylin- ares à pleine charge.
La hausse générale de la température du liqui- de de refroidissement dans les conditions indiquées ci-dessus offre un danger lorsque ce liquide est de l'eau. En effet, celle-ci bout à 100 sous la pres- sion atmosphérique. Il faut donc veiller à ne pas dépasser la température de 95 C en charge moyenne..
Ce danger n'existe pas en pleine charge ou en charge très réduite, puisque la température prévue pour l'eau de refroidissement est alors d'environ 80 C Cet abaissement de température jusqutà 80 C est par- ticulièrement utile dans le cas de la marche au ralen- ti du moteur, à cause de l'échauffement de celui-ci au repos et dans le cas de la pleine charge lorsque le véhicule équipé du moteur gravit une montée à faible vitesse.
A caouse de la vaporisation possible de l'eau, il est très utile de munir le moteur d'un thermomè- tre. En l'absence de celui-ci, on peut établir sur le radiateur un petit tube d'échappement dépassant le capot et dénonçant la vapeur à la partie supérieu- re du radiateur.
C'est aussi à cause de la formation possible de vapeur' entre le haut du moteur et le haut du ra- diateur, qu'il est préférable de prévoir l'organe de réglage du débit du radiateur dans la canalisation 6 aboutissant à la partie inférieure du radiateur. En effet, si la vapeur se produisait en trop grande abondance, dans le cas où l'organe de réglage ci- dessus serait prévu dans la canalisation 4, la va- peur en légère surpression pourrait passer par la dérivation 8 et la canalisation 6 et, de ce fait,
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chasser l'eau du radiateur du bas vers le haut. Celui- ci pourrait alors perdre de l'eau par le trop plein 23.
Avec l'organe de réglage du débit du radiateur dans la canalisation 6, cet incident se produit plus difficilement, puisque la vapeur formée à la sortie du moteur passe plus librement en tête du radiateur pour s'échapper directement par le trop plein 23 sans entraîner l'eau du radiateur.
Pour réduire l'effet nuisible des pertes de li- quide provoquées par sa dilatation rapide par un échauffement près de 100 C et aussi par un long fonc- tionnement ininterrompu du moteur, il est prévu un récipient de réserve et d'expansion 24 en communication avec l'atmosphère et avec le radiateur.
Ce récipient présente, au-dessus de la surface libre du liquide refroidi, une capacité capable d'ab- sorber, au moins partiellement, la dilatation du li- quide en circulation pendant le fonctionnement du mo- teur.
Suivant une première forme de réalisation parti- culière de l'invention représentée à la figure 1, et convenant spécialement pour l'application à un ancien moteur existant, le récipient de réserve et d'expan- sion 24 est séparé du radiateur et sa paroi supérieure 25 est au même niveau que la paroi supérieure 26 du collecteur supérieur 27 du radiateur 3. Le récipient 24 est relié au bas de ce collecteur 27 par une large canalisation 28 d'une section au moins égale à environ celle des canalisations 4 et 6 d'entrée et de sortie du radiateur dans l'équipement normal ancien.
Le haut du récipient 24 communique avec l'air libre par un ori- fice 29 situé au centre du couvercle, en vue d'éviter le mieux possible les pertes de liquide par la projec-
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tion sur les. parois du récipient 24 par suite de mou- vements brusques d'un véhicule équipé avec le moteur.
Pour éviter aussi les déplacements brusques du liquide du récipient 24 vers le collecteur 27, et vice- versa, la canalisation 28 pénètre profondément à la fois dans le récipient et dans le collecteur.- .
On peut installer utilement une réserve de li- quide 31 dans le récipient 24, à un niveau inférieur à celui-de la canalisation 28 vers le collecteur 27.
En vue d'utiliser cette réserve, le fond du récipient 24 est muni d'une petite tubulure 32, qui relie le récipient 24 aux canalisations vers l'entrée de la pompe 7 au bas du moteur, par exemple,à la canalisation 8 de dérivation.
L'aspiration de la pompe par la tubulure fait circuler la réserve de liquide 31, vers le collecteur 27 par 7-6-2-4. Le radiateur 3 est ainsi toujours rempli jusqu'au niveau de la canalisation 28 qui assu- re le retour des excédents de liquide vers le réci- pient 24. Pour que ces excédents.ne soient pas trop importants, surtout lors de la dilatation du liquide surchauffé, il convient de donner une faible section à la tubulure 32, par exemple une section inférieure au dixième de la section de la canalisation 28.
