Procédé de refroidissement d'un moteur à combustion interne et dispositif pour la mise en aeuvre de ce procédé. La présente invention est relative à un procédé de refroidissement d'un moteur à combustion interne, dans lequel on fait. cir culer un liquide en circuit fermé entre des espaces de refroidissement du moteur et un échangeur de chaleur servant à dissiper la chaleur absorbée par le liquide dans ces espaces de refroidissement.
Le procédé suivant l'invention est caracté risé en ce que le liquide utilisé est un composé de crésyle ayant un point d'ébullition supé rieur à celui de l'eau et un point de congéla tion inférieur à 15 C.
Le composé de crésyle pourrait être du silicate de tétracrésyle, dont le point d'ébulli tion est. très élevé et voisin de 430-435 C, le point de solidification ou de congélation très bas et inférieur à -54 C, cette tempéra ture étant celle à laquelle il est visqueux, le poids spécifique de 1,13, la chaleur spécifique de 0,43 et le coefficient de dilatation peu élevé, de 0,0001 environ pour 1 C.
Ce liquide a des propriétés non nocives, non explosives et. non toxiques et 'il n'attaque pas le cuivre, l'acier, le fer, le caoutchouc et les antres ma tières utilisées couramment pour la construc tion de moteurs à combustion interne.
Si l'on -utilise le silicate de tétracrésy le, on peut, grâce aux caractéristiques susdites de ce liquide, omettre de munir le circuit fermé d'un conduit de débordement, généralement nécessaire quand on se sert de l'eau comme liquide réfrigérant. Il devient en outre inutile, dans ce cas, de compléter la quantité de liquide après un certain temps, de sorte que toute nécessité de remplissage du circuit fermé est écartée.
Le composé de crésyle utilisé pourrait aussi être du phosphate de tricrésyle qui est à. l'état liquide entre - 65 C (température à laquelle il est visqueux) et 400 C, qui n'est pas toxique, qui n'attaque pas le fer, l'acier, le laiton, le cuivre et le caoutchouc, quia un poids spécifique de 1,12, une chaleur spéci fique @de 0,43 et un point d'ébullition ode 435 C à la pression atmosphérique.
L'invention comprend également un dispo sitif pour la mise en aeuvre de ce procédé et comprenant un circuit fermé dans lequel cir cule le composé de crésyle, ce circuit compre- n.a.nt des espaces de refroidissement du mo teur et un échangeur de chaleur dissipant la chaleur absorbée par le composé dans les espaces de refroidissement du moteur, le com posé de crésyle liquide ne remplissant qua partiellemnt la capacité volumétrique dudit circuit fermé.
Ce dispositif est caractérisé par une soupape établissant -une communication entre.l'.atmosphère et le circuit, de telle façon que la, pression régnant dans le circuit soit maintenue à une valeur égale à celle de l'atmosphère.
Le -dessin montre, à titre d'exemple, deux formes d'exécution d'un dispositif pour la mise en ceuvre du procédé selon l'invention et une variante de l'une de ces formes. d'exécu tion.
La fig. 1 montre, en vue de côté, une installation de moteur à combustion interne comprenant unie première forme d'exécution du dispositif.
La fig. 2 montre, en élévation, le radia teur de cette forme d'exécution. du dispositif. Les fig. 3, 4 et 5 montrent, à plus grande échelle et en coupe axiale, la soupape de ré glage de la pression de cette forme d'exécu tion, les organes de cette soupape occupant des positions qui, sur la fig. 3, correspondent à la phase de non-fonctionnement du moteur et à la phase de son fonctionnement normal,
sur la fig. 4 à la phase comprise entre la mise en marche du moteur et lé fonctionne ment normal de celui-ci et sur la fig. 5 à la phase comprise entre l'interruption de l'ali mentation du combustible et le refroidisse ment jusqu'à la température atmosphérique.
La fig. 6 montre, en coupe transversale et verticale, ime installation de moteur Diesel comprenant la deuxième forme d'exécution du dispositif.
La fig. 7 montre, en élévation schémati que, une installation de moteur d'automobile comprenant une variante de la forme d'exé cution de la fig. 1, Sur les fig. 1 à 5, on a désigné par 10, d'une manière générale, un moteur à combus tion interne tel qu'utilisé généralement pour des automobiles et par 11 le radiateur que l'on adjoint ordinairement à un moteur de ce genre. Le moteur de la fig. 1 comprend des espaces :de refroidissement dont la sortie est désignée par 12. Cette sortie 12 est reliée par un manchon 13 au compartiment supérieur du radiateur 11.
Le circuit traverse ensuite le radiateur jusqu'à la sortie 15 de celui-ci et qui est reliée par un manchon 16 au con duit 17 aboutissant à une pompe 18 raccordée à l'entrée des espaces de refroidissement du moteur. Comme il est courant pour ce genre de moteurs, la pompe est entraînée par un arbre intermédiaire qui .actionne également le ventilateur 19 entraînant un courant d'air traversant le radiateur 11. Les manchons 13 et 16 sont en une matière flexible, générale ment en caoutchouc.
