EP1558886A1 - Module d echange de chaleur comportant un radiateur principa l et deux radiateur secondaire - Google Patents

Module d echange de chaleur comportant un radiateur principa l et deux radiateur secondaire

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EP1558886A1
EP1558886A1 EP03811007A EP03811007A EP1558886A1 EP 1558886 A1 EP1558886 A1 EP 1558886A1 EP 03811007 A EP03811007 A EP 03811007A EP 03811007 A EP03811007 A EP 03811007A EP 1558886 A1 EP1558886 A1 EP 1558886A1
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EP
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exchanger
main
heat
exchangers
tubes
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Pascal Guerrero
Carlos Martins
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Valeo Thermique Moteur SA
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    • F28F2215/12—Fins with U-shaped slots for laterally inserting conduits

Definitions

  • the invention relates to the field of heat exchangers, in particular for motor vehicles, and in particular to heat exchange modules consisting of several superimposed heat exchangers to form a single assembly.
  • the invention relates to a heat exchange module comprising several heat exchangers each having an inlet manifold, an outlet manifold, a bundle of tubes in which a heat transfer fluid circulates, and surfaces d exchange in heat exchange relationship with the tubes of the bundle, said exchangers being arranged so that their bundle of tubes is traversed by the same flow of air.
  • Heat exchangers for motor vehicles are generally in the form of a bundle of fluid circulation tubes and heat exchange surfaces with the external environment, such as fins or corrugated spacers.
  • the beam is interposed between two manifolds which distribute the fluid in the circulation tubes.
  • the exchanger comprises a single manifold divided into an inlet section and an outlet section.
  • each exchanger has its own fluid circulation circuit in which a particular heat transfer fluid circulates. This results in a multiplication of the necessary pipes.
  • the exchangers are therefore frequently distant from the equipment they cool, which results in a significant length of the pipes and difficulties in arranging a passage under the hood of the vehicle for these pipes, given the limited space available.
  • each exchanger is fixed. It corresponds to the area of the exchanger bundle.
  • the only possibility of adjusting the cooling of the exchanger is to start or stop the coolant circulation pump. Such a system therefore offers little adaptability to the load conditions of the engine.
  • the present invention therefore relates to a heat exchange module and a thermal energy management system developed by the engine of the vehicle which overcomes these drawbacks.
  • the heat exchange module comprises a main heat exchanger and two secondary heat exchangers and that the same heat transfer fluid circulates in the main heat exchanger and in secondary heat exchangers.
  • multi-exchanger which comprises three heat exchangers forming a unitary mechanical assembly, for example by means of common manifolds, common spacers, common cheeks or other means of connection between the respective bundles of exchangers.
  • the module of the invention has this particularity that it is the same heat transfer fluid which circulates in the three heat exchangers, said fluid being able to be at two different temperatures because coming, for example, from two separate fluid circulation loops, as mentioned below.
  • each exchanger may have at least one inlet and at least one outlet for the fluid.
  • the tubes of one of the bundles may moreover have identical characteristics from one exchanger to another, at least as regards the tubes of the exchangers in which the same fluid circulates.
  • the surfaces for exchange with air also called bundles, will be substantially identical from one exchanger to another, at least as regards the exchangers in which the same fluid circulates.
  • the outlet manifold of the main exchanger communicates with the inlet manifold of at least one secondary exchanger through a passage orifice.
  • the heat exchange module comprises a partition wall which divides the outlet manifold of the main exchanger into a main outlet chamber and into a secondary outlet chamber, the tubes of the main exchanger bundle connected to the main outlet chamber, as well as the part of the inlet manifold box of the main exchanger connected to these same tubes constituting a main radiator, the tubes of the bundle of the main exchanger connected to the secondary outlet chamber , as well as the part of the inlet manifold of the main exchanger connected to these same tubes and at least one of the secondary exchangers constituting a secondary radiator.
  • the exchange surface of the secondary radiator can be increased by the part of the bundle of the main radiator which communicates with the secondary exchangers. A larger secondary radiator is thus obtained, without increasing the size of the face of the exchange module since the exchangers can be superimposed on each other.
  • the module comprises switching means which make it possible to open and close the passage orifice between the outlet manifold of the main exchanger and the inlet manifold of at least one secondary exchanger.
  • the switching means consist of a piston connected by a rod to a control member.
  • the control member can pull or push the piston to close the passage opening.
  • the module comprises an inlet pipe connected to the inlet manifold of one main exchanger, this single pipe serving . at the common inlet of the heat transfer fluid. in the main radiator and in the secondary radiator.
  • the module includes a partition wall located between the part of the manifold inlet part of the main radiator and the part of the inlet manifold part of the secondary radiator, this partition dividing the manifold of the main exchanger into a main inlet chamber and a secondary inlet chamber , an inlet pipe being connected to the main inlet chamber for the entry of the heat transfer fluid into the main radiator and another inlet pipe being connected to the secondary inlet chamber for the entry of the heat transfer fluid into the secondary radiator.