Suivant une variante, représentée à la figure 3, et qui est particulièrement applicable à un moteur de construction nouvelle, le récipient 24 fait directe- ment corps avec le collecteur 27. Encore une fois, le fond du récipient 24 peut se trouver à un niveau inférieur'à celui du fond du collecteur 27 en consti- tuant ainsi une réserve de liquide 31, utilisée par l'intermédiaire de la petite tubulure 32, débouchant, par exemple, dans le collecteur 33 au bas du radiateur 3.
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Des chicanes 30 peuvent être disposées pour éviter les déplacements brusques du liquide dans les moteurs sur véhicules, et la prise d'air avec trop plein 23. se trouve au centre du couvercle de l'ensemble du col- lecteur 27 et du récipient 24.
Dans une autre variante représentée à la figure 4, le récipient 24 se trouve à un niveau quelconque au-dessous de celui du collecteur 27,et même,éventuel- lement, en dessous de celui du bloc moteur 2. Une large canalisation 28, comme à la figure 2, relie le récipient 24 au collecteur 27. De même une étroite tubulure 32 relie le bas du récipient 24 à la canali- sation 6 vers l'entrée de la pompe 7.
La réserve de liquide 31 du récipient 24 est ainsi aspirée et envoyée par 32 - 8 - 7 - 6 - 2 4 vers le collecteur 27 où le liquide est constamment maintenu, dans le radiateur 3, jusqu'au niveau supé - rieur de la canalisation 28, qui assure le retour des excédents de liquide vers le récipient 24. Toutefois, il est utile d'installer dans la tubulure 32 une val- ve à ressort 34 d'un modèle connu avec débit en sens unique de circulation qui ne permet pas le retour du liquide du moteur 2 et du radiateur 3 par le bas du récipient 24 si celui-ci se trouve à un niveau infé- rieur.
Comme dans les variantes précédentes, le réci- pient 24 comporte la capacité 35 qui peut absorber les dilatations du liquide qui élèveraient le niveau de celui-ci dans le collecteur 37 au-dessus de la cana- lisation 28.
Enfin, pour éviter les pertes d'eau par évapo- ration, on peut utiliser un autre liquide de refroi- dissement dont le point d'ébullition est supérieur à
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100 C sous la pression d'une atmosphère, par exemple vers 200 .On peut employer à cet effet certaines so- lutions aqueuses salines, le glycol et certaines hui- les et pétroles qui n'attaquent pas les éléments cons- titutifs' des canalisations du moteur et du radiateur.
La dérivation de fort diamètre 8 joue encore dans ce cas un rôle important en rapprochant les tempé- ratures extrêmes au moteur qui ont une plus forte ten- dance à s'écarter à cause de la moindre capacité calo- rifique de ces liquides de refroidissement.
Naturellement, à cause de ces capacités calori- fiques différentes, les valeurs numériques des divers. éléments du réglage de la température sont différentes de celles indiquées ci-dessus pour l'eau. Supposons,par exemple,qu'on utilise comme liquide de refroidissement une huile de pétrole dont la capacité calorifique est de 0,50 au lieu de 1 pour l'eau. Dans un moteur ordi- naire, au lieu d'avoir 65 et 75 0 à l'entrée et à la sortie du moteur avec l'eau, on obtient 60 et 80 C aux mêmes endroits avec le nouveau liquide. Pour les débits qu'on obtient dans le cas de la dérivation 8, on a des températures de 87 et 53 C à l'entrée et à la sortie du radiateur et des températures de 76 et de 87 C à l'en- trée et à la sortie du moteur, la température moyenne du liquide de refroidissement. étant de 81,5 C.
Si on ne change rien au papillon 9 et à la liaison mécanique qui le relie au papillon 15, on obtient au ralenti et en pleine puissance des températures de 79 et de 90 C au moteur, et/ en charge moyenne, des températures de.
1075 et 120 C. Cette fois, ces températures plus éle- vées, toujours favorables à la puissance et au rende- ment comme indiqué précédemment, ne présentant pas de danger de vaporisation, parce que la température d'é-
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bullition du liquide choisi est plus élevée, de l'or- dre de grandeur de 200 C, par exemple.
