FR2914960A1 - Dispositif de rechauffage pour moteur thermique et vehicule automobile comportant un tel dispositif - Google Patents

Abstract

La présente invention a principalement pour objet un dispositif de réchauffage d'un moteur thermique d'un véhicule automobile comportant des moyens de transfert des calories d'au moins un composant (10) dudit véhicule apte à être échauffé par un rayonnement solaire à un liquide destiné à circuler dans le moteur pour le réchauffer. Les moyens de transfert comportent par exemple au moins un caloduc (8) dont une partie chaude (8.1) est disposée au niveau d'un tableau de bord (10) et une partie froide (8.2) plonge dans le liquide destiné à circuler dans le moteur (30) pour le réchauffer.

Description

DISPOSITIF DE RECHAUFFAGE POUR MOTEUR THERMIQUE ET VEHICULE AUTOMOBILE

COMPORTANT UN TEL DISPOSITIF DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTÉRIEUR La présente invention se rapporte principalement à un dispositif de réchauffage pour moteur thermique, notamment un moteur à combustion interne pour véhicule automobile et un véhicule automobile comportant un tel dispositif de réchauffage. Lors d'un démarrage d'un moteur thermique après un arrêt prolongé, celui-ci émet une quantité de particules polluantes très importante comparativement à celle émise lors d'un démarrage lorsque le moteur est chaud. De même, la consommation d'un moteur thermique froid est très supérieure à celle d'un moteur thermique chaud. Un moteur à 20 C a une consommation supérieure de 50 % à celle d'un moteur thermique à une 20 température de 90 C. Il est alors souhaitable d'avoir un moteur thermique dont la température est maintenue élevée au moins juste avant le démarrage afin que la consommation de carburant et l'émission de particules polluantes 25 soient réduites. Le document FR 2 736 687 propose, à l'arrêt du moteur thermique, de stocker le liquide de refroidissement du circuit de refroidissement dans un réservoir de stockage calorifugé pendant tout le temps 30 de l'arrêt du moteur thermique, puis, juste avant le redémarrage, de réintroduire ce liquide dans le circuit de refroidissement afin de réchauffer le moteur. L'utilisation d'un réservoir calorifugé permet de maintenir le liquide de refroidissement à une température élevée, ou pour le moins de réduire la baisse de température de ce liquide de refroidissement. Ce dispositif ne permet pas de maintenir la température sur une longue période. Il ne peut, par ailleurs, pas participer au refroidissement dans les phases de fortes charges thermiques. En outre, il ne participe pas à l'amélioration du confort thermique d'accueil dans l'habitacle. C'est par conséquent le but de la présente invention d'offrir un dispositif de réchauffage du 15 moteur thermique de conception simple. C'est également un but supplémentaire de la présente invention d'offrir un dispositif de réchauffage du moteur thermique, qui puisse servir également de dispositif de refroidissement de 20 l'habitacle. EXPOSÉ DE L'INVENTION Le but précédemment énoncé est atteint par un dispositif de réchauffage destiné à utiliser le réchauffement de certaines parties du véhicule 25 automobile par le rayonnement solaire afin d'échauffer un liquide destiné à réchauffer lui-même le moteur thermique. Ce dispositif est donc particulièrement simple et utilise l'énergie solaire naturellement disponible pour réchauffer le liquide, sans consommer d'énergie électrique. Dans un mode particulier de réalisation, on utilise un caloduc pour transférer la chaleur d'une partie du véhicule réchauffé par les rayons solaires au moteur. Ainsi le transfert de chaleur se fait de manière naturelle. Une partie chaude du caloduc peut se trouver dans un tableau de bord, la captation des calories du tableau de bord participant avantageusement au refroidissement de l'habitacle du véhicule automobile, lorsque le moteur est à l'arrêt et que le système de climatisation ne fonctionne pas. Dans un autre mode de réalisation, on prévoit de chauffer directement le liquide destinée à réchauffer le moteur en le faisant circuler dans les parties du véhicule automobile échauffées par le rayonnement solaire et dans le moteur ou un réservoir associé de stockage, cette circulation de liquide étant obtenue par une pompe hydraulique. Le moteur d'entraînement de cette pompe hydraulique peut être alimenté par des capteurs solaires disposés également sur les éléments recevant le rayonnement solaire. Le liquide peut être échauffé dans le toit de l'habitacle avant d'être transféré vers le réservoir. Il participe alors également au rafraîchissement du véhicule automobile. La présente invention a alors principalement pour objet un dispositif de réchauffage d'un moteur thermique d'un véhicule automobile comportant des moyens de transfert des calories d'au moins un composant dudit véhicule, apte à être échauffé par un rayonnement solaire, à un liquide destiné à circuler dans le moteur pour le réchauffer, avant et/ou pendant le démarrage du moteur thermique.