  • the heat exchange module may include at least a fourth exchanger belonging to a separate cooling circuit in which circulates a fluid of cycle different from the heat transfer fluid of the main radiator and the secondary radiator, in particular, of the main exchanger and of the two secondary exchangers.
  • the module can retain the structure of a "multi-exchanger", that is to say, a module comprising several heat exchangers forming a unitary mechanical assembly, for example by means of common manifolds, common spacers, common cheeks or other means of connection between the respective bundles of exchangers.
  • the manifolds of one main exchanger and / or secondary exchangers are divided into several chambers by partition walls, so as to define a series of passes for the heat transfer fluid.
  • the exchange surfaces can be formed by cooling fins common to the module exchangers.
  • the exchange surfaces can also be formed by corrugated spacers common to the module exchangers.
  • the exchange surfaces can be assembled to the tubes of the exchangers by brazing. They can also be assembled mechanically to the exchanger tubes.
  • the manifolds of the exchangers consist of a manifold plate and a cover assembled by brazing.
  • the header boxes of the exchangers consist of a header plate and a cover, in particular made of plastic, mechanically fixed to the header plate.
  • the invention relates to a thermal energy management system developed by a thermal engine of a motor vehicle comprising a main network equipped with a main pump for circulating a coolant cycle fluid between the thermal engine and a main cooling radiator exchanging heat with atmospheric air, the main network further comprising a short-circuit pipe and a heating pipe comprising an air heater, and a secondary network including a secondary radiator and a secondary pump, in which the main network and the secondary network are connected by means of intercommunication which make it possible to circulate in a controlled manner the coolant between the main network and the secondary network or to prohibit this circulation according to the state of charge of the heat engine, and in which the main radiator and the secondary radiator are pa part of a heat exchange module as defined above.
  • the invention also relates to a thermal energy management system developed by a thermal engine of a motor vehicle, comprising a high temperature circuit equipped with a main pump for circulating a heat transfer fluid. between the engine and an exchanger main high temperature exchanging heat with outside atmospheric air, the high temperature circuit further comprising a heating pipe comprising an air heater, and a low temperature circuit including a secondary exchanger and a secondary pump, in which 1 'main high temperature exchanger and 1' secondary exchanger are part of a heat exchange module, as defined above.
  • one of the secondary exchangers is mounted in series with a condenser forming part of an air conditioning circuit for the passenger compartment of the motor vehicle.
  • the secondary exchanger mounted in series with the charge air cooler and the charge air cooler itself are part of the high temperature circuit.
  • one secondary exchanger connected in series with the cooler charge air cooler and the charge air itself part of the fifth low-temperature circuit.
  • Figure 1 is a perspective view of a first variant of a heat exchange module comprising a single secondary exchanger
  • Figure 2 is a perspective view of a second alternative embodiment of a heat exchange module comprising a single secondary exchanger
  • Figure 3 is a perspective view of a third variant of a heat exchange module comprising a single secondary exchanger
  • Figure 4 is a perspective view of a fourth variant of a heat exchange module comprising a single secondary exchanger
  • Figure 5 is a perspective view of a fifth variant of a heat exchange module comprising a single secondary exchanger
  • FIG. 6 illustrates a first variant of switching means for a heat exchange module according to one of FIGS. 1 to 5;
  • FIG. 7 illustrates a second variant of switching means for a heat exchange module according to one of FIGS. 1 to 5;
  • Figure 8 is a plan view of a brazed fin for the heat exchange module shown in Figures 1 to 5;
  • Figure 9 is a sectional view along line IX of Figure 8.
  • Figure 10 is a sectional view along line "X of Figure 8;
  • FIGS 11 and 12 illustrate a fully mechanical assembly of a heat exchange module comprising a single secondary exchanger
  • FIG. 13 shows a heat exchange module comprising a main exchanger, a single secondary exchanger and a third heat exchanger
  • Figure 14 is a plan view of a fin for the heat exchange module of Figure 13;
  • FIG. 15 schematically illustrates a thermal energy management system developed by a heat engine comprising a single secondary exchanger
  • FIG. 16 represents the configuration of the system of FIG. 15 in the event of a cold start
  • Figure 17 shows the thermal energy management system of Figure 15 in a low load configuration
  • FIG. 18 illustrates the thermal energy management system of FIG. 15 in a high load configuration
  • FIGS. 19 to 22 schematically illustrate other thermal energy management systems comprising a single secondary exchanger
  • Figure 23 is a perspective view of a heat exchange module comprising a main exchanger and two secondary exchangers according to the present invention.
  • FIGS 24 and 25 schematically illustrate an embodiment of a thermal energy management system developed by an engine comprising a main exchanger and two secondary exchangers according to the present invention.
  • FIG. 1 shows a heat exchange module, designated by the general reference 2. It consists of two exchangers, namely a main heat exchanger, designated by the general reference 4, and a secondary heat exchanger , designated by the general reference 6.
