FR2913374A1

FR2913374A1 - Circuit de refroidissement d'un vehicule automobile, reservoir de degazage et vehicule automobile correspondants

Info

Publication number: FR2913374A1
Application number: FR0701691A
Authority: FR
Inventors: Dominique Vaginet
Original assignee: ITW Bailly Comte SAS
Current assignee: ITW Bailly Comte SAS
Priority date: 2007-03-08
Filing date: 2007-03-08
Publication date: 2008-09-12
Anticipated expiration: 2027-03-08
Also published as: FR2913374B1; WO2008107788A1

Abstract

Ce circuit de refroidissement comprend une branche principale (BP) circulant au voisinage de l'habitacle (8) du véhicule, au moins une branche secondaire (BS1-BS3), et au moins un organe de régulation de débit, propre à faire varier le débit de liquide circulant dans le circuit en fonction de la température de ce liquide.Chaque organe de régulation de débit, qui comprend un élément mobile réalisé en un alliage à mémoire de forme, est propre à assurer, dans au moins une branche secondaire, une première valeur de débit de fluide pour une première gamme de température, ainsi qu'une seconde valeur de débit, supérieure à la première valeur de débit, pour une seconde gamme de température, plus élevée que la première gamme de température.

Description

CIRCUIT DE REFROIDISSEMENT D'UN VEHICULE AUTOMOBILE, RESERVOIR DE DEGAZAGE

ET VEHICULE AUTOMOBILE CORRESPONDANTS

La présente invention concerne un circuit de refroidissement pour véhicule automobile, un réservoir de dégazage appartenant à un tel circuit de refroidissement, ainsi qu'un véhicule automobile équipé d'un tel circuit de refroidissement. De façon classique, un circuit de refroidissement comprend différentes conduites, encore dénommées durites, qui s'étendent à partir du moteur et de la pompe à eau du véhicule, en définissant différentes branches.