Suivant une nouvelle forme particulière de l'in- vention représentée à la figure 5, et qui offre de nombreux avantages, le liquide de circulation est l'huile de lubrification du moteur, dont une réserve se trouve dans le carter 21, qui joue donc ici le rôle du récipient 24 de réserve et d'expansion. Cette huile possède toujours une température d'ébullition très élevée.
La circulation générale de refroidissement, à la fois de l'huile et des cylindres du moteur, est alors organisée Suivant les principes généraux précédemment décrits, et en adoptant les dispositifs particuliers suivants :
En partant de la pompe 7, l'ancienne canalisa- tion de refroidissement des cylindres relie le moteur au collecteur en haut du radiateur par 6 - 2 - 4 - 27.
La canalisation 8 de dérivation est branchée sur la canalisation 4, pour le retour direct de l'huile sur- chauffée vers la pompe 7.A l'entrée de la pompe,est branchée une autre conduite 42 arrivant du bas du carter 21-24. Sur la conduite 42 se trouve intercalée une valve à sens unique 34, ne permettant le déplace- ment de l'huile que du carter 21-24 vers la pompe 7.
Dans cette conduite 42, se trouve aussi le papillon. 9, commandé comme dit plus haut à propos de la figure 1, par 10- 11- 12- 13- 14- 15 jusqu'à l'accélérateur 17.
Partant du collecteur 33, au bas du radiateur 3, une large canalisation 36 du diamètre de la canalisation 4 remonte jusqu'au niveau /a/ en telle sorte que, dès que dans le radiateur 3 l'huile dépasse ce niveau /a/, l'excédent tend à s'en écouler par les canalisa-
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tions 36, puis 22 pour entrer par 37 dans le carter 21-24.
Dans ce dispositif, on voit que la réserve d'huile du carter-récipient 21-24, d'abord échauffée dans ce carter, ainsi que l'huile de la dérivation 8 surchauffée au passage dans le moteur 2, sont aspi- rées par la pompe 7 et envoyées en surchauffe au mo- teur2. Une partie de cette huile ainsi surchauffée fait directement retour à la pompe 7, puis au bas du moteur 2 par la canalisation de dérivation 8 et puis par 6.
L'autre partie de l'huile surchauffée se dirige par la canalisation 4 vers le collecteur 27 en haut du radiateur 3. Elle est refroidie dans le radiateur 3, collectée en 33, et est dirigée ensuite dans la cana- lisation 36 jusqu'au niveau a/ pour s'écouler en 36- 22- 37- vers le carter-récipient 21-24. Elle y refroi- dit la réserve d'huile.
A l'entrée de la pompe 7, il y a donc un mélange, réglable par les clapets 9 et 18, de l'huile réchauf- fée au carter-récipient 21-24, et débouchant par le,4 canalisations 43-6, avec l'huile surchauffée au moteur 2 et débouchant par les canalisations 4-8. On peut ainsi maintenir l'huile aux températures désirables autour des cylindres du moteur, de la façon décrite précédemment.
La circulation, telle que 'décrite ci-dessus, refroidit donc à la fois l'huile de lubrification du carter et celle du.bloc moteur, en les maintenant chacune aux températures désirables, celles du carter étant inférieures à celles du moteur.
La prise 16 d'air chaud, dans le carter 21 ali- menté lui-même en air par la tubulure 22, comme précé- demment décrit, et qui contribue à refroidit la ré-
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serve d'huile du carter tout en y enlevant aussi les vapeurs d'huile en vue du graissage des cylindres, est complétée par une prolongation 40 de la tubulure d'amenée d'air 22, et qui débouche dans le bas du col- lecteur 27 en haut du radiateur 3. Cette tuyauterie 40 prélève ainsi l'air chaud dans ce collecteur 27 , ainsi que les vapeurs d'huile qui s'y trouvent. Ainsi, toute l'huile éventuellement vaporisée, soit dans le carter 21, soit dans le collecteur 27 du radiateur 3, est récupérée et ramenée dans les cylindres du moteur.