  • the main heat exchanger 4 consists of an inlet manifold 8, an outlet manifold 10 and a bundle of circulation tubes 12 interposed between the manifold inlet 8 and outlet manifold 10.
  • the inlet manifold 8 has a partition wall 14 which divides it into a main inlet chamber 16 and into a secondary inlet chamber 18.
  • the outlet manifold 10 comprises a partition wall 20 which divides it into a main outlet chamber 22 and a secondary outlet chamber 24.
  • a inlet manifold 26 is connected to the main inlet chamber 16 and an inlet manifold 28 is connected to the secondary inlet chamber 18.
  • the tubing 26 distributes the heat transfer fluid in the tubes of the bundle 12 connected to the main inlet chamber and the inlet tubing 28 distributes the heat transfer fluid in the tubes of the bundle 12 connected to the secondary inlet chamber 18.
  • the chamber main outlet 22 has an outlet pipe 30 which allows the outlet of the heat transfer fluid entered by the inlet pipe 26 from the main outlet chamber 22.
  • the secondary outlet chamber 24 does not have an outlet pipe, but a passage orifice 32 which puts it in communication with an inlet manifold 34 of the secondary exchanger 6.
  • the latter also has an outlet manifold 36 and a bundle of tubes 38 interposed between the inlet manifold 34 and the outlet manifold 36.
  • An outlet manifold 40 is connected to the outlet manifold 36.
  • the passage orifice 32 can be opened or closed using means d switching which will be described later.
  • the bundle of tubes 12 of the main heat exchanger 4 and the bundle of tubes 38 of the secondary exchanger 6 are traversed by the same flow of air shown diagrammatically by the arrow 42.
  • the two exchangers are arranged in such a way that 1 the secondary exchanger 6 is cooled first by the air flow 42.
  • the tubes of the bundle 12 are therefore cooled by an air flow which has already warmed up in contact with the tubes of the bundle 38 of the secondary exchanger 6.
  • the part of the tubes of bundle 12 of . the main exchanger 4 connected to the main inlet chamber 16 and to the main outlet chamber 22 constitutes, in the following, a main radiator 196 (see Figures 15 - 18).
  • the heat exchange module 2 can thus generate two temperature levels, for example a high temperature equal to approximately 100 ° C and a low temperature equal to approximately 60 ° C.
  • the high temperature radiator is intended to be part of a high temperature circuit and to cool the engine of the motor vehicle, as well as equipment which does not need to be cooled to a low temperature.
  • the low temperature radiator is connected to a so-called low temperature network and it is intended for the cooling of fluid for which the temperature level of the engine cooling circuit is too high.
  • the circulation of the heat transfer fluid in the heat exchange module 2 of FIG. 1 is carried out as follows.
  • the hot fluid of the main circuit, or high temperature circuit enters the main radiator 196 through the inlet pipe 26 of the main inlet chamber, as shown by the arrow 44, passes through the tubes 12 of the bundle connected to the main inlet chamber 16 and enters the main outlet chamber 22.
  • the cooled heat transfer fluid leaves the main outlet chamber 22 via the pipe 30, as shown by arrow 46.
  • the hot heat transfer fluid of the secondary circuit enters the inlet chamber secondary 18 by the inlet tube 28, as shown diagrammatically by the arrow 48. It traverses the part of the tubes of the bundle 12 connected to the secondary inlet chamber 18 and to the secondary outlet chamber 24. It enters the secondary outlet 24 and passes into the inlet manifold 34 through the passage orifice 32, as shown diagrammatically by the arrows 50. The fluid then travels through the tubes of the bundle 38, from left to right according to the figure, to enter the outlet manifold 36. The cooled heat transfer fluid leaves through the outlet pipe 40, as shown by arrow 52. It is the same heat transfer fluid which circulates in the main radiator and in the secondary radiator.
  • FIG. 2 shows a perspective view of an alternative embodiment of the heat exchange module 2 of the
  • inlet manifold 8 of the main exchanger 4 comprises a " single inlet tubing 26 instead of the tubing 26 and 28 of the embodiment of Figure 1.
  • the inlet manifold 8 does not have a partition wall
  • the inlet pipe 26 is used both for the entry of the heat transfer fluid from the main network or high temperature network and the heat transfer fluid from the secondary network or low temperature network, as shown by the arrow 44.
  • part of the fluid enters the tubes of the bundle 12 connected to the main outlet chamber 22, and the rest of the fluid enters the portion of the tubes of the bundle 12 connected to the secondary outlet chamber 24.
  • the outlet manifold 10 is divided into a main outlet chamber 22 and a secondary outlet chamber by a partition wall 20, in the same manner as in the embodiment of FIG. 1.
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment of the heat exchange module shown in FIG. 2.
  • the latter comprises a single inlet pipe 26 connected to the inlet manifold 8 of the main exchanger 2.