Dans un premier mode de réalisation, les moyens de transfert comportent au moins un caloduc dont une partie chaude est disposée au niveau dudit au moins un composant et dont une partie froide plonge dans le liquide destiné à circuler dans le moteur pour le réchauffer. Dans un exemple du premier mode de réalisation, la partie chaude dudit caloduc est intégrée, par exemple par moulage, dans un tableau de bord du véhicule automobile.

Dans un autre exemple du premier mode de réalisation, la partie chaude dudit caloduc plonge dans un liquide confiné dans un espace prévu sous un capot moteur, ou sous un pavillon, ou chauffe directement une huile de lubrification dudit moteur.

Dans un deuxième mode de réalisation, le liquide destiné à circuler dans le moteur pour le réchauffer circule également au niveau dudit au moins un composant dudit véhicule pour capter directement les calories.

Ledit au moins un composant peut alors être un capot moteur dudit véhicule automobile et/ou un toit dudit véhicule automobile, des canalisations entre ledit au moins un composant et le moteur pour permettre la circulation du liquide étant prévues, lesdites canalisations et le liquide formant les moyens de transfert de calories.

Le liquide circulant dans ledit au moins un composant est, par exemple sous la forme d'une lame ou sous la forme de canaux distincts. Le liquide destiné à circuler dans le moteur pour le réchauffer peut être contenu dans un réservoir dans lequel il est réchauffé ou peut circuler en permanence dans le moteur. Le réservoir est avantageusement un réservoir adiabatique pour diminuer la perte de chaleur avant le réchauffage effectif du moteur. Le dispositif de réchauffage peut comporter une pompe hydraulique électrique permettant la circulation du liquide entre les composants dudit véhicule chauffé par le rayonnement solaire et le réservoir ou le moteur thermique. De manière avantageuse, la pompe hydraulique électrique est alimentée au moyen de capteurs solaires répartis sur des zones du véhicule automobiles aptes à être soumises au rayonnement solaire, ce qui évite d'utiliser la batterie destinée au démarrage du moteur. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre et des dessins 25 en annexe sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un véhicule automobile comportant un dispositif de réchauffage du moteur selon un premier exemple du premier mode de réalisation de la présente 30 invention, - la figure 2 est une vue en coupe schématique longitudinale d'un véhicule automobile comportant un deuxième exemple du premier mode de réalisation d'un dispositif de réchauffage selon la présente invention, - la figure 3 est une vue en coupe schématique longitudinale d'une variante de réalisation du dispositif de réchauffage pouvant s'appliquer au dispositif des figures 1 et 2, - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale schématique d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de réchauffage selon la présente invention, - la figure 5 est une représentation schématique d'un circuit de circulation de liquide dans le moteur thermique pour mettre en oeuvre le dispositif de réchauffage selon la présente invention, - la figure 6 est une vue en coupe schématique d'un véhicule automobile comportant un dispositif de réchauffage du moteur selon la présente invention comportant un caloduc disposé sous le pavillon de toit, - la figure 7 est une vue en coupe schématique d'un véhicule automobile comportant une variante du dispositif de réchauffage du moteur selon la présente invention réchauffant directement le moteur. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Sur la figure 1, on peut voir un premier exemple d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de réchauffage 2 selon l'invention pour moteur thermique (non représenté) pour véhicule automobile 4. Le dispositif de réchauffage 2 de la figure 1 est destiné à réchauffer un liquide contenu dans un réservoir 6, ledit réservoir 6 étant raccordé hydrauliquement avec le moteur thermique, le liquide chauffé par le dispositif de réchauffage 2, réchauffe le moteur thermique par circulation du liquide dans le carter du moteur. La circulation entre le réservoir et le moteur sera décrite dans la suite de la description en relation avec la figure 5. Selon ce premier exemple de réalisation, le dispositif de réchauffage 2 comporte un caloduc 8 destiné à transférer les calories générées par l'échauffement d'un tableau de bord 10 du véhicule automobile vers le réservoir 6. Le tableau de bord 10 est fixé sur un tablier 11 séparant l'habitacle 13 d'un compartiment moteur 15.