Une ouverture de remplissage 11a (fig. 3 à 5) est ménagée dans la paroi supérieure du radiateur 11.
Dans le circuit fermé comprenant les espaces de refroidissement du moteur, le ra diateur et les conduites de liaison se trouve du silicate de tétracrésyle qui ne remplit pas entièrement la capacité volumétrique du cir cuit fermé susdit, mais dont la quantité est suffisante pour former une masse continue de liquide pouvant être mise en circulation par la pompe 18, l'air remplissant la partie res tante du circuit, notamment le compartiment supérieur du radiateur 11.
Dans l'ouverture lla est logée (fig. 3 à 5) une pièce tubulaire 21 fermée par un capu chon 20 portant une soupape V par laquelle de l'air, contenu dans le circuit, peut s'échap per à l'atmosphère pendant la phase de mise en marche du moteur, cette phase étant Belle pour laquelle les organes du moteur sont chauffés et avec eux le silicate de tétracrésyle. Cette soupape sert également à restreindre l'entrée de l'air extérieur pendant la phase de marche normale du moteur et à permettre l'entrée de l'air extérieur dans le circuit en question pendant la phase de l'arrêt du mo teur pendant lequel il se refroidit, de même que le silicate de tétracrésyle ainsi que l'air contenu dans ce circuit.
La pièce tubulaire 21 et le capuchon forment une fermeture étanche pour l'ouverture 11a.
La soupape sert ainsi à maintenir dans le circuit une pression constante égale à la pres sion atmosphérique pendant la mise en marche, le fonctionnement normal et l'arrêt du moteur.
La vitesse de circulation du silicate de tétra.crésyle, produite par la pompe 18, est maintenue en concordance avec la vitesse du moteur.
De plus, la soupape empêche toute péné tration d'humidité ou de pluie dans le circuit. Il est à noter que, lorsque de l'air atmosphé rique entre dans le circuit, par la soupape, par exemple quand le moteur a été arrêté (fig. 5), la température élevée du silicate de tétracrésyle produit l'évaporation de l'humi dité ou de l'eau de pluie qui a pu être entraî née par cet air à travers la soupape, de sorte nue ce composé réfrigérant reste inchangé.
La soupape Y (fig. 3 à 5) comprend une boîte cylindrique 22 vissée dans une ouverture centrale 20u du capuchon 20 et munie d'un siège annulaire . interne 23 sur lequel repose un clapet circulaire 24 appliqué normalement et d'une manière étanche sur son siège par un ressort de compression 25. Dans le clapet 24 est ménagé un trou central 26 qui établit la communication entre le compartiment infé rieur 22a de la boîte 22 et la cavité d'une partie cylindrique 27 du clapet 24 logée dans le compartiment supérieur de la boîte 22.
Dans la cavité de la partie 27 est vissée une ron delle 28 percée d'un orifice -central 29 qui coopère avec un clapet 30 sollicité normale ment par un ressort de compression 31, de manière à fermer le trou 29.
Entre la paroi de la partie 27 et celle du compartiment supérieur de la boîte 22 est donc formée une chambre annulaire 32 et dans la paroi de cette chambre sont ménagés un ou plusieurs trous 33 débouchant à l'air libre. L'extrémité supérieure de la boite 22 est obturée par un bouchon 34 vissé sur la. boîte 22. Le ressort de compression 25 est logé dans la chambre annulaire 32.
Un tamis 43 (fig. 3) empêche l'introduc tion de la poussière et de matières étrangères dans le circuit. La fig. 3 montre les positions respectives de tous les organes quand le moteur est à l'arrêt. Lorsque le moteur est mis en marche, la température du composé de crésyle aug mente progressivement de même que celle de l'air contenu dans le circuit, de sorte que la pression dans ce dernier augmente légère ment. Ceci provoque le soulèvement du clapet 24 qui s'écarte de son siège 23 en permettant l'évacuation à l'atmosphère de l'air chaud en excès, par la cavité de la partie 27, la cham bre annulaire 32 et les trous 33, comme indi qué par des flèches 35 sur la fig. 4.
Les positions des organes pendant. la mise en marche jusqu'à la marche normale du mo teur sont indiquées sur la fig. 4.
Quand le moteur marche normalement, les organes de la soupape occupent les positions montrées sur la fig. 3. Si la température du composé de crésyle augmente encore par suite d'une augmentation de la vitesse du moteur, l'échappement de l'air en excès se fait comme pendant le départ à froid:> jusqu'à la mar che normale, comme montré sur la fig. 4 et comme décrit plis haut.
Quand le moteur est arrêté et que le com posé de crésyle liquide se refroidit par con séquent, les organes de soupapes viennent occuper leurs positions montrées sur la fig. 5. Cet arrêt du moteur et le refroidissement du composé de cr ésyle et de l'air contenus dans le circuit de refroidissement provoquent une diminution de la pression à l'intérieur de ce circuit. La pression plus élevée de l'air atmo sphérique extérieur produit une entrée d'air suivant les flèches 40, par les trous 33 et le trou 29 de la rondelle 28 (flèche 41), de sorte que le clapet 30 se déplace contre l'action de son ressort 31.