  • the manifold inlet 34 of the secondary exchanger 6 comprises a partition 58 which divides it into a lower chamber 60 and an upper chamber 62.
  • the outlet manifold 36 of the secondary exchanger 6 comprises a partition partition 64 which divides it into a lower chamber 66 and an upper chamber 68.
  • the heat transfer fluid circulates in the tubes of the bundle 38 of the secondary exchanger 6 by performing a series of back and forth movements between the inlet manifold box 34 and the outlet manifold box 36. These back and forth movements are called passes. In the example shown, there are three passes. After entering the lower chamber 60 through the passage orifice 32, as shown diagrammatically by the arrow 70, the fluid circulates from right to left, according to the figure, to enter the lower chamber 66 of the outlet manifold 36.
  • FIG. 4 another alternative embodiment of a heat exchange module 2. It differs from the preceding, illustrated and described with reference to Figures 1 to 3, in that the outlet manifold 10 of the main heat exchanger 4 does not have a partition wall which divides its interior volume into two chambers. Consequently, the main radiator, or high temperature radiator 196, merges with the main heat exchanger or high temperature exchanger 4. Likewise, the secondary radiator 200 merges with the secondary heat exchanger 6.
  • the circulation of the fluid in this heat exchange module is carried out as follows.
  • the heat transfer fluid of the main circuit enters the inlet manifold 8 of the main heat exchanger 4 through the inlet pipe 80, as shown by the arrow 82. It traverses the tubes of the bundle 12, from left to right according to the figure, to reach the outlet manifold 10 from which it emerges cooled by the outlet manifold 84, as shown schematically by the arrow 86.
  • the fluid of the secondary circuit, or low temperature circuit enters the manifold 36 of the secondary radiator, - through tubing 88, as shown by arrow 90. It traverses the tubes of bundle 38, from left to right according to the figure, to enter the outlet manifold 34 and exit through tubing 92, as shown by arrow 94.
  • the heat exchange module 2 of Figure 4 may also include an orifice. passage 32 connecting the outlet manifold 10 of the main heat exchanger with the inlet manifold 34 of the secondary heat exchanger, as shown. Passage port 32 can be opened or closed by switching means which will be described later. This arrangement makes it possible to vary the exchange capacity of the exchanger by circulating the fluid in all or part of the latter.
  • FIG. 5 a fifth alternative embodiment of a heat exchange module 2.
  • This embodiment is similar to the embodiment of Figure 4 in the sense that the outlet manifold of the exchanger main heat 4 does not have a partition wall which divides it into a main outlet chamber and a secondary outlet chamber. The interior volume of this box is therefore in one piece. The circulation of the heat transfer fluid in the main heat exchanger 4 therefore takes place in the same manner as in the embodiment shown in FIG. 4.
  • the outlet manifold 36 of the main heat exchanger 6 has a partition 96 which divides it into a lower chamber 98 and an upper chamber.
  • the heat transfer fluid of the low temperature circuit enters the upper chamber 100 through the inlet tubing 102, as shown by arrow 104. It flows through the upper part of the bundle tubes, located above the partition wall 96, from left to right according to the figure, to arrive in the manifold 34 and to be distributed in the latter, as shown diagrammatically by the arrow 106, then it traverses the lower part of the tubes of the bundle 38, located below the partition of separation 96, from right to left according to Figure 5, to return to the lower chamber 98 of the manifold 36.
  • the cooled secondary fluid leaves the lower chamber 98 through the outlet pipe 110, as shown in the arrow 112.
  • the radiator secondary thus has two passes. However, it could include more, for example three or four.
  • the heat exchange module of FIG. 5 is further distinguished by the fact that the exchange surfaces 114 in heat exchange relation with the tubes of the bundle 12 of the main heat exchanger 4 and 38 of the secondary heat exchanger 6 are formed by corrugated spacers.
  • the passage orifice 32 between the manifold 10 of the main heat exchanger 4 and the manifold 34 of the secondary heat exchanger 6 can be opened and closed by switching means .
  • switching means There are shown in Figures 6 and 7 two embodiments of such switching means.
  • a control member 120 integral with a wall of the inlet manifold 34 of the secondary heat exchanger 6 actuates a rod 122 which carries a piston 124.
  • the piston 124 which comprises a seal
  • the piston 124 moves away from the opening of the passage orifice 32, which allows the circulation of the fluid, as shown schematically by the arrows 128.
  • the embodiment of the control means is identical, except for the fact that the piston 124 is located inside the outlet manifold 34 of the secondary exchanger 6 instead of being located inside the outlet manifold 10 of the main exchanger 4.
  • the piston 124 moves away from the tubular spacer 126, which opens the passage orifice 32 and allows the passage of the fluid, as shown schematically by the arrows 128 .
  • the exchangers are assembled in a single operation by brazing.
  • the exchangers are assembled partly by brazing and partly by mechanical means.