Le caloduc 8 peut être de type classique, c'est-à-dire qu'il comporte un tube rempli partiellement par un liquide et sa vapeur, une partie chaude et une partie froide, la chaleur étant transférée de la partie chaude à la partie froide par vaporisation de la phase liquide dans la partie chaude et condensation de la vapeur dans la partie froide. Selon la présente invention, le caloduc 8 est intégré directement dans le tableau de bord 10 lors du moulage de celui-ci.

De manière avantageuse, le caloduc comporte des ailettes 12 pour augmenter la captation des calories du tableau de bord vers l'intérieur du caloduc. Une autre extrémité 8.2 du caloduc formant la partie froide de celui-ci pénètre dans le réservoir 6, en particulier dans le liquide contenu dans le réservoir 6 et chauffe ce liquide. Nous allons rappeler brièvement le fonctionnement du caloduc. L'extrémité 8.1 du caloduc intégrée dans le tableau de bord 10 forme la partie chaude de celui-ci. Les calories provenant du tableau de bord échauffé par le rayonnement solaire font évaporer le liquide contenu dans le caloduc, la vapeur est alors poussée par la pression créée par l'évaporation du liquide vers la partie froide 8.2 du caloduc qui est plongé dans le réservoir 6, où la vapeur se condense en cédant au liquide la chaleur, ainsi le liquide contenu dans le réservoir 6 est chauffé. Le réservoir 6 est avantageusement adiabatique pour réduire la perte de chaleur contenu dans le liquide échauffé par le caloduc. Un tel réservoir peut également être prévu dans le deuxième mode de réalisation. L'intégration du caloduc dans le tableau de bord 10 est particulièrement avantageuse parce que celui-ci, notamment en été, peut atteindre des températures très élevées notamment de l'ordre de 70 C à 80 C. Par conséquent la récupération des calories est particulièrement intéressante dans cette partie du véhicule automobile.

Par ailleurs, la captation des calories du tableau de bord, c'est-à-dire le retrait de ces calories, provoque un refroidissement du tableau de bord et donc un refroidissement général de l'habitacle, ce qui améliore donc le confort des passagers du véhicule automobile lorsqu'ils entrent dans le véhicule. Ce refroidissement a lieu avantageusement lorsque le moteur est à l'arrêt, i.e. lorsque le système de climatisation ne peut fonctionner. Ainsi lorsque le conducteur reprend son véhicule, la température est réduite et ceci sans nécessité, par exemple de laisser les fenêtres ouvertes, comme cela est habituellement le cas, facilitant les effractions et/ou l'entrée de la pluie dans l'habitacle en cas d'averse. Sur la figure 2, on peut voir un deuxième exemple du premier mode de réalisation du dispositif de réchauffage selon la présente invention comportant également un caloduc 8 dont la partie froide 8.2 plonge dans un liquide contenu dans un réservoir 6. Par contre, la partie chaude 8.1 plonge dans une lame de liquide disposée dans l'exemple de réalisation sous la surface d'un capot moteur 14 du véhicule automobile. Ainsi, dans ce mode de réalisation on utilise un liquide intermédiaire pour échauffer la partie chaude du caloduc 8. La lame de liquide 16 est confinée entre le capot formant la carrosserie extérieure du véhicule automobile et une paroi intérieure 18.

Ce dispositif de réchauffage peut être intégré de manière très simple à un véhicule existant puisqu'il suffit de modifier le capot et de disposer un caloduc entre le capot et le réservoir 6. Par ailleurs, il n'y a aucune circulation de liquide entre le capot et le réservoir puisque la nappe d'eau 16 est confinée de manière étanche dans l'espace limité par le capot extérieur 14 et la paroi intérieure 18, ce qui permet de réduire les étanchéités et les risques de fuite. On peut également prévoir d'intégrer le caloduc directement sur le capot, par exemple par soudage, ce qui simplifie la réalisation du capot et permet d'éviter la mise en oeuvre d'un liquide intermédiaire. Sur la figure 3, on peut voir une variante de réalisation du dispositif de réchauffage représenté sur la figure 1, dans lequel on prévoit de connecter le réservoir 6 sur le moteur 30 et de permettre une circulation en continu du liquide entre le réservoir 6 et le moteur afin d'augmenter le volume de liquide échauffé. Cette circulation de liquide peut être réalisée par une pompe hydraulique actionnée par un moteur électrique, par exemple alimentée par des batteries individuelles ou de manière particulièrement avantageuse par des capteurs solaires disposés sur la carrosserie du véhicule automobile. Il est préférable de ne pas utiliser la batterie servant au démarrage du moteur pour alimenter cette pompe électrique, sinon en cas d'arrêt du moteur de très longue durée, celle-ci pourrait être déchargée au moment où l'on souhaite démarrer le moteur thermique.

Les capteurs solaires peuvent être également reliés à des batteries pour stocker l'électricité nécessaire à l'actionnement de la pompe hydraulique.

Sur la figure 6, on peut voir un dispositif de réchauffage comportant un caloduc 8 disposé avantageusement sensiblement à l'horizontal et fixé sous le pavillon 20, sa partie froide 8.2 plongeant dans un réservoir 42 prévu sous le pavillon 20, le réservoir 42 est relié par des canalisations 44 au réservoir 6 dans le compartiment moteur. Cette disposition du caloduc 8 permet de réduire la sensibilité du caloduc à la gravité. Par ailleurs, il est peut encombrant.

Sur la figure 7, on peut voir une variante de réalisation, dans laquelle on prévoit de ne pas utiliser de réservoir 6 et donc d'échauffer directement le liquide contenu dans le moteur, pour cela, la partie du caloduc 8 plonge directement dans le moteur, en particulier dans un canal du carter moteur destiné à la circulation du liquide de refroidissement. Dans ce cas, le moteur est chauffé régulièrement et de manière continue par la chaleur captée dans le tableau de bord (figure 7). Une vanne 40 peut être insérée sur le caloduc pour interrompre l'échange thermique entre la partie froide et la partie chaude afin d'éviter le chauffage du tableau de bord par le moteur lorsque ce dernier est chaud. Plus généralement, on prévoit des moyens pour interrompre le transfert des calories entre le moteur chaud et le composant du véhicule qui sert à réchauffer le liquide.