L'air admis contourne ce cla pet 30 et traverse le trou 26 du clapet 24 pour aboutir finalement dans la. partie supé rieure du radiateur 11. Cette admission d'air continue jusqu'à ce que l'on obtienne l'équi libre des pressions et qu'un refroidissement du contenu du circuit réfrigérant jusqu'à la température de l'air extérieure ait eu lieu.
Le capuchon 20 est fixé sur le bord supé rieur du tube 21 par un joint à baïonnette avec interposition d'une rondelle 42.
Une chambre de dilatation 7.4 cylindrique (fig. 1 et 2) communique avec le comparti ment supérieur du radiateur 11, afin de for mer un espace supplémentaire si le niveau du liquide monte lors de sa dilatation. Cette chambre de dilatation n'est cependant pas indispensable, comme l'on montré les essais pratiques effectués avec un moteur d'automo bile ordinaire, car les dimensions du compar timent supérieur d'un radiateur usuel permet tent une dilatation suffisante du silicate de tétracrésyle utilisé.
Quand on se sert d'un radiateur ayant, une surface -de transfert thermique moindre et dont le poids est, par conséquent, inférieur, ce radiateur peut être monté sur le même sup port que le bloc moteur, ce qui évite l'usage de manchons en caoutchouc comme ceux dé signés par 13 et 16.
A la fig. 6, 45 désigne un moteur Diesel muni de chemises de refroidissement 46 en tourant les différents cylindres. L'entrée de ces chemises est désignée par 47 et elle est reliée par le conduit 48 à la sortie de la pompe 49. La sortie des chemises est d6si- gnée par 50 et elle est reliée, par un conduit 51, à -m raccord 52, en forme de T, dont une branche est reliée par le conduit 53 à un serpentin 54 logé dans la boîte 55 d'un réfri gérateur avec un conduit d'alimentation 56 et un conduit de décharge 57 afin que l'on puisse faire circuler -Lin liquide réfrigérant, généralement de l'eau froide, dans ce réfrigé rateur.
L'autre branche du raccord 52, en T, est reliée par un tube 58 à -une chambre de dilatation 59 sur la paroi supérieure de la quelle est montée -rie soupape 60 analogue à celle désignée par V sur les fig. 3, 4 et 5 et telle que décrite plus haut. L'extrémité infé rieure du serpentin 54 est reliée à l'entrée de la pompe 49 (fig. 6).
Le circuit fermé, com prenant les chemises 46 de serpentin 54, con tient du silicate de tétracrésyle qui ne rem plit pas entièrement la capacité volumétrique de ce circuit, le reste de cette capacité conte- n ant de l'air.
Dans la variante du dispositif de la fig. 1, à laquelle se rapporte la fig. 7, le radiateur 65, dont la surface utile pour le transfert de la chaleur est réduite, est monté directement sur le bloc moteur 10 par le tube d'entrée 66 et par le tube de sortie 67 qui font partie du circuit réfrigérant fermé contenant le silicate de tétracrésyle. Le bloc moteur 10 est, lui- même, supporté par un ou plusieurs appuis élastiques ou analogues. Sur le compartiment supérieur du radiateur 65 est montée -une chambre de dilatation 59 munie d'une soupape V identique à celle montrée sur les fig. 3, 4 et 5.
A part cela, cette variante est identique au dispositif des fig. 1 à 5.
L'invention pourrait également être appli quée au refroidissement des moteurs à com bustion interne pour avions pour le refroidis sement desquels on n'utilise en général pas de ventilateurs.
Un avantage important, obtenu par l'em ploi, dans les dispositifs décrits, du silicate de tétracrésyle, est que les incrustations et autres dépôts d'impuretés, qui se produisent généralement quand on se sert d'eau comme liquide réfrigérant, sont complètement évitées. Cet avantage est particulièrement grand pour le refroidissement des moteurs Diesel pour les quels les températures de fonctionnement dé passent fréquemment 540 C.
Un autre avantage des dispositifs décrits est qu'ils permettent au moteur, plus particu lièrement quand il s'agit. d'un moteur d'un engin automobile, de fonctionner à des tempé ratures plus élevées, ce qui procure un accrois sement du rendement et, par conséquent, per met d'obtenir une réduction de la consomma tion de combustible. La température du sili cate de tétracrésyle pouvant être maintenue sans danger à une valeur élevée, la surface efficace des échangeurs dissipant la chaleur des dispositifs décrits peut être moindre que dans le cas de l'utilisation de l'eau.
Ceci per met, dans le cas d'un radiateur, par exemple, une réduction des dimensions et du poids de celui-ci et, par conséquent, de monter le ra diateur directement sur le bloc moteur, comme le montre la variante de la fig. 7.