  • the heat exchange surfaces in heat exchange relationship with the tubes of the bundle which can be constituted by corrugated spacers or by planar and fine fins, are then assembled by brazing to the tubes, while the cover of the manifolds is mechanically assembled to the header plate of the exchanger.
  • a mixed assembly method of this type has been illustrated in FIGS. 8 to 10.
  • FIG. 8 represents a fine fin 130 for a heat exchange module such as those which have been described and represented in FIGS. 1 to 5.
  • the fin 130 is in the form of a very elongated rectangle comprising two long sides 132 in which are provided elongated cutouts 134 ending in a rounded end intended to receive the tubes of the bundle 12 of the main heat exchanger 4 and the tubes of the bundle 38 of the secondary heat exchanger 6.
  • the fin 130 comprises square perforations 136 arranged between the two rows of tubes and intended to limit the thermal bridge between the bundle of tubes 12 and the bundle of tubes 38.
  • FIG. 9 a sectional view along line IX of Figure 8.
  • the manifolds 8 and 36 are made using a single piece 140 having a partition 142.
  • the bundle tubes 12 and 38 are assembled by brazing in a single operation to the collector plate 144.
  • Seals 146 are interposed between the collector plate 144 and the part 140.
  • the collector plate 144 has a crimped flange 148 folded over the end of the part 140 in order to keep it applied in a sealed manner against the seals 142.
  • a mechanical assembly of the manifolds 8 and 36 is thus produced on the manifold plate 144.
  • FIG. 10 a sectional view along line X of Figure 8. This view is identical to Figure 9, except that the cutting plane does not pass through the notches 136, such so that the surface of the fins 130 is continuous. On the other hand, the cutting plane shows the uninterrupted section of the collecting plate 144.
  • the constituent parts of the exchanger can be assembled exclusively by mechanical means such as crimping. Such an embodiment has been illustrated in FIGS. 11 and 12.
  • Figure 11 has two elongated sides 152 comprising elliptical perforations 154 flattened for the introduction of the tubes of the bundle 12 of the main heat exchanger 4 and of the tubes of the bundle 38 of the secondary heat exchanger 6 These perforations are completely closed because it is necessary to make thermal contact between the outer wall of the tubes of the bundles 12 and 38 and the fins 150 by flaring the tubes by means of an olive.
  • the fin 150 also has perforations 156 of square shape located opposite the tubes in order to avoid a thermal bridge between the two exchangers.
  • the collector plate 158 comprises a seal 160 which makes it possible to produce a tight junction with the part 140 in which the collector boxes 8 and 36 are formed. ' The tubes of the bundles 12 and 38 are flared to produce thermal contact with the collector plate 158.
  • FIG. 13 shows a perspective view of a sixth embodiment of a heat exchange module 2.
  • the heat exchange module shown comprises a third exchanger designated by the general reference 164.
  • This exchanger the same air flow 42 passes through the secondary exchanger 6 and the main exchanger 4. In addition, it is located in front of the secondary exchanger 6, so that it is cooled first.
  • An exchanger additional such that the exchanger 164 is integrated into the heat exchange module 2 when it is desired to cool fluids other than the heat transfer fluid of the main and secondary networks by the ambient air, for example the circulating fluid of the air conditioning circuit if there is no water condenser in the cooling system.
  • the exchanger 164 could also be a radiator for cooling the lubricating oil of the gearbox or the engine.
  • the additional exchanger 164 may be provided in any embodiment of a heat module, in particular, in the embodiment of the invention described with reference to FIG. 23 where the heat exchange module comprises a main exchanger and two secondary exchangers.
  • FIG. 14 shows a fine planar fin 166 of the brazed type, similar to the fin 130 shown in FIG. 8.
  • the fin 166 is in the form of a very elongated rectangle having two long sides 168 in which are provided with elongated and rounded cutouts at their ends. However, these cuts are of two types.
  • the cutouts 170 are provided 'for receiving a single row of tubes, namely • the tubes of the bundle 12 of the main exchanger 4:
  • the cutouts 172 are deeper. They are designed to receive two rows of tubes, namely the tubes of the bundle 38 of the secondary heat exchanger 6, and the tubes 174 of the additional exchanger 164.
  • the fin 166 is common to the three exchangers. It will also be noted that it has square perforations 176 arranged opposite the notches 170 and 172, and intended to avoid, as already explained, a thermal bridge between the rows of tubes.
  • the heat exchange modules shown in Figures 1 to 14 have only two heat exchangers, namely a main exchanger and a secondary exchanger while the module according to the invention comprises three, namely a main exchanger and two secondary exchangers.
  • the structure and operation of the main exchanger and the structure and operation of the secondary exchangers of the module according to the invention may be identical to the structure and operation of the main and secondary exchangers of the preceding heat exchange modules, as developed further in relation to Figure 23.
  • FIG. 15 shows a thermal energy management system developed by a heat engine comprising a heat exchange module 2.
