Dispositif de refroidissement d'un moteur à combustion interne suralimenté
La présente invention a pour objet un dispositif de refroidissement d'un moteur à combustion interne suralimenté comportant un circuit de refroidissement basse température comprenant une pompe et des radiateurs dits basse température, et un circuit de refroidissement haute température comprenant une pompe, les chemises d'eau du moteur et des radiateurs dits haute température.
On sait que les moteurs Diesel de forte puissance suralimentés, par exemple ceux équipant les locomotives, comportent en général au moins deux circuits de refroidissement distincts:
1) Un circuit principal, ou circuit haute température, qui assure le refroidissement du moteur proprement dit et qui comprend au moins les chemises d'eau du moteur, une pompe de circulation et des radiateurs dits haute température.
2) Un circuit auxiliaire, ou circuit basse température, qui assure le refroidissement de l'air de suralimentation du moteur, de l'huile de graissage, éventuellement de l'huile d'une transmission hydraulique, etc.
Un tel circuit auxiliaire comprend au moins un échangeur thermique eau/air de suralimentation, une pompe de circulation, des radiateurs, et, en général, un échangeur thermique eau/huile, sauf dans le cas où le refroidissement de l'huile est assuré par un circuit auxiliaire spécial.
Pour montrer la différence entre les circuits haute et basse température, on peut indiquer que le premier doit maintenir l'eau du moteur à des températures de l'ordre de 85-110 C (suivant que le système de refroidissement fonctionne à la pression atmosphérique ou bien qu'il est pourvu de moyens de mise en pression tels que ceux décrits dans le brevet français No 1 252 170 et ses additions Nos 77 300, 78 838, 83 678 et dans les brevets français Nos 1 338 447 et 1 339 626), tandis que le deuxième circuit doit maintenir l'eau de refroidissement de l'air de suralimentation et/ou de l'huile à des températures de l'ordre de 50" C.
Etant donné que l'air atmosphérique ambiant de refroidissement des radiateurs peut atteindre et dépasser 300 C, on voit que l'efficacité des radiateurs basse température, qui doivent fonctionner avec un écart de température entre l'entrée et la sortie de l'air de 200 C environ, est beaucoup plus faible que celle des radiateurs. haute température qui, même s'ils reçoivent à l'entrée, ainsi qu'il est usuel pour diminuer l'encombrement, l'air sortant des radiateurs basse température, disposent d'un écart de température de 35-60 C.
Si l'on note d'autre part que le circuit basse température doit évacuer, pour le refroidissement de l'air de suralimentation et de l'huile de graissage, lorsque le moteur est à pleine puissance, environ 1,3 fois plus de calories que le circuit haute température (H.T.), on voit que les problèmes de refroidissement sont surtout causés par le circuit basse température (B.T.) qui, en pratique, constitue l'une des limites de l'augmentation des taux de suralimentation et, par conséquent, de l'augmentation de puissance.
On arrive ainsi, sur les moteurs Diesel de forte puissance pour locomotive, à devoir prévoir environ trois fois plus de radiateurs B.T. que de radiateurs H.T., d'autant plus que, par suite des impératifs d'encombrement, les radiateurs doivent être disposés en rideau , c'est-àdire par paires de radiateurs placés l'un derrière l'autre, ce qui fait qu'une proportion appréciable des paires est constituée par deux radiateurs B.T. et que l'efficacité de ces paires est mauvaise.
Le dispositif selon l'invention, qui remédie à ces difficultés est caractérisé en ce que le circuit basse température comprend un premier échangeur thermique eau/air de suralimentation, et en ce que ledit dispositif comporte, de plus, un circuit dérivé raccordé au circuit de refroidissement haute temperature en parallèle sur lesdits radiateurs haute température, ledit circuit dérivé comprenant un deuxième échangeur thermique eau/air de suralimentation qui constitue un premier étage de refroidissement de l'air de suralimentation dont le deuxième étage de refroidissement est constitué par ledit premier échangeur thermique.