Sur la canalisation 36 d'huile refroidie, on peut brancher la tuyauterie d'aspiration 11 de la pompe de graissage utilisée pour la lubrification forcée des divers organes du moteur, avec retour de cette huile au carter. La charge régnant en 41 soulage d'autant plus le service de cette pompe.
Sur cette même canalisation 36,est montée une vanne réglable 38 créant une résistance à l'écoulement de 33 en 37 de l'huile refroidie. Il en résulte que l'équilibre du circuit en fonctionnement ne sera réta- bli que lorsque l'huile aura atteint, dans le radia- teur 3, un niveau la'/ d'autant plus élevé par rap- port au niveau le./ d'équilibre au repos, que la vanne 38 sera plus fermée. De la hauteur du niveau la'/ résulte donc aussi la durée du séjour de l'huile dans le radiateur 3,- cette durée étant d'autant plus brande que la'/ sera plus élevé- et donc aussi l'abaissement de température subi par cette huile dans le radiateur.
On voit que les dispositifs de réglage ainsi définis permettent d'adapter les conditions de fonc- tionnement du moteur à la température ambiante. Si celle-ci est basse-ce qui correspond au régime d'hiver-, la vanne 18 montée sur la canalisation de
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dérivation. 8, sera relativement plus ouvert@ de telle sorte que la proportion d'huile non refroidie après sa surchauffe au moteur 2, et alimentant la pompe 7 pour retourner au moteur 2 soit plus grande.
De même, la vanne 38 montée sur la canalisation 56 venant du bas du radiateur 3 et amenant dans le carter 21-24 de l'hui- le refroidie au radiateur, sera relativement ouverte, abaissant ainsi le niveau la'/ vers. la/ et réduisant le refroidissement de l'huile passant par le radia- t eur 3.
Si la température ambiante est élevée -ce qui correspond au régime d'été-, les vannes 18 et 38 se- ront relativement plus fermées afin de concourir à abaisser en même temps la température de l'huile envoyée de la pompe 7 autour des cylindres du moteur, et du bas du radiateur dans le carter 21-24 ou à la pompe de graissage forcé.
Ces dispositifs atténuent considérablement l'in- fluence de la température ambiante sur le fonctionne- ment du moteur.
Comme dans les dispositifs particuliers précé- demment décrits, le papillon 9 monté sur la canali- sation 6 permet d'adapter le refroidissement de l'hui- le au régime de fonctionnement du moteur.
En effet, aux positions extrêmes de la pédale 17 de l'accélérateur correspondant respectivement à la marche au ralenti et aux plus fortes charges du moteur, correspond aussi la plus grande ouverture du papillon 9, ce dont résulte une plus forte participation de la réserve d'huile du carter Zl-24 à l'alimentation de la pompe 7, donc à un débit plus grand de la canalisation 4 dans le radiateur en 27, par conséquent, à une élé- vation du niveau la'/ dans ce radiateur, et à un sé- jour plus long de'l'huile dans le radiateur.
Aux po-
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sitions intermédiaires de la pédale 17, soit aux charges partielles moyennes du moteur, le papillon 9, plus fermé, réduit l'alimentation de la pompe 7 par la réserve d'huile du carter 21-24, abaisse le niveau /a'/ et réduit l'action réfrigérante du radiateur sur l'huile qui le traverse.
Les bouchons 5 et 39, disposés respectivement sur la conduite 4 au débouché du moteur 2, et sur la tête du collecteur 27 du radiateur 3, servent à per- mettre des ajoutes d'huile fraîche respectivement dans le moteur 2 lui-même, ou dans le radiateur 3, à desti- nation de la réserve d'huile du carter 21-24.
Ce même bouchon 39 est constitué en même temps en prise d'air filtrante pour l'alimentation du moteur par 27, 40, 22, 21, 16.
Enfin, la canalisation 40 sert de trop plein pour le retour au carter 21 de l'huile du radiateur 3, si le niveau la'/ devait atteindre celui du bas du collecteur 27 dans le radiateur. il est évident que l'invention n'est pas ex- clusivement limitée aux formes de réalisation repré- sentées et que bien des modifications peuvent être apportées dans la forme, la disposition et la consti- tution de certains des éléments intervenant dans sa réalisation, à condition, que ces modifications ne soient pas en contradiction avec l'objet de chacune des revendications suivantes.
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