  • This management system consists of a main network, shown diagrammatically by the rectangle in dashed lines. 180, and a secondary network, shown diagrammatically by the dashed line rectangle 182.
  • the main network 180 comprises an internal combustion engine 186 and a main pump 188 which circulates the heat transfer fluid in the main network, particularly in the engine 186
  • the main network also includes a bypass on which is mounted a heating radiator 190, also called an air heater.
  • it may also include a bypass on which are mounted heat exchangers which exchange heat with the heat transfer fluid of the main network and which are intended for cooling vehicle equipment such as a gas cooler. exhaust 192 or an engine lubricating oil cooler 194.
  • the main network includes a bypass on which the main radiator 196 is mounted, and a bypass line 198 which allows the main radiator 196 to be short-circuited.
  • the secondary network 182 consists of a circulation pump 199 which circulates the heat transfer fluid in the secondary radiator or low temperature radiator 200.
  • the low temperature network can also optionally include equipment exchangers which serve to cool optional equipment of the vehicle such as a charge air cooler 202 and an air conditioning condenser 204.
  • the passage orifice 32 between the radiator 196 and the secondary radiator 200 has been shown diagrammatically by a arrow.
  • references 196 and 200 designate here the main radiator and the secondary radiator, and not the main exchanger 4 and the secondary exchanger 6.
  • the main radiator can coincide with the main exchanger and, similarly, the secondary radiator can coincide with the secondary exchangers.
  • the secondary radiator 200 is most often made up of the secondary heat exchangers and of a more or less important part of the bundle of the main heat exchanger 4, while the main radiator 196 occupies only a part of the main exchanger 4.
  • the secondary exchangers can communicate with each other, for example, using switching means such as those shown in FIGS. 6 and 7.
  • Interconnection means make it possible to connect the main network 180 and the secondary network 182.
  • these interconnection means consist of a four-way valve 206 and a three-way valve 208.
  • the heat exchange module 2 used in the thermal energy management system of FIG. 15 has a single input common to the main network and to the secondary network and two outputs.
  • main radiator 196 constitutes a part common to the main network 180 and to the secondary network 182.
  • the valve 206 makes it possible to manage the circulation of the heat transfer fluid in the air heater 190, in the bypass pipe 198 and the radiator 196.
  • FIG. 16 shows the configuration of the thermal energy management system of FIG . 15 . in a cold start configuration with heating of the passenger compartment of the vehicle.
  • the main radiator 196 and the secondary radiator 200 produce cold water to supply the exchangers of the air conditioning condenser type in order to obtain a temperature rise as quickly as possible of the heat engine 186, the heat transfer fluid of the circuit.
  • main 180 follows the bypass line 198 so as to avoid cooling in the main radiator 196.
  • FIG. 17 represents a configuration of low load of the thermal engine.
  • the main radiator 196 and the secondary radiator 200 produce cold water to supply the exchangers of the air conditioning condenser 204 and charge air cooler 202 type.
  • the heat transfer fluid passes through the two radiators one after the other.
  • the valve 206 regulates the temperature of the motor 186. When the temperature of the latter is below a threshold value, for example 100 ° C., the fluid borrows the bypass line 198. When the temperature of the motor rises above above this temperature, a certain part, for example 10 or 20%, of the quantity of heat transfer fluid which passes through the main radiator is introduced into the main network 180 in order to cool the engine.
  • FIG. 18 represents a configuration of high load of the motor 186.
  • the valve 206 is positioned so that the main radiator 196 produces cold water to cool the motor 186, and the secondary radiator 200 produces cold water for cool the equipment exchangers 202 and 204. It is the four-way valve 206 which regulates the temperature of the engine by distributing the flow of heat transfer fluid between the bypass line 198 and the main radiator 196.
  • This configuration corresponds at a high engine load in which ' it is necessary to circulate a large amount of heat transfer fluid to evacuate the thermal power rejected by the latter.
  • This configuration can also correspond to a vehicle which drives in winter with the air conditioning off and when, moreover, one does not wish to cool the charge air.
  • FIGs 19 to 22 illustrate other thermal energy management systems developed by a heat engine, which are similar to that of Figure 15.
  • the elements common with those of Figure 15 are designated by the same reference numerals .
  • These different systems have loops that can interact with each other, but these systems could also have loops that do not interact.
  • the system of FIG. 19 differs in particular from that of FIG. 15 by the fact that the radiators 196 and 200 do not communicate with each other by a passage orifice 32.
  • the locations of the valves 206 and 208 and of the pump 199 are different, and another valve 210 is interposed on a line between the oil cooler 194 and the main radiator 196.
  • the system of FIG. 20 is very close to that of FIG. 15.
  • the radiators 196 and 200 do not communicate with each other.
  • the radiator 200 is connected to the pump 199 by a line 212 into which opens a line 214 leading to the valve 208.
  • FIG. 23 shows a heat exchange module, designated by the general reference 250, in accordance with the present invention.