L'invention trouve une application particulièrement intéressante dans les moteurs Diesel de locomotives, application dont il sera plus spécialement fait mention dans ce qui suit, que ces moteurs soient de type classique ou qu'ils soient du type fortement suralimenté à faible rapport de compression, par exemple du genre qui a été décrit dans le brevet français No 1 475 778 déposé le 3 Février 1966 pour: Perfectionnements apportés aux moteurs Diesel suralimentés au nom du même inventeur.
Dans ces moteurs fortement suralimentés mais à faible rapport de compression, on doit prévoir des moyens permettant d'assurer un fonctionnement satisfaisant aussi bien à faible puissance (ou au démarrage à froid) qu'à pleine puissance. C'est ainsi qu'on peut prévoir un système échangeur de chaleur chargé de maintenir à température sensiblement constante l'air de suralimentation, comme il a été décrit dans le brevet précité, ou qu'on peut prévoir un système de variation du rapport de compression suivant les conditions de marche du moteur.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, diverses formes d'exécution du dispositif qui fait l'objet de l'invention.
Sur ces dessins:
La fig. 1 est une vue schématique d'un dispositif de refroidissement conforme à l'invention.
Les fig. 2 et 3 sont des vues en coupe verticale et horizontale montrant une disposition des radiateurs de ce dispositif de refroidissement à bord d'une locomotive.
La fig. 4 est une vue schématique d'une autre forme d'exécution du dispositif de refroidissement, avec circuit de refroidissement indépendant pour l'huile de graissage du moteur.
La fig. 5 est une vue en coupe horizontale de la disposition des radiateurs dans le dispositif de la fig. 4.
Le dispositif de refroidissement du moteur Diesel suralimenté 2 représenté sur la fig. 1 comprend un circuit H.T. 4, un circuit B.T. 6 et un circuit 8 dérivé sur le circuit H.T.
Le circuit H.T. 4 comprend au moins un radiateur (ou un groupe de radiateurs) 10, une pompe 12, les chemises d'eau du moteur ainsi que des tuyauteries de raccordement 14-16-18.
Le circuit B.T. comprend au moins un radiateur (ou un groupe de radiateurs) 20, une pompe 22, un échangeur thermique eau/huile 24 assurant le refroidissement de l'huile de graissage du moteur (les canalisations amenant l'huile à l'échangeur n'ont pas été représentées) et un échangeur thermique eau/air d'alimentation 26 qui constitue l'étage B.T. d'un échangeur 28 refroidissant l'air soufflé par le turbo-compresseur de suralimentation (non représenté) du moteur. Le circuit est complété par des tuyauteries de raccordement 3032-34-36.
Le circuit dérivé H.T. 8 comprend simplement un échangeur thermique eau/air de suralimentation 38 qui constitue l'étage H.T. de l'échangeur 28, ledit échangeur étant raccordé en dérivation sur le circuit principal, en parallèle sur le radiateur 10, au moyen de deux tuyauteries 40-42.
Les deux radiateurs ou groupes de radiateurs 20-10 sont disposés par paires, c'est-à-dire l'un derrière l'autre, et sont traversés successivement par le flux d'air entraîné par un ou plusieurs ventilateurs 44.
On a représenté sur les fig. 2 et 3, la disposition en rideau des radiateurs à bord d'une locomotive à moteur Diesel 46, les radiateurs étant groupés par paires en deux rideaux de chaque côté de la locomotive.
Pour que chaque paire de radiateurs 20-10 soit utilisée le mieux possible, il faut que chacune soit constituée par un radiateur B.T. et un radiateur H.T.
C'est ce que permet de réaliser l'invention, alors que, dans les systèmes de refroidissement classiques, la prépondérance du circuit B.T. conduisait à avoir beaucoup plus de radiateurs B.T., du fait, notamment, qu'à pleine puissance ce circuit B.T., devait refroidir à lui seul la totalité de l'air de suralimentation, la température de cet air pouvant être de l'ordre de 200 C à la sortie du compresseur pour un taux de compression d'environ 3. Il en résultait donc que certaines paires étaient constituées par deux radiateurs B.T. dont le deuxième travaillait mal.
Le branchement du nouveau circuit 8 en dérivation sur les radiateurs 10 présente de nombreux avantages: en effet, la totalité du débit de la pompe 12 traverse les chemises d'eau du moteur, ce qui est favorable pour éviter la formation de points chauds, alors que la partie 110-16 n'est parcourue que par une fraction de ce débit, par exemple de l'ordre de la moitié. Il en résulte que la section des tuyauteries 14 et 16 (qui sont longues) peut être diminuée, ce qui est plus économique et facilite le montage, en même temps que les radiateurs H.T. 10 ne sont plus soumis à un débit violent et surabondant.
Bien entendu, l'autre fraction du débit de la pompe 12 (par exemple l'autre moitié) passe par les tuyauteries supplémentaires 4042 du circuit dérivé, mais ces tuyauteries sont extrêmement courtes (entre le moteur et l'arrivée d'air d'alimentation) donc peu coûteuses.
D'autre part, l'échangeur 28 à 2 étages n'est pas beaucoup plus important que l'échangeur unique qui existe sur les systèmes de refroidissement classiques.
Une partie des calories de l'air de suralimentation étant évacuée par le nouveau circuit dérivé 8, le débit de la pompe 22 du circuit B.T. 6 n'a plus besoin d'être aussi important que sur les systèmes de refroidissement classiques, si bien qu'on réalise une nouvelle économie, sur la pompe et sur la section des tuyauteries 3032-34-36 qui sont longues.
La répartition du débit de la pompe 12 entre les deux circuits 14-10-16 et 42-38-40 est choisie de façon à obtenir l'équilibrage calorifique entre les circuits
H.T. et B.T., cette répartition de débit se faisant d'après les pertes de charge dans les 2 branches du circuit et pouvant être ajustée, par exemple au moyen d'un ou deux opercules 50-50' de section choisie.
Etant donné que l'air de suralimentation du moteur doit être refroidi par le second étage 26 de l'échangeur 28 jusqu'à une température plus basse que celle de l'huile de graissage qui passe dans l'échangeur 24 (par exemple respectivement 50" C et 700 C), il peut être avantageux, surtout sur les gros moteurs, de prévoir un circuit de refroidissement indépendant pour l'huile de graissage de façon à utiliser tous les radiateurs au mieux.
Une telle disposition est représentée sur la fig. 4 où l'échangeur eau/huile 24 est retiré du circuit B.T. 6 qui, sinon, est identique à celui de la fig. 1. Le circuit indépendant 52 comprend l'échangeur 24, une pompe 54 et un radiateur B.T. 56 (ou un groupe de radiateurs), ainsi que les tuyauteries de raccordement 5860-62. Le circuit H.T. 4 et le circuit dérivé 8 sont identiques à ce qui a été décrit à propos de la fig. 1, si ce n'est qu'on a fait figurer 2 radiateurs H.T. 10 (qui peuvent être montés en série ou en parallèle sur l'eau) de façon à constituer 2 paires de radiateurs B.T.-H.T.: une paire 20-10 et une paire 56-10.
Un tel circuit indépendant 52 peut améliorer l'efficacité des radiateurs et par suite abaisser la température de l'air admis au moteur, du fait de leur meilleure utilisation, sans augmenter de façon appréciable les frais de construction car il est possible de réduire le débit de la pompe 22 et les sections des tuyauteries du circuit 6, ce circuit n'ayant plus à assurer le refroidissement de l'huile de graissage.
On a représenté à titre d'exemp]e sur la fig. 5, la disposition en rideaux des radiateurs dans le mode de réalisation de la fig. 4. Si le système de refroidissement nécessite par exemple 28 radiateurs, on peut avoir 14 radiateurs H.T. 10, 10 radiateurs B.T. 20 assurant le deuxième étage de refroidissement de l'air de suralimentation et 4 radiateurs B.T. 56 assurant le refroidissement de l'huile de graissage. Grâce à l'invention, chaque radiateur H.T. 10 se trouve en série, sur l'air, avec un radiateur B.T. (20 ou 56) si bien qu'on utilise au mieux tous les radiateurs.
On va donner, dans ce qui suit, un exemple illustrant les avantages apportés par le dispositif de refroidissement suivant l'invention, dans le cas d'un moteur
Diesel de locomotive dont les radiateurs doivent évacuer, lorsque le moteur est à pleine puissance, une quantité Q de calories par CV/heure qui se répartissent de la façon suivante: Q1 = 0,43 Q pour l'eau du moteur (circuit H.T.)
Q2 = 0,57 Q pour l'eau de refroidissement de l'air de
suralimentation et de l'huile de graissage
(circuit B.T.).
Un calcul approximatif donne les résultats suivants, si, par exemple, les températures d'air à travers les radiateurs sont les suivantes: radiateur B.T.: entrée 30 C, sortie 500 C (E t 200) radiateur H.T.: entrée 500 C, sortie 950 C (A't 450)
Si l'on suppose qu'il faut un nombre N de radiateurs H.T. pour refroidir l'eau du moteur, le nombre
N' de radiateurs B.T. nécessaires dans un système de refroidissement classique (c'est-à-dire où le circuit
B.T. assure le refroidissement de l'huile de graissage et de la totalité du refroidissement de l'air de suralimentation) sera:
:
0,57Q Nul t 0,57 45 N' = N X X =nu X X =3N N
0,43 Q A t 0,43 20
On voit donc que dans un système classique, le nombre total de radiateurs est N+3N = 4N et que V5 des radiateurs B.T. seront en série sur l'air avec des radiateurs B.T., donc qu'ils travailleront mal et que la température finale de 50 C ne sera pas respectée.
Avec un dispositif à circuit H.T. dérivé conforme à l'invention, tel par exemple que celui représenté sur la fig. 1, chaque radiateur B.T. peut travailler par paire avec un radiateur H.T. si bien que: les radiateurs B.T.
peuvent évacuer:
At 20 XQ= Q--O,31Q
At+A't 65 les radiateurs H. T. peuvent évacuer:
A't 45 xQ= Q=G,69Q
At+A't 65
Comme on a vu que N radiateurs H.T. peuvent évacuer 0,43 Q, il faudra, pour évacuer 0,69 Q un nombre N" de radiateurs H.T. tel que:
0,69
N" = N = 1,6 N
0,43
On aura donc 1,6 N radiateurs H.T. et 1,6 N radiateurs B.T., c'est-à-dire 3,2 N radiateurs en tout au lieu de 4 N avec le système classique. L'économie de construction sur les radiateurs est de 2O0/o et on respectera la température de sortie de 50 C pour les radiateurs B.T.
On voit, d'autre part, que le circuit dérivé devra évacuer 0,69 Q-0,43 Q = 0,26 Q pour équilibrer les 2 circuits H.T. et B.T.
Dans le cas du mode de réalisation de la fig. 4, le circuit B.T. supplémentaire 52, qui a pour fonction de maintenir l'huile de graissage à la température convenable (par exemple 700 C) pour l'eau de ce circuit, température qui est supérieure à celle de l'eau du circuit 6, donne une meilleure efficacité aux radiateurs 20 qui peuvent maintenir l'air de suralimentation à une température inférieure à la température de 50 C citée dans ce qui précède, d'où une amélioration du fonctionnement du moteur.
Le débit total d'eau des circuits B.T., c'est-à-dire le débit circulant dans les circuits 6 et 52 sera environ la moitié du débit qui circulait dans le circuit 6 de la fig. 1, ce qui facilite le montage.
Ces deux circuits 6 et 52 peuvent être alimentés par une nourrice commune, les circuits étant agencés de façon qu'il n'y ait pas de circulation parasite entre ces deux circuits à température différente.
Dans le cas d'un moteur suralimenté ne comportant qu'un seul circuit de refroidissement, par exemple un moteur à faible rapport de compression tel que ceux dont il a été question précédemment, le circuit de refroidissement est limité aux éléments suivants indiqués sur les fig. 2 ou 4: une branche principale qui comprend la pompe 12, la canalisation 18 et les chemises d'eau du moteur, dans lesquelles passe ainsi la totalité du débit de la pompe; une première branche dérivée qui comprend les tuyauteries 14-16 et les radiateurs 10 dans lesquels ne passe ainsi qu'une fraction du débit de la pompe; une deuxième branche dérivée, en parallèle sur la première branche dérivée, qui comprend les tuyauteries 4042 ainsi que l'échangeur de chaleur 38 à travers lequel passe l'air de suralimentation.
Cooling device of a supercharged internal combustion engine
The present invention relates to a device for cooling a supercharged internal combustion engine comprising a low temperature cooling circuit comprising a pump and so-called low temperature radiators, and a high temperature cooling circuit comprising a pump, the liners of engine water and so-called high temperature radiators.
It is known that supercharged high-power diesel engines, for example those fitted to locomotives, generally have at least two separate cooling circuits:
1) A main circuit, or high temperature circuit, which ensures the cooling of the engine itself and which includes at least the engine water jackets, a circulation pump and so-called high temperature radiators.
2) An auxiliary circuit, or low temperature circuit, which cools the engine charge air, the lubricating oil, possibly the oil of a hydraulic transmission, etc.
Such an auxiliary circuit comprises at least one water / charge air heat exchanger, a circulation pump, radiators, and, in general, a water / oil heat exchanger, except in the case where the oil is cooled by a special auxiliary circuit.
To show the difference between the high and low temperature circuits, we can indicate that the former must maintain the water in the engine at temperatures of the order of 85-110 C (depending on whether the cooling system is operating at atmospheric pressure or although it is provided with pressurizing means such as those described in French patent No 1 252 170 and its additions Nos 77 300, 78 838, 83 678 and in French patents Nos 1 338 447 and 1 339 626) , while the second circuit must maintain the cooling water of the charge air and / or the oil at temperatures of the order of 50 "C.
Since the ambient atmospheric air for cooling radiators can reach and exceed 300 C, it can be seen that the efficiency of low-temperature radiators, which must operate with a temperature difference between the inlet and the outlet of the cooling air. 200 C approximately, is much lower than that of radiators. high temperature which, even if they receive at the inlet, as is usual to reduce bulk, the air leaving the low temperature radiators, have a temperature difference of 35-60 C.
If we note on the other hand that the low temperature circuit must evacuate, for the cooling of the charge air and the lubricating oil, when the engine is at full power, approximately 1.3 times more calories than the high temperature (HT) circuit, it can be seen that the cooling problems are mainly caused by the low temperature (LV) circuit which, in practice, constitutes one of the limits of the increase in boost rates and, consequently , the increase in power.
Thus, on high-power diesel engines for locomotive, it is necessary to provide approximately three times more LV radiators than HV radiators, especially since, due to space requirements, the radiators must be arranged in a curtain. , that is to say in pairs of radiators placed one behind the other, which means that an appreciable proportion of the pairs consists of two LV radiators and that the efficiency of these pairs is poor.
The device according to the invention, which overcomes these difficulties, is characterized in that the low temperature circuit comprises a first charge water / air heat exchanger, and in that said device further comprises a branch circuit connected to the booster circuit. high temperature cooling in parallel on said high temperature radiators, said branch circuit comprising a second water / charge air heat exchanger which constitutes a first stage for cooling the charge air, the second cooling stage of which is formed by said first heat exchanger .
The invention finds a particularly advantageous application in diesel engines for locomotives, an application which will be more specifically mentioned in what follows, whether these engines are of the conventional type or whether they are of the highly supercharged type with a low compression ratio, for example of the type which has been described in French patent No. 1 475 778 filed on February 3, 1966 for: Improvements made to supercharged diesel engines in the name of the same inventor.
In these highly supercharged engines but with a low compression ratio, means must be provided to ensure satisfactory operation both at low power (or at cold start) and at full power. It is thus that one can provide a heat exchanger system responsible for keeping the supercharging air at a substantially constant temperature, as has been described in the aforementioned patent, or that one can provide a system for varying the cooling ratio. compression according to engine operating conditions.
The appended drawing represents, by way of example, various embodiments of the device which is the subject of the invention.
On these drawings:
Fig. 1 is a schematic view of a cooling device according to the invention.
Figs. 2 and 3 are vertical and horizontal sectional views showing an arrangement of the radiators of this cooling device on board a locomotive.
Fig. 4 is a schematic view of another embodiment of the cooling device, with an independent cooling circuit for the lubricating oil of the engine.
Fig. 5 is a horizontal sectional view of the arrangement of the radiators in the device of FIG. 4.
The cooling device of the supercharged diesel engine 2 shown in FIG. 1 comprises an H.T. circuit 4, a B.T. circuit 6 and a circuit 8 derived from the H.T.
The HV circuit 4 comprises at least one radiator (or a group of radiators) 10, a pump 12, the water jackets for the engine as well as connection pipes 14-16-18.
The LV circuit comprises at least one radiator (or a group of radiators) 20, a pump 22, a water / oil heat exchanger 24 ensuring the cooling of the lubricating oil of the engine (the pipes bringing the oil to the exchanger have not been shown) and a water / feed air heat exchanger 26 which constitutes the LV stage of an exchanger 28 cooling the air blown by the supercharging turbo-compressor (not shown) of the engine. The circuit is completed by connecting pipes 3032-34-36.
The HT branch circuit 8 simply comprises a water / charge air heat exchanger 38 which constitutes the HT stage of the exchanger 28, said exchanger being connected in bypass on the main circuit, in parallel on the radiator 10, by means of two pipes 40-42.
The two radiators or groups of radiators 20-10 are arranged in pairs, that is to say one behind the other, and are successively traversed by the air flow driven by one or more fans 44.
There is shown in FIGS. 2 and 3, the curtain arrangement of the radiators on board a diesel engine locomotive 46, the radiators being grouped in pairs in two curtains on each side of the locomotive.
In order for each pair of 20-10 radiators to be used as effectively as possible, each must be made up of a B.T. radiator and an H.T.
This is what the invention makes it possible to achieve, whereas, in conventional cooling systems, the preponderance of the LV circuit led to having many more LV radiators, due in particular to this LV circuit at full power, had to cool all of the charge air on its own, the temperature of this air being of the order of 200 ° C. at the outlet of the compressor for a compression ratio of about 3. This therefore resulted in some pairs consisted of two LV radiators, the second of which was not working properly.
The connection of the new circuit 8 in bypass on the radiators 10 has many advantages: in fact, the entire flow rate of the pump 12 passes through the water jackets of the engine, which is favorable for preventing the formation of hot spots, so that part 110-16 is only traversed by a fraction of this flow, for example of the order of half. As a result, the section of the pipes 14 and 16 (which are long) can be reduced, which is more economical and facilitates assembly, at the same time as the H.T. radiators 10 are no longer subjected to a violent and superabundant flow.
Of course, the other fraction of the flow from the pump 12 (for example the other half) passes through the additional pipes 4042 of the branch circuit, but these pipes are extremely short (between the motor and the air inlet of power supply) therefore inexpensive.
On the other hand, the 2-stage exchanger 28 is not much larger than the single exchanger that exists on conventional cooling systems.
Part of the calories of the charge air being evacuated by the new branch circuit 8, the flow rate of the pump 22 of the BT circuit 6 no longer needs to be as high as on conventional cooling systems, so that 'a new economy is achieved on the pump and on the section of pipes 3032-34-36 which are long.
The distribution of the flow rate of pump 12 between the two circuits 14-10-16 and 42-38-40 is chosen so as to obtain calorific balancing between the circuits
H.T. and B.T., this flow distribution being made according to the pressure drops in the 2 branches of the circuit and can be adjusted, for example by means of one or two 50-50 'covers of selected section.
Since the charge air of the engine must be cooled by the second stage 26 of the exchanger 28 to a temperature lower than that of the lubricating oil which passes through the exchanger 24 (for example respectively 50 "C and 700 C), it can be advantageous, especially on large engines, to provide an independent cooling circuit for the lubricating oil in order to use all the radiators to the best.
Such an arrangement is shown in FIG. 4 where the water / oil exchanger 24 is removed from the B.T. circuit 6 which, otherwise, is identical to that of FIG. 1. The independent circuit 52 comprises the exchanger 24, a pump 54 and a B.T. radiator 56 (or a group of radiators), as well as the connection pipes 5860-62. The H.T. circuit 4 and the branch circuit 8 are identical to what has been described with regard to FIG. 1, except that 2 HT 10 radiators have been included (which can be mounted in series or in parallel on the water) so as to constitute 2 pairs of BT-HT radiators: one 20-10 pair and a pair 56-10.
Such an independent circuit 52 can improve the efficiency of the radiators and consequently lower the temperature of the air admitted to the engine, due to their better use, without appreciably increasing the construction costs because it is possible to reduce the flow. of the pump 22 and the sections of the pipes of the circuit 6, this circuit no longer having to ensure the cooling of the lubricating oil.
Is shown by way of example] e in FIG. 5, the curtain arrangement of the radiators in the embodiment of FIG. 4. If the cooling system requires, for example, 28 radiators, there can be 14 HT 10 radiators, 10 BT 20 radiators providing the second stage for cooling the charge air and 4 BT 56 radiators ensuring cooling of the fuel oil. lubrication. Thanks to the invention, each H.T. 10 radiator is in series, on the air, with a B.T. radiator (20 or 56) so that all the radiators are used as best as possible.
In what follows, an example will be given illustrating the advantages provided by the cooling device according to the invention, in the case of an engine.
Locomotive diesel whose radiators must evacuate, when the engine is at full power, a quantity Q of calories per CV / hour which are distributed as follows: Q1 = 0.43 Q for the engine water (H.T. circuit)
Q2 = 0.57 Q for air cooling water from
supercharging and lubricating oil
(B.T. circuit).
An approximate calculation gives the following results, if, for example, the air temperatures through the radiators are as follows: LV radiator: input 30 C, output 500 C (E t 200) HV radiator: input 500 C, output 950 C (A't 450)
If we assume that a number N of H.T. radiators is needed to cool the water in the engine, the number
N 'of B.T. radiators required in a conventional cooling system (i.e. where the circuit
B.T. ensures the cooling of the lubricating oil and of all the cooling of the charge air) will be:
:
0.57Q Null t 0.57 45 N '= N X X = bare X X = 3N N
0.43 Q A t 0.43 20
We therefore see that in a conventional system, the total number of radiators is N + 3N = 4N and that V5 of the LV radiators will be in series on the air with the LV radiators, so that they will work poorly and that the final temperature of 50 C will not be respected.
With a derivative H.T. circuit device in accordance with the invention, such as, for example, that shown in FIG. 1, each B.T. radiator can work in pairs with an H.T. radiator so that: B.T.
can evacuate:
At 20 XQ = Q - O, 31Q
At + A't 65 H. T. radiators can evacuate:
A't 45 xQ = Q = G, 69Q
At + A't 65
As we have seen that N H.T. radiators can evacuate 0.43 Q, in order to evacuate 0.69 Q, a number N "of H.T. radiators such as:
0.69
N "= N = 1.6 N
0.43
We will therefore have 1.6 N H.T. radiators and 1.6 N B.T. radiators, that is to say 3.2 N radiators in all instead of 4 N with the conventional system. The construction savings on the radiators is 2O0 / o and the outlet temperature of 50 C will be respected for B.T.
We see, on the other hand, that the branch circuit will have to evacuate 0.69 Q-0.43 Q = 0.26 Q to balance the 2 H.T. and B.T. circuits.
In the case of the embodiment of FIG. 4, the additional LV circuit 52, which has the function of maintaining the lubricating oil at the suitable temperature (for example 700 C) for the water of this circuit, a temperature which is higher than that of the water of circuit 6 , gives better efficiency to the radiators 20 which can maintain the charge air at a temperature below the temperature of 50 ° C. cited in the above, hence improving the operation of the engine.
The total water flow of the B.T. circuits, that is to say the flow circulating in circuits 6 and 52 will be approximately half of the flow which circulated in circuit 6 of FIG. 1, which facilitates assembly.
These two circuits 6 and 52 can be supplied by a common feeder, the circuits being arranged so that there is no parasitic circulation between these two circuits at different temperature.
In the case of a supercharged engine having only one cooling circuit, for example an engine with a low compression ratio such as those discussed previously, the cooling circuit is limited to the following elements shown in figs. . 2 or 4: a main branch which comprises the pump 12, the pipe 18 and the water jackets of the engine, in which thus passes the entire flow of the pump; a first branch branch which comprises the pipes 14-16 and the radiators 10 in which only a fraction of the pump flow rate passes; a second branch branch, in parallel with the first branch branch, which comprises the pipes 4042 as well as the heat exchanger 38 through which the charge air passes.