On pourrait également chauffer directement l'huile du moteur. De manière avantageuse, puisque l'inertie du moteur est importante, il y a une diminution notable de la température de la planche de bord et donc une diminution de la température de l'habitacle. Sur la figure 4, on peut voir un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de réchauffage d'un moteur thermique pour véhicule automobile selon la présente invention, dans lequel on remplace le caloduc par une circulation de liquide entre des zones échauffées du véhicule automobile par le rayonnement solaire vers le réservoir 6 de liquide. Le liquide formant alors un fluide caloporteur transférant la chaleur d'une zone échauffée à une zone à réchauffer. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 4, le liquide échauffé se situe au niveau du capot moteur 14 et d'un toit 20 du véhicule automobile. Une paroi intérieure 18 est prévue en dessous du capot moteur 14 côté compartiment moteur, de manière similaire à ce qui est représenté sur la figure 2, délimitant avec le capot moteur 14 un espace, dans lequel peut circuler du liquide. Par contre, contrairement au dispositif de la figure 2, l'espace ménagé entre le capot extérieur 14 et la paroi intérieure 18 n'est pas clos mais permet la circulation du liquide vers le réservoir 6. Le toit 20 comporte une paroi extérieure 22 et une paroi intérieure 24 délimitant un espace dans lequel se situe du liquide, qui peut également circuler vers le réservoir 6. Des canalisations 26 sont prévues, par exemple dans des montants latéraux du véhicule automobile de part et d'autre du pare-brise avant 28. La circulation du liquide du capot vers le réservoir et/ou du toit vers le réservoir 6 s'effectue à l'aide d'une pompe hydraulique 29 entraînée, par exemple par un moteur électrique (non représenté) qui peut être alimenté au moyen de panneaux solaires (non représentés) disposés par exemple sur le capot moteur et/ou sur le toit ou d'autres parties du véhicules automobiles exposés au rayonnement solaire ou par des batteries prévues à cet effet. Lorsque le moteur est chaud, on interrompt la circulation de liquide entre le moteur et le réservoir 6 afin d'éviter un réchauffage du pavillon.

Le liquide qui est contenu dans le capot et/ou dans le toit peut être sous forme d'une lame s'étendant sous toute la surface du toit et/ou toute la surface du capot ou peut être formée uniquement par des canaux de liquide discret longitudinaux, latéraux ou s'étendant dans toute autre direction. Dans le cas du liquide contenu dans le toit du véhicule automobile, celui-ci capte donc les calories générées par l'échauffement du toit du fait du rayonnement solaire, le retrait de ces calories tend donc à réduire l'échauffement de l'habitacle disposé en dessous du toit, notamment lorsque le système de climatisation ne peut fonctionner. Il est bien entendu, également, que l'on peut prévoir un dispositif de réchauffage comportant un caloduc transférant la chaleur du tableau de bord vers un réservoir au moyen d'un caloduc et des canalisations transférant un liquide réchauffé au niveau du toit et/ou au niveau du capot vers le même réservoir et/ou directement vers le moteur. Le liquide peut par exemple être un mélange eau/glycol. Il est bien entendu que les exemples d'emplacements des zones échauffées desquelles on retire les calories pour réchauffer un liquide destiné à réchauffer le moteur thermique ne sont pas limitatifs et que l'on peut prévoir d'utiliser toute autre zone, par exemple le capot arrière formant la male arrière ou les parois latérales si celles-ci sont suffisamment exposées au rayonnement solaire. Par ailleurs, au niveau de l'habitacle on pourrait prévoir de capter les calories d'autres parties de celui-ci en dehors du tableau de bord. Cependant, la présence du pare-brise disposé entre le tableau de bord qui est généralement de couleur foncé et le rayonnement solaire provoque un échauffement particulièrement important de celui-ci. Par ailleurs, sa disposition proche du compartiment moteur et donc du moteur est particulièrement avantageuse pour disposer un tel dispositif de réchauffage. Ceci réduit la longueur des canalisations et la complexité du dispositif de réchauffage et de sa mise en oeuvre en général. En ce qui concerne la circulation de liquide entre le capot et/ou le toit et le réservoir ou le moteur, celle-ci peut être prévue relativement faible pour réduire la consommation d'électricité.

Sur la figure 5, on peut voir une représentation schématique d'un circuit d'introduction d'un liquide chaud contenu dans le réservoir 6 vers le moteur thermique 30 par une pompe électrique 32. Sur le côté droit de la figure 5, on peut voir un dispositif de refroidissement 34 classique du moteur thermique représenté de manière schématique, celui-ci est alors hors fonction lorsque le dispositif de réchauffage fonctionne.

La circulation de liquide chaud du réservoir 6 vers le moteur 30 peut avoir lieu soit lors du démarrage du moteur 30, soit juste avant son démarrage afin d'augmenter encore l'efficacité du dispositif de réchauffage, par exemple lorsqu'une ouverture d'une portière ou un effort exercé sur le siège du conducteur du véhicule automobile est détecté. Lorsque le moteur est chaud, on interrompt la circulation de liquide, entre le moteur et le réservoir, par exemple en coupant l'alimentation électrique de la pompe, afin d'éviter de réchauffer le tableau de bord ou le pavillon de toit. Le dispositif de réchauffage selon la présente invention, notamment dans le cas du premier mode de réalisation, demande peu de modifications de la structure des véhicules automobiles de types connus. En effet, il suffit de prévoir un tableau de bord comportant un caloduc ou un capot intégrant un caloduc. Ce dispositif permet également de disposer d'un moyen de refroidissement additionnel avec l'environnement extérieur lorsque les différents radiateurs sont insuffisants pour dissiper les 16

calories, par exemple en roulage à forte charge thermique.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de réchauffage d'un moteur thermique (30) d'un véhicule automobile comportant des moyens de transfert des calories d'au moins un composant (10, 14, 20) dudit véhicule apte à être échauffé par un rayonnement solaire à un liquide destiné à circuler dans le moteur (30) pour le réchauffer avant et/ou pendant le démarrage dudit moteur thermique (30).

2. Dispositif de réchauffage selon la revendication 1, dans lequel les moyens de transfert comportent au moins un caloduc (8) dont une partie chaude (8.1) est disposée au niveau dudit au moins un composant (10, 14) et une partie froide (8.2) plonge dans le liquide destiné à circuler dans le moteur (30) pour le réchauffer, ou chauffe directement une huile de lubrification dudit moteur.

3 Dispositif de réchauffage selon la revendication précédente, dans lequel la partie chaude (8.1) dudit caloduc (8) est intégrée dans un tableau de bord (10), par exemple par moulage, du véhicule automobile ou à un pavillon de toit du véhicule automobile.

4. Dispositif de réchauffage selon la revendication 2, dans lequel la partie chaude (8.1) 30 dudit caloduc (8) plonge dans un liquide confiné dansun espace prévu sous un capot moteur (14) et/ou sous un pavillon de toit (20).

5. Dispositif de réchauffage selon la revendication 1, dans lequel le liquide destiné à circuler dans le moteur (30) pour le réchauffer circule également au niveau dudit au moins un composant (14, 20) dudit véhicule pour capter directement les calories.

6. Dispositif de réchauffage selon la revendication précédente, dans lequel ledit au moins un composant (14, 20) est un capot moteur dudit véhicule automobile et/ou un pavillon de toit dudit véhicule automobile, des canalisations entre ledit au moins un composant et le moteur pour permettre la circulation du liquide étant prévues, lesdites canalisations et le liquide formant les moyens de transfert de calories.

7. Dispositif de réchauffage selon la revendication 5 ou 6, dans lequel le liquide circulant dans ledit au moins un composant (14, 20) est sous la forme d'une lame de liquide ou sous la forme de canaux distincts.

8. Dispositif de réchauffage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le liquide destiné à circuler dans le moteur pour le réchauffer est contenu dans un réservoir (6) dans lequel il est réchauffé ou circule en permanence dans le moteur (30). 19

9. Dispositif de réchauffage selon l'une des revendications 5 à 7 en combinaison avec la revendication 8, comportant une pompe hydraulique permettant la circulation du liquide entre le au moins un composant (14, 20) et le réservoir (6) ou le moteur thermique (30).

10. Dispositif de réchauffage selon la revendication précédente, dans lequel la pompe hydraulique est entraînée par un moteur électrique alimenté au moyen de capteurs solaires répartis sur des zones du véhicule automobiles aptes à être soumises au rayonnement solaire.