On retrouve ainsi tout d'abord une première branche, dénommée principale dans le cadre de l'invention, qui s'étend au voisinage de l'habitacle, afin d'assurer le chauffage de celui-ci. Le circuit de refroidissement forme également différentes branches, dénommées secondaires dans le cadre de l'invention. On retrouve entre autres une branche dérivée de la branche principale à partir du thermostat, qui s'étend vers le radiateur, une autre branche reliant le radiateur et le réservoir de dégazage, ainsi qu'une branche supplémentaire mettant en relation le thermostat et ce réservoir de dégazage. Lors du démarrage du véhicule, le liquide s'écoulant dans le circuit de refroidissement doit être réchauffé, en particulier afin de porter l'habitacle à une température appropriée. Cette opération s'accompagne bien évidemment d'une consommation importante de carburant. Ceci étant précisé, l'invention vise à proposer un circuit de refroidissement qui permet une réduction de la consommation du véhicule, lors de cette phase de démarrage, par comparaison avec les solutions habituelles mises en oeuvre dans l'état de la technique. A cet effet, elle a pour objet un circuit de refroidissement pourvu d'au moins un organe de régulation de débit, propre à faire varier le débit de liquide circulant dans le circuit en fonction de la température de ce liquide, chaque organe de régulation de débit comprenant un élément mobile, dont la dimension principale est variable en fonction de la température, cet élément mobile étant réalisé en un alliage à mémoire de forme, le ou chaque organe de régulation de débit étant propre à assurer, dans au moins une branche secondaire, une première valeur de débit de liquide pour une première gamme de température, ainsi qu'une seconde valeur de débit, qui est supérieure à la première valeur de débit, pour une seconde gamme de température, plus élevée que la première gamme de température. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - il est prévu un organe de régulation de débit dans une 10 tubulure appartenant à un réservoir de dégazage mis en communication avec au moins une branche secondaire ; - il est prévu un organe de régulation de débit dans au moins une conduite appartenant à une branche secondaire ; - il est prévu un organe de régulation de débit dans une 15 dérivation autorisant l'écoulement de liquide d'une branche secondaire vers la branche principale ; - l'élément mobile en alliage à mémoire de forme présente une première extrémité solidaire d'une paroi d'écoulement du liquide, ainsi qu'une seconde extrémité dont la position est susceptible de varier par 20 rapport à cette première extrémité, cette seconde extrémité supportant un organe massif propre à coopérer avec deux zones adjacentes, de sections transversales différentes, situées de part et d'autre d'un épaulement formé par ladite paroi ; - l'élément mobile présente une première longueur dans la 25 première gamme de température, la longueur de cet élément mobile augmentant jusqu'à une seconde longueur lors du passage de cette première gamme de température à ladite seconde gamme de température, située au-dessus d'une température prédéterminée ; - la température prédéterminée est comprise entre 50 et 90 C, 30 notamment voisine de 70 C ; - le rapport entre la première longueur et la seconde longueur est compris entre 1,03 et 1,06, de préférence voisin de 1,05 ; - l'organe massif définit, avec ladite paroi, une première section de passage pour la première gamme de température, qui est nettement inférieure à une seconde section de passage de liquide, définie par l'organe massif et ladite paroi dans la seconde gamme de température ; - l'organe massif définit, avec ladite paroi, une première section de passage pour la première gamme de température qui est nettement supérieure à une seconde section de passage de liquide, définie par l'organe massif et ladite paroi dans la seconde gamme de température. L'invention a également pour objet un réservoir de dégazage appartenant à un circuit de refroidissement tel que défini ci-dessus, ce réservoir de dégazage étant pourvu d'une tubulure destinée à être raccordée à au moins une branche secondaire du circuit de refroidissement, cette tubulure étant pourvue d'au moins un organe de régulation de débit, propre à faire varier le débit de liquide circulant dans cette tubulure en fonction de la température de ce liquide, chaque organe de régulation de débit comprenant un élément mobile, dont la dimension principale est variable en fonction de la température, cet élément mobile étant réalisé en un alliage à mémoire de forme, le ou chaque organe de régulation de débit étant propre à assurer, dans la tubulure, une première valeur de débit de liquide pour une première gamme de température, ainsi qu'une seconde valeur de débit, qui est supérieure à la première valeur de débit, pour une seconde gamme de température, plus élevée que la première gamme de température. L'invention a enfin pour objet un véhicule automobile pourvu d'un circuit de refroidissement tel que défini ci-dessus. L'invention va être décrite ci-après, en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique, illustrant un circuit de refroidissement pour véhicule automobile, qui est conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale, illustrant un réservoir de dégazage de ce circuit de refroidissement ; - la figure 3 est un graphe illustrant les variations de longueur en fonction de la température d'un fil à mémoire de forme équipant ce réservoir de dégazage ; - les figures 4 et 5 sont des vues en coupe longitudinale, à plus grande échelle, illustrant les deux positions d'un organe de régulation de débit équipé de ce fil à mémoire de forme, dans le réservoir de dégazage de la figure 2 ; - les figures 6 et 7 sont des vues en coupe longitudinale, illustrant deux positions d'un organe de régulation de débit conforme à une première variante de réalisation de l'invention ; et - les figures 8 et 9 sont des vues en coupe longitudinale, illustrant deux positions d'un organe de régulation de débit conforme à une variante supplémentaire de l'invention. La figure 1 illustre un circuit de refroidissement conforme à l'invention, qui est représenté de manière schématique. On retrouve le moteur 2 de ce véhicule, sa pompe à eau 4, ainsi que le thermostat 6 qui lui est associé. Ce circuit de refroidissement comprend différentes conduites, ou durites, qui définissent de manière classique plusieurs branches. On retrouve ainsi une première branche, dite principale BP, qui s'étend depuis le thermostat 6 vers le chauffage de l'habitacle 8, avant d'être renvoyée vers la pompe 4. On retrouve également plusieurs branches, dites secondaires, à savoir tout d'abord une première branche secondaire BS1 qui s'étend du thermostat 6 vers le radiateur 10, avant d'être renvoyée vers la pompe à eau 4.

Une seconde branche secondaire BS2 s'étend à partir de la branche BS1, immédiatement en aval du radiateur 10. Cette branche BS2 est mise en communication avec un réservoir de dégazage 12, puis avec la pompe à eau 4. Enfin, une branche secondaire BS3 relie le thermostat 6 à ce réservoir de dégazage 12.

Les différents organes mécaniques listés ci-dessus sont de type connu en soi, de sorte qu'ils ont été décrits succinctement dans ce qui précède.

La figure 2 illustre de manière plus précise le réservoir de dégazage 12, qui comprend de manière habituelle un corps 14, définissant un volume intérieur V dont l'accès est assuré par un orifice 16. Une conduite 18, appartenant à la branche BS3, est mise en communication avec une tubulure 20 du réservoir 12, qui débouche elle-même dans une conduite 22 appartenant à la branche secondaire BS2. Cette tubulure 20, qui s'étend de manière verticale, est associée à un organe de régulation de débit 24, qui comprend un fil 26 réalisé en un alliage à mémoire de forme. Un tel alliage, dont la composition est classique, comprend par exemple du nickel et du titane. La première extrémité 261 du fil est solidaire des parois de la tubulure 20, alors que son extrémité opposée 262 supporte un organe massif 28 formant clapet. Cet organe, qui est réalisé par exemple sous forme d'un cône, est propre à coopérer avec un épaulement 30 de la tubulure 22. On notera que la section transversale de cet épaulement augmente vers l'aval, en l'occurrence vers le bas sur la figure 2. Les caractéristiques du fil 26 réalisé en alliage à mémoire de forme sont rappelées en référence à la figure 3, qui illustre les variations de la longueur I de ce fil en fonction de la température T.

Ainsi, à une température basse correspondant à un moteur froid, ce fil présente une première longueur, notée Il. Puis, lorsque la température augmente, la longueur de ce fil est tout d'abord sensiblement invariante, avant d'augmenter brutalement lorsque la température passe au-dessus d'une première valeur caractéristique, notée TI. La longueur de ce fil affecte alors une valeur 12, nettement supérieure à celle Il évoquée ci-dessus, puis se stabilise à cette valeur 12 si la température continue d'augmenter. Les variations de longueur du fil, lors de la montée en température, sont illustrées sur la courbe pleine I. On suppose désormais que la température diminue, à partir d'une valeur supérieure à celle TI évoquée ci-dessus. Dans ces conditions, la longueur du fil est sensiblement invariante, jusqu'à ce que la température atteigne une valeur T2, qui est inférieure à celle TI, valeur T2 pour laquelle la longueur du fil diminue brutalement pour atteindre à nouveau la valeur initiale Il. Une baisse subséquente de la température n'induit ensuite pas de variation substantielle de la longueur du fil. Les variations de longueur de ce dernier lors de la descente en température sont matérialisées par la courbe pointillée Il.

A titre d'exemple non limitatif, TI est comprise entre 50 et 90 C, notamment voisine de 70 C, alors que T2 est comprise entre 30 et 70 C, notamment voisine de 50 C. De plus, le rapport 12/11 est par exemple compris entre 1,03 et 1,06, notamment voisin de 1,05. L'utilisation du réservoir de dégazage, dont la structure a été décrite à la figure 2, va maintenant être explicitée dans ce qui suit en référence aux figures 4 et 5. Comme le montrent ces figures, l'épaulement 30 est délimité par deux zones 32 et 34 de la tubulure 20, dont les sections transversales sont notées d et D. La section transversale du cône 28 est à peine inférieure au diamètre d, alors qu'elle est nettement inférieure à celui D. On suppose tout d'abord que le moteur est froid, à savoir que la température du liquide présent dans la tubulure 20 est inférieure à la première température caractéristique TI du fil 26. Ce fil présente ainsi la longueur Il, de sorte que le cône 28 se trouve en regard de la partie étroite 32, délimitant ainsi un passage annulaire PI, de faible dimension transversale (voir figure 4). Dans ces conditions, le débit D, auquel peut s'écouler le liquide est relativement faible. Puis, au fur et à mesure de la marche du véhicule, la température du moteur augmente, ce qui induit un réchauffement correspondant du liquide présent dans le circuit de refroidissement. Lorsque cette température devient supérieure à la valeur TI, la longueur du fil 26 augmente, de sa valeur initiale Il jusqu'à la valeur supérieure 12. Par conséquent, le cône 28 définit désormais, avec la zone large 34, un passage annulaire P2, de dimension transversale nettement supérieure à celle du passage initial PI.

On conçoit ainsi que le débit D2 auquel le liquide peut s'écouler est nettement supérieur à celui DI évoqué ci-dessus. Par conséquent, l'organe 24 assure une régulation du débit à savoir que, pour une première gamme de température relativement basse, le liquide s'écoule à un débit relativement faible dans la tubulure 20 et, par conséquent, dans les conduites 18 et 22. En revanche, pour une gamme de température plus élevée, ce débit de liquide dans les conduites 18 et 22, ainsi que dans la tubulure 20, est nettement plus élevée.

Les figures 6 et 7 illustrent une variante de réalisation de l'invention, qui peut être cumulative ou alternative par rapport à celle des figures 2, 4 et 5. Un organe de régulation de débit 124, analogue à celui 24 décrit ci-dessus, est placé à l'intérieur d'une durite appartenant à l'une ou l'autre des branches secondaires. Dans l'exemple illustré, on suppose que cet organe 124 est implanté dans une durite 36 équipant la branche BS1. Cette durite définit un épaulement 38, dont la section augmente vers l'aval. De manière analogue à ce qui a été décrit précédemment, l'organe 124 est propre à adopter deux positions en fonction de la température du liquide s'écoulant dans la durite 36. Ainsi, en référence à la figure 6, lorsque la température présente une valeur relativement faible, en particulier inférieure à TI, le fil 126 à mémoire de forme affecte une longueur réduite, de sorte que le cône 128 se trouve en regard de la partie étroite de l'épaulement 38. Le débit autorisé au liquide est par conséquent relativement faible. En revanche, lorsque la température devient supérieure à TI, le fil 126 s'allonge, de sorte que le cône 128 est désormais en regard de la partie plus large de l'épaulement 38. Le débit du liquide s'écoulant dans la durite 36 est ainsi substantiellement augmenté.

Les figures 8 et 9 illustrent une variante supplémentaire de l'invention, qui peut être cumulative ou alternative par rapport à l'un ou l'autre des deux modes de réalisation précédents. Dans cette troisième variante, on relie la conduite 18, appartenant à la boucle secondaire BS3, et la conduite 40 appartenant à la boucle principale BP, par l'intermédiaire d'une dérivation 42 (ou by-pass ). Cette dérivation 42 est propre à autoriser la circulation du fluide, dans un seul sens, uniquement depuis la conduite 18 vers la conduite 40.

Cette dérivation 42 est pourvue d'un épaulement 44, dont la section diminue vers l'aval, à savoir en direction de la conduite 40 de la boucle principale. On retrouve par ailleurs un organe de régulation de débit 224, analogue à ceux 24 et 124 des figures précédentes, dans lequel le cône est remplacé par une bille 228. Le fil 226 et la bille 228 sont par conséquent susceptibles d'adopter deux positions, en fonction de la température du liquide. Ainsi, à basse température (figure 8), le fil présente une longueur réduite de sorte que la bille 228 se trouve en regard de la partie la plus large de l'épaulement 44, ce qui autorise un débit important de liquide, circulant depuis la branche secondaire BS3 vers la branche principale BP. En d'autres termes, le débit de fluide s'écoulant dans la branche BS3, en aval de la dérivation 42, est fortement réduit. En revanche, pour une température plus haute (figure 9), le fil 226 s'allonge, de sorte que la bille 228 se trouve désormais en regard de la partie étroite de l'épaulement 44. Ceci induit donc une diminution du débit de liquide s'écoulant en direction de la branche principale BP. Par conséquent, le débit de fluide s'écoulant dans la branche BS3, en aval de la dérivation 42, est relativement peu réduit.

Dans les différents modes de réalisation décrits ci-dessus, le circuit de refroidissement est équipé d'au moins un organe de régulation de débit 24, 124 ou 224 susceptible d'adopter deux positions en fonction de la température. A basse température, cet organe de régulation de débit forme une restriction dans les premier et second modes de réalisation, ou bien définit une zone de plus large section dans le troisième mode de réalisation. En revanche, à plus haute température, cet organe de régulation de débit définit une zone de passage plus importante dans les premier et second modes de réalisation, ou bien forme une restriction dans le troisième mode de réalisation.

Par conséquent, conformément à l'invention, le débit de liquide dans au moins une branche secondaire est inférieur, à basse température, à celui prévalant pour une gamme de température plus élevée. Par ailleurs, quelle que soit la gamme de température, le débit est sensiblement constant dans la branche principale. L'invention utilise sensiblement la même quantité d'énergie pour le chauffage du liquide présent dans le circuit de refroidissement, par comparaison avec l'art antérieur. Cependant, on notera que, dans l'état de la technique, cette énergie est répartie de manière sensiblement homogène pour le chauffage de la branche principale, ainsi que des différentes branches secondaires. En revanche, selon l'invention, une majeure partie de cette énergie est utilisée dans un premier temps pour le chauffage du liquide présent dans la branche principale, étant donné que le débit est bien inférieur dans les branches secondaires. Dans ces conditions, grâce à la mise en oeuvre de l'invention, le moteur du véhicule a tendance à monter en température de manière beaucoup plus rapide que dans l'état de la technique. Ceci s'accompagne d'un chauffage également plus rapide de l'huile du moteur, ce qui permet de diminuer le temps de brassage initial de l'huile froide. Par conséquent, le rendement du moteur se trouve amélioré par rapport à l'art antérieur, de sorte que la consommation est réduite. On notera en outre que l'utilisation d'un fil à mémoire de forme est avantageuse, en termes de simplicité et de fiabilité de fonctionnement, ainsi qu'en termes économiques. Par ailleurs, un tel fil permet, lors de la montée en température, le retour du débit de liquide dans les branches secondaires à une valeur habituelle.25

Claims

REVENDICATIONS

1. Circuit de refroidissement pour véhicule automobile, comprenant différentes branches s'étendant à partir du moteur de ce véhicule, à savoir 5 une branche principale (BP) circulant au voisinage de l'habitacle (8) du véhicule, ainsi qu'au moins une branche secondaire (BS1-BS3), caractérisé en ce que ce circuit de refroidissement est pourvu d'au moins un organe de régulation de débit (24 ; 124 ; 224), propre à faire varier le débit de liquide circulant dans le circuit en fonction de la température de ce 10 liquide, chaque organe de régulation de débit comprenant un élément mobile (26 ; 126 ; 226), dont la dimension principale (I) est variable en fonction de la température, cet élément mobile étant réalisé en un alliage à mémoire de forme, le ou chaque organe de régulation de débit étant propre à assurer, dans au moins une branche secondaire, une première valeur (DI) 15 de débit de liquide pour une première gamme de température, ainsi qu'une seconde valeur de débit (D2), qui est supérieure à la première valeur de débit (D1), pour une seconde gamme de température, plus élevée que la première gamme de température.

2. Circuit de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé en 20 ce qu'il est prévu un organe de régulation de débit (24) dans une tubulure (20) appartenant à un réservoir de dégazage (12) mis en communication avec au moins une branche secondaire.

3. Circuit de refroidissement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est prévu un organe de régulation de débit (124) dans au moins 25 une conduite (36) appartenant à une branche secondaire (BS1).

4. Circuit de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu un organe de régulation de débit (224) dans une dérivation (42) autorisant l'écoulement de liquide d'une branche secondaire (BS3) vers la branche principale (BP). 30

5. Circuit de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément mobile (26 ; 126 ; 226) en alliage à mémoire de forme présente une première extrémité (261) solidaire d'une paroi d'écoulement du liquide, ainsi qu'une secondeextrémité (262) dont la position est susceptible de varier par rapport à cette première extrémité, cette seconde extrémité supportant un organe massif (28) propre à coopérer avec deux zones adjacentes (32, 34), de sections transversales différentes, situées de part et d'autre d'un épaulement (30 38 ; 44) formé par ladite paroi.

6. Circuit de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément mobile (26 ; 126 ; 226) présente une première longueur (II) dans la première gamme de température, la longueur de cet élément mobile augmentant jusqu'à une seconde longueur (12) lors du passage de cette première gamme de température à ladite seconde gamme de température, située au-dessus d'une température prédéterminée (TI).

7. Circuit de refroidissement selon la revendication 6, caractérisé en ce que la température prédéterminée (TI) est comprise entre 50 et 90 C, 15 notamment voisine de 70 C.

8. Circuit de refroidissement selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le rapport entre la seconde longueur (12) et la première longueur (l,) est compris entre 1,03 et 1,06, de préférence voisin de 1,05.

9. Circuit de refroidissement selon la revendication 2 ou 3, prise en 20 combinaison avec la revendication 5, caractérisé en ce que l'organe massif (28 ; 128) définit, avec ladite paroi, une première section de passage (PI) pour la première gamme de température, qui est nettement inférieure à une seconde section de passage (P2) de liquide, définie par l'organe massif et ladite paroi dans la seconde gamme de température. 25

10. Circuit de refroidissement selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que l'organe massif (228) définit, avec ladite paroi, une première section de passage pour la première gamme de température qui est nettement supérieure à une seconde section de passage de liquide, définie par l'organe massif et ladite paroi dans la seconde gamme de 30 température.

11. Réservoir de dégazage appartenant à un circuit de refroidissement conforme à la revendication 2, ce réservoir de dégazage (12) étant pourvu d'une tubulure (20) destinée à être raccordée à au moinsune branche secondaire (BS2, E3S3) du circuit de refroidissement, cette tubulure étant pourvue d'au moins un organe de régulation de débit (24), propre à faire varier le débit de liquide circulant dans cette tubulure en fonction de la température de ce liquide, chaque organe de régulation de débit comprenant un élément mobile (26), dont la dimension principale est variable en fonction de la température, cet élément mobile étant réalisé en un alliage à mémoire de forme, le ou chaque organe de régulation de débit étant propre à assurer, dans la tubulure (20), une première valeur (DI) de débit de liquide pour une première gamme de température, ainsi qu'une seconde valeur de débit (D2), qui est supérieure à la première valeur de débit (D1), pour une seconde gamme de température, plus élevée que la première gamme de température.

12. Véhicule automobile pourvu d'un circuit de refroidissement conforme à l'une des revendications 1 à 10.15