  • the module in FIG. 23 differs from the modules described above in that it comprises a second secondary exchanger. It therefore consists of three exchangers, namely a main heat exchanger, designated by the general reference 256, and two secondary heat exchangers, designated by the references 252 and 254.
  • Each heat exchanger has an inlet manifold 261 , an outlet manifold 263 and a bundle of circulation tubes interposed between the inlet manifold 261 and the outlet manifold 263.
  • the exchangers 252, 254 and 256 can be identical and / or presented with dividers 165 common, only a part of which is shown in FIG. 23. The other construction details of the module in FIG. 23 are similar to those of the modules previously described.
  • FIG. 24 shows an embodiment of a thermal energy management system developed by a heat engine comprising a heat exchange module 250 according to the present invention.
  • This management system consists of a high temperature circuit 230, shown schematically by a dashed line rectangle, and a low temperature circuit shown schematically by a dashed line rectangle 240.
  • the heat exchange module 250 consists of three rows of tubes, namely a first row of tubes 252, a second row of tubes 254 and a third row of tubes 256.
  • the order of the rows of tubes 252, 254, 256 is determined with respect to the direction of the air flow, shown diagrammatically by the arrow 258, which passes through them.
  • the row of tubes 252 is located upstream with respect to the flow of the air flow. It is crossed first and has the lowest air temperature.
  • the row of tubes 254 is crossed by the flow of air which has heated up in contact with the tubes of the first row 252. It is therefore less well cooled than the first row.
  • the third row of tubes (256) is the most poorly cooled since the air has already passed through the two first rows 254 and 256 and therefore heated up on contact.
  • the cooling fluid which circulates in the first row of tubes 252 will be better cooled than the fluid which circulates in the second row of tubes 254, which itself will be better cooled than the heat transfer fluid which passes through the third row of tubes 256.
  • the inlet 261 and outlet 263 manifolds are not divided. Consequently, each of the rows of tubes 252, 254 and 256 constitutes an exchanger. These three references therefore designate both an exchanger and a row of tubes. Consequently, the heat exchange module 250 consists of three superimposed exchangers, crossed by the same air flow. The exchangers may have common fins or dividers 165 which make the module physically linked. The same coolant, namely the engine coolant, circulates in the three exchangers 252, 254 and 256.
  • Part of the exchange module 250 is part of the high temperature circuit 230, namely the exchangers 254 and 256, while the exchanger 252 is part of the low temperature circuit 240.
  • the high temperature circuit 230 further comprises, as described above, an internal combustion engine 186 and a main pump 188 which circulates a heat transfer fluid in the high temperature circuit. It also includes a bypass on which is mounted an air heater 190. It further comprises a four-way valve 260. An inlet channel is connected to the output of the motor 186, an outlet channel to the heater 190, a second outlet channel to the exchanger 254 and a fourth channel, constituting a third outlet channel, is connected to the exchanger 256. A charge air cooler 202 is mounted in series with the second row exchanger 254.
  • the low temperature circuit 240 includes an electric circulation pump 199 which circulates the fluid coolant for cooling the engine in the exchanger 252 which thus constitutes a low temperature radiator.
  • the low temperature radiator 252 is mounted in series with a condenser 204 forming part of an air conditioning circuit of: the passenger compartment of the motor vehicle.
  • the exchangers 254 and 256 are permanently part of the high temperature circuit, while the exchanger 252 is permanently part of the low temperature circuit.
  • FIG. 25 An alternative embodiment of the thermal energy management system shown in Figure 23.
  • This system consists, like that of Figure 23, a high temperature circuit, designated by the reference 270, and a low temperature circuit, designated by the reference 280.
  • the heat exchange module 290 like the module 250, consists of three rows of tubes, designated by the references 252, 254 and 256, constituting three superimposed heat exchangers crossed by the same air flow 258.
  • the exchangers of rows 1 and 2 namely the exchangers 252 and 254 are part of the low temperature circuit 280, while the heat exchanger of rank 3, in other words the heat exchanger 256, is only part of the high temperature cooling circuit 270.
  • the high temperature circuit 256 compo rte a three-way valve 262.
  • the inlet is connected to the outlet of the engine coolant 186.
  • One outlet of the valve 262 is directed to the air heater 190, while the other outlet brings the "fluid to the 'inlet of the exchanger 256.
  • the exchanger 252 of rank 1 is mounted in series with a condenser 204, forming part of the air conditioning circuit of the passenger compartment of a motor vehicle, while the exchanger 254 of rank 2 is connected in series with a cooler charge air 202.
  • Exchangers 252 and 254 and the equipment with which they are connected in series are part of the low temperature cooling circuit.
  • the links are fixed.
  • the exchanger 254 is always part of the low temperature circuit 280, without being able to be assigned to the high temperature circuit 270.

Description

MODULE D ' ECHANGE DE CHALEUR COMPORTANT UN RADIATEUR PRINCIPAL ET DEUX RADIATEURS SECONDAIRES
L'invention se rapporte au domaine des échangeurs de chaleur, notamment pour véhicules automobiles, et en particulier aux modules d'échange de chaleur constitués de plusieurs échangeurs de chaleur superposés pour constituer un ensemble unique.
Plus précisément, l' invention, concerne un module d'échange de chaleur comprenant plusieurs échangeurs de chaleur possédant chacun une boîte collectrice d'entrée, une boîte collectrice de sortie, un faisceau de tubes dans lesquels circule un fluide caloporteur, et des surfaces d'échange en relation d'échange thermique avec les tubes du faisceau, lesdits échangeurs étant disposés de manière que leur faisceau de tubes soit traversé par un même flux d'air.
Les échangeurs de chaleur pour véhicules automobiles se présentent généralement sous la forme d'un faisceau de tubes de circulation de fluide et de surfaces d'échange de chaleur avec le milieu extérieur, telles que des ailettes ou des intercalaires ondulés . Le faisceau est interposé entre deux boîtes collectrices qui distribuent le fluide dans les tubes de circulation. Ou bien, en variante, l' échangeur comporte une boîte collectrice unique divisée en une section d'entrée et une section de sortie.
II est connu d'assembler sur un échangeur principal, tel qu'un radiateur de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile, un ou plusieurs échangeurs secondaires afin de constituer un ensemble, appelé encore module, prêt à être installé dans le véhicule, les surfaces d'échange de chaleur du module pouvant être communes aux différents échangeurs. L' échangeur secondaire est constitué le plus souvent d'un refroidisseur d'air de suralimentation du moteur, d'un condenseur de climatisation ou d'un radiateur d'huile. Dans les modules d'échange de chaleur de ce type, chaque échangeur possède son propre circuit de circulation de fluide dans lequel circule un fluide caloporteur particulier. Ceci se traduit par une multiplication des canalisations nécessaires. En outre, il est nécessaire d'amener les différents fluides de refroidissement en face avant du véhicule pour réaliser un échange de chaleur avec l'air atmosphérique ambiant. Les échangeurs sont donc fréquemment éloignés des équipements qu'ils refroidissent, ce qui se traduit par une longueur importante des canalisations et des difficultés pour aménager un passage sous le capot du véhicule pour ces canalisations, compte tenu de l'espace limité disponible.
En outre, la surface d'échange de chaleur de chaque échangeur est fixe. Elle correspond à la surface du faisceau de l' échangeur. La seule possibilité d'ajustement du refroidissement de l' échangeur est la mise en marche ou l'arrêt de la pompe de circulation du fluide de refroidissement. Un tel système offre donc peu d' adaptabilité aux conditions de charge du moteur.
La présente invention a par conséquent pour objet un module d'échange de chaleur et un système de gestion de l'énergie thermique développée par le moteur du véhicule qui remédie à ces inconvénients.
Ces buts sont atteints, conformément à l'invention, par le fait" que le module d'échange de chaleur comporte un échangeur de chaleur principal et deux échangeurs de chaleur secondaires et que le même fluide caloporteur circule dans l' échangeur de chaleur principal et dans les échangeurs de chaleur secondaires .
On obtient ainsi un composant que l'on peut appeler "multi- échangeur" qui comporte trois échangeurs de chaleur formant un ensemble mécanique unitaire, par exemple grâce à des boîtes collectrices communes, des intercalaires communs, des joues communes ou autres moyens de connexion entre les faisceaux respectifs des échangeurs. Toutefois, le module de l'invention a cette particularité que c'est le même fluide caloporteur qui circule dans les trois échangeurs de chaleur, ledit fluide pouvant être à deux températures différentes car provenant, par exemple, de deux boucles de circulation de fluide distinctes, comme évoqué plus loin.
Ainsi, chaque échangeur pourra présenter au moins une entrée et au moins une sortie pour le fluide. Les tubes de l'un des faisceaux pourront par ailleurs être de caractéristiques identiques d'un échangeur à l'autre, au moins en ce qui concerne les tubes des échangeurs dans lesquels circulent le même fluide .
Selon un mode de réalisation particulier, les surfaces d'échanges avec l'air, aussi appelées faisceaux, seront sensiblement identiques d'un échangeur à l'autre, au moins en ce qui concerne les échangeurs dans lesquels circulent le même fluide.
Dans une forme de réalisation préférentielle, la boîte collectrice de sortie de l' échangeur principal communique avec la boîte collectrice d'entrée d'au moins un échangeur secondaire par un orifice de passage.
De préférence, le module d'échange de chaleur comporte une cloison de partition qui divise la boîte collectrice de sortie de l' échangeur principal en une chambre de sortie principale et en une chambre de sortie secondaire, les tubes du faisceau de l' échangeur principal raccordés à la chambre de sortie principale, ainsi que la partie de la boîte collectrice d'entrée de l' échangeur principal raccordée à ces mêmes tubes constituant un radiateur principal, les tubes du faisceau de 1' