La présente invention a pour objet un dispositif de régulation thermiqueThe present invention relates to a thermal regulation device
d'un moteur à combustion interne.an internal combustion engine.
L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de régulation thermique comprenant au moins une première boucle de refroidissement du moteur à combustion interne et une seconde boucle de refroidissement des gaz d'échappement recirculés (EGR). The invention more particularly relates to a thermal control device comprising at least a first cooling loop of the internal combustion engine and a second cooling loop of the recirculated exhaust gas (EGR).
Afin de diminuer la quantité des oxydes d'azote, qui sont des émissions polluantes se formant à hautes températures dans la chambre de combustion du moteur à partir de l'oxygène non utilisé dans la phase de combustion et de l'azote contenus dans l'air admis dans la chambre de combustion, les constructeurs automobiles ont proposé des solutions consistant à faire recirculer les gaz d'échappement. En effet, afin de diminuer la proportion d'oxygène excédentaire qui se combine à hautes températures avec l'azote, il suffit de mélanger à l'air frais admis dans la chambre de combustion, une partie des gaz d'échappement pauvres en oxygène. To reduce the amount of nitrogen oxides, which are pollutant emissions forming at high temperatures in the combustion chamber of the engine from the oxygen not used in the combustion phase and nitrogen contained in the air in the combustion chamber, car manufacturers have proposed solutions to recirculate the exhaust gas. Indeed, in order to reduce the proportion of excess oxygen which combines at high temperatures with nitrogen, it is sufficient to mix with the fresh air admitted into the combustion chamber, part of the oxygen-poor exhaust gas.
Cependant, lors de certains points de fonctionnement du moteur, la température des gaz d'échappement, et par voie de conséquence celle des gaz recirculés, dépasse un certain seuil qui compromet l'efficacité des gaz recirculés dans la chambre de combustion du moteur. However, at certain operating points of the engine, the temperature of the exhaust gas, and consequently that of the recirculated gases, exceeds a certain threshold which compromises the efficiency of the recirculated gases in the combustion chamber of the engine.
C'est pourquoi, il est nécessaire de procéder au refroidissement des gaz recirculés afin de contrôler au mieux la formation d'oxydes d'azote. Therefore, it is necessary to cool the recirculated gases to better control the formation of nitrogen oxides.
Une solution envisagée à cet effet par les constructeurs automobiles est d'implanter, en plus du circuit classique de refroidissement du moteur, une seconde boucle froide comportant notamment un échangeur thermique liquide caloporteur / gaz d'échappement recirculés pour refroidir lesdits gaz recirculés et un échangeur thermique air / liquide caloporteur pour refroidir le liquide caloporteur, ce dernier étant généralement un radiateur situé au niveau de la face avant du moteur. A solution envisaged for this purpose by the car manufacturers is to implement, in addition to the conventional cooling circuit of the engine, a second cold loop including a heat exchanger liquid coolant / exhaust gas recirculated for cooling said recirculated gas and a heat exchanger thermal air / heat transfer liquid for cooling the coolant, the latter being generally a radiator located at the front face of the engine.
Toutefois, l'utilisation d'un radiateur supplémentaire au niveau de la face avant du moteur présente des inconvénients en terme de compacité d'architecture et en terme de coût. However, the use of an additional radiator at the front of the engine has disadvantages in terms of architectural compactness and in terms of cost.
C'est pourquoi l'invention a pour but de proposer un dispositif de régulation thermique d'un moteur à combustion interne palliant tout ou partie des inconvénients mentionnés dans l'art antérieur. This is why the invention aims to provide a thermal control device of an internal combustion engine overcoming all or part of the disadvantages mentioned in the prior art.
Plus précisément l'invention a pour objet un dispositif de régulation thermique d'un moteur à combustion interne, comprenant au moins une première boucle de refroidissement du moteur à combustion interne_dotée d'au moins un échangeur thermique liquide caloporteur / air en amont d'une pompe et en aval de moyens d'alimentation en liquide caloporteur, et une seconde boucle de refroidissement des gaz d'échappement recirculés (EGR) dotée d'au moins une pompe, d'un échangeur thermique EGR / liquide caloporteur et d'un échangeur thermique liquide caloporteur / air, caractérisé en ce que les échangeurs liquide caloporteur / air de chaque boucle forment deux parties d'un échangeur communiquant au moyen d'une vanne pilotée. More specifically, the invention relates to a thermal control device of an internal combustion engine, comprising at least a first cooling loop of the internal combustion engine_dotée at least one liquid heat exchanger heat / air upstream of a pump and downstream of heat-transfer liquid supply means, and a second recirculated exhaust gas cooling loop (EGR) equipped with at least one pump, an EGR heat exchanger / heat-transfer liquid and an exchanger thermal coolant / air, characterized in that the liquid coolant / air exchangers of each loop form two parts of a heat exchanger communicating by means of a controlled valve.
Selon d'autres caractéristiques: L'échangeur est un radiateur. According to other characteristics: The exchanger is a radiator.
Le radiateur comporte une cloison qui sépare les deux échangeurs liquide caloporteur / air. The radiator comprises a partition which separates the two liquid heat exchanger / air exchangers.
La cloison intègre la vanne pilotée. The partition incorporates the pilot valve.
La vanne pilotée est une vanne thermostatique. The pilot valve is a thermostatic valve.
L'invention sera mieux comprise à l'étude de deux modes de réalisation particuliers décrits à titre nullement limitatif et illustrés par les figures 2 et 3. Sur chaque figure, les éléments correspondants portent les mêmes repères. The invention will be better understood in the study of two particular embodiments described by way of non-limiting and illustrated by Figures 2 and 3. In each figure, the corresponding elements bear the same references.
La figure 1 représente une vue schématique d'un dispositif, connu de l'art antérieur, de régulation thermique d'un moteur à combustion interne comportant deux boucles de refroidissement distinctes et non communicantes, destinées pour l'une à refroidir le moteur, et pour l'autre à refroidir les gaz recirculés. FIG. 1 represents a schematic view of a device, known from the prior art, of thermal regulation of an internal combustion engine comprising two distinct and non-communicating cooling loops, intended for one to cool the engine, and for the other to cool the recirculated gases.
La figure 2 représente une vue schématique d'un dispositif de régulation thermique d'un moteur à combustion interne conforme à l'invention suivant une première architecture. Figure 2 shows a schematic view of a thermal control device of an internal combustion engine according to the invention according to a first architecture.
La figure 3 représente une vue schématique d'un dispositif de régulation thermique d'un moteur à combustion interne conforme à l'invention suivant une seconde architecture. Figure 3 shows a schematic view of a thermal control device of an internal combustion engine according to the invention according to a second architecture.
Le moteur 2 à combustion interne représenté sur chacune des figures comprend de manière classique des conduits respectivement d'admission 11 et d'échappement 12. Une dérivation 18 permet de réinjecter une partie des gaz d'échappement issus des conduits d'échappement 12 dans les conduits d'admission 11. Une vanne pilotée 9 permet de contrôler le débit des gaz recirculés. The internal combustion engine 2 shown in each of the figures conventionally comprises respectively intake ducts 11 and exhaust ducts 12. A bypass 18 makes it possible to reinject part of the exhaust gases coming from the exhaust ducts 12 into the ducts. intake ducts 11. A controlled valve 9 makes it possible to control the flow rate of the recirculated gases.
De manière classique et selon la figure 1, une première boucle 13 dédiée au refroidissement du moteur 2 à combustion interne comprend notamment un échangeur thermique 3a liquide caloporteur / air en amont d'une pompe 10 et en aval de moyens 16 d'alimentation en liquide caloporteur. In a conventional manner and according to FIG. 1, a first loop 13 dedicated to the cooling of the internal combustion engine 2 comprises in particular a heat exchanger 3a coolant / air upstream of a pump 10 and downstream of means 16 for supplying liquid coolant.
Avantageusement, les moyens 16 d'alimentation en liquide caloporteur sont un boîtier de sortie d'eau. Advantageously, the heat transfer fluid supply means 16 are a water outlet housing.
Avantageusement le liquide caloporteur est de l'eau additivée d'un antigel, telle que de l'eau glycolée. Advantageously, the coolant is water with antifreeze additive, such as glycol water.
Avantageusement, une vanne thermostatique 7 permet de contrôler 20 le débit d'eau dans la boucle 13. Advantageously, a thermostatic valve 7 makes it possible to control the flow of water in the loop 13.
Avantageusement, l'échangeur 3a est un radiateur traversé par l'eau de la boucle 13, situé sur la face avant du moteur 2. Advantageously, the exchanger 3a is a radiator through which the water of the loop 13, located on the front face of the engine 2, passes.
Ainsi lorsque la température dans le boîtier de sortie d'eau 16, dépasse un certain seuil S1, la vanne thermostatique 7 s'ouvre de 25 manière à ce que l'eau circule dans la boucle 13 pour refroidir le moteur. Thus, when the temperature in the water outlet housing 16 exceeds a certain threshold S1, the thermostatic valve 7 opens so that the water circulates in the loop 13 to cool the motor.
De plus, le radiateur 3a assure le refroidissement de l'eau qui a circulé dans le moteur 2. In addition, the radiator 3a cools the water that has circulated in the engine 2.
De manière classique également et selon la figure 1, une seconde boucle 14 dédiée au refroidissement des gaz d'échappement recirculés (EGR) comprend notamment une pompe 5, un échangeur thermique 4 EGR / liquide caloporteur et un échangeur thermique 3b liquide caloporteur I air. Also conventionally and according to FIG. 1, a second loop 14 dedicated to the cooling of the recirculated exhaust gas (EGR) comprises in particular a pump 5, a heat exchanger 4 EGR / heat transfer liquid and a heat exchanger 3b heat transfer liquid I air.
Avantageusement le liquide caloporteur circulant dans la boucle 14 au moyen de la pompe 5, est de l'eau additivée d'un antigel, telle que de l'eau glycolée. Advantageously, the coolant circulating in the loop 14 by means of the pump 5, is water additive with an antifreeze, such as glycol water.
Avantageusement, l'échangeur 3b est un radiateur traversé par l'eau 5 de la boucle 14, situé sur la face avant du moteur. Advantageously, the exchanger 3b is a radiator through which the water 5 of the loop 14, located on the front face of the engine.
Ainsi, les gaz recirculés sont refroidis dans l'échangeur 4 en couplant thermiquement les gaz recirculés issus de la dérivation 18, avec l'eau circulant dans la boucle 14. Thus, the recirculated gases are cooled in the exchanger 4 by thermally coupling the recirculated gases from the bypass 18, with the water circulating in the loop 14.
De plus, l'eau circulant dans la boucle 14 est à son tour refroidie en 10 traversant le radiateur 3b. In addition, the water circulating in the loop 14 is in turn cooled through the radiator 3b.
Selon l'invention et tel que représentés sur les figures 2 et 3, les échangeurs 3a, 3b forment deux parties d'un échangeur 3 séparées par une cloison 20 et communiquant au moyen d'une vanne pilotée 19. According to the invention and as represented in FIGS. 2 and 3, the exchangers 3a, 3b form two parts of an exchanger 3 separated by a partition 20 and communicating by means of a controlled valve 19.
Avantageusement, l'échangeur 3 est un radiateur à eau. Ce peut être indifféremment un radiateur scindé au moyen de la cloison 20 dans la largeur tel que représenté sur la figure 2 ou dans l'épaisseur tel que représenté sur la figure 3. Advantageously, the exchanger 3 is a water radiator. It can be indifferently a split radiator by means of the partition 20 in the width as shown in Figure 2 or in the thickness as shown in Figure 3.
Avantageusement, dans le cas d'un radiateur à eau scindé dans l'épaisseur, la cloison 20 forme un angle droit de manière à ce que les entrées et les sorties 21a, 21b des boucles 13, 14, se situent du même côté. Préférentiellement, les embouts des entrées et des sorties 21a, 21b des boucles 13, 14, sont orientés du côté du moteur et non vers l'extérieur du véhicule, et ce, pour des raisons non seulement techniques mais aussi sécuritaires vis à vis des situations de choc frontal. Advantageously, in the case of a water radiator split into the thickness, the partition 20 forms a right angle so that the inputs and the outputs 21a, 21b of the loops 13, 14, are on the same side. Preferably, the ends of the inlets and outlets 21a, 21b of the loops 13, 14 are oriented on the engine side and not towards the outside of the vehicle, and this, for reasons that are not only technical but also safe with respect to the situations frontal shock.
Avantageusement, la vanne pilotée 19 est une vanne thermostatique. Advantageously, the pilot valve 19 is a thermostatic valve.
Le dispositif 1 comporte en outre un clapet anti-retour 6, qui permet de limiter la circulation à contre-sens du liquide caloporteur issu de la boucle 13 via la dérivation 20b. Ce même clapet peut comporter en outre une petite ouverture destinée à permettre la circulation à contre-sens du liquide caloporteur suivant un faible débit. The device 1 further comprises a non-return valve 6, which makes it possible to limit the counter-flow circulation of the coolant liquid coming from the loop 13 via the bypass 20b. This same valve may further comprise a small opening intended to allow the counter-directional circulation of the coolant at a low flow rate.
Le dispositif 1 comporte en outre une troisième boucle de refroidissement 15 raccordée au moteur 2 entre le boîtier 16 de sortie d'eau glycolée et la pompe 10. La troisième boucle 15 contient par exemple un aérotherme 17 couplant thermiquement le liquide caloporteur avec de l'air destiné à réchauffer l'habitacle. The device 1 further comprises a third cooling loop 15 connected to the engine 2 between the brine outlet housing 16 and the pump 10. The third loop 15 contains, for example, a heater 17 thermally coupling the coolant with heat transfer fluid. air intended to warm the cabin.
Le dispositif 1 selon l'invention admet deux configurations de fonctionnement. The device 1 according to the invention has two operating configurations.
Suivant une première configuration de fonctionnement, quand le moteur 2 ne nécessite pas un refroidissement supérieur à la capacité de l'échangeur 3a, c'est à dire quand la température dans le boîtier de sortie d'eau 16 est inférieure à un seuil S, l'eau circule dans la boucle 13 si la vanne thermostatique 7 est ouverte. Parallèlement, la boucle 14 fonctionne de manière à refroidir les EGR. Ainsi les boucles 13, 14 admettent une configuration de fonctionnement parallèle qui permet de conserver une température dans la boucle 14 inférieure à celle dans la boucle 13. De ce fait, on préserve la fonction de l'échangeur thermique 4. According to a first operating configuration, when the engine 2 does not require a cooling greater than the capacity of the exchanger 3a, that is to say when the temperature in the water outlet housing 16 is lower than a threshold S, the water circulates in the loop 13 if the thermostatic valve 7 is open. In parallel, the loop 14 operates to cool the EGR. Thus the loops 13, 14 admit a parallel operating configuration which makes it possible to maintain a temperature in the loop 14 lower than that in the loop 13. As a result, the function of the heat exchanger 4 is preserved.
Suivant une seconde configuration de fonctionnement, lorsque la température dans la boucle 13 dépasse le seuil S, c'est à dire lorsque le moteur 2 nécessite un refroidissement supérieur, la vanne 19, de préférence thermostatique, s'ouvre de manière à ce qu'une partie de l'eau issue de la boucle 13 puisse circuler via la vanne 19 dans l'échangeur 3b. According to a second operating configuration, when the temperature in the loop 13 exceeds the threshold S, that is to say when the engine 2 requires a higher cooling, the valve 19, preferably thermostatic, opens so that a part of the water coming from the loop 13 can circulate via the valve 19 in the exchanger 3b.
De ce fait, cette configuration permet d'augmenter la capacité de l'échangeur 3a. As a result, this configuration makes it possible to increase the capacity of the exchanger 3a.
En définitive, l'invention a pour intérêt de permettre la régulation thermique d'un moteur à combustion interne et de ses EGR, grâce à un seul échangeur thermique 3, aisément intégrable au niveau de l'architecture du moteur de par sa compacité, et qui permet de refroidir de manière modulable le liquide caloporteur issu de la boucle du refroidissement du moteur. Finally, the invention has the advantage of allowing the thermal regulation of an internal combustion engine and its EGR, thanks to a single heat exchanger 3, easily integrable in the architecture of the engine by its compactness, and which makes it possible to cool in a flexible manner the coolant liquid coming from the cooling loop of the engine.
Suivant une variante de réalisation, le dispositif 1 peut ne pas comporter le clapet anti-retour 6, qui permet de limiter la circulation à contre-sens du liquide caloporteur issu de la boucle 13 via la dérivation 20b. According to an alternative embodiment, the device 1 may not include the non-return valve 6, which makes it possible to limit the counter-flow circulation of the coolant liquid coming from the loop 13 via the bypass 20b.
Suivant une autre variante de réalisation, le dispositif 1 peut ne pas comporter la troisième boucle de refroidissement 15 raccordée au moteur 2 entre le boîtier 16 de sortie d'eau glycolée et la pompe 10. According to another variant embodiment, the device 1 may not comprise the third cooling loop 15 connected to the motor 2 between the brine outlet housing 16 and the pump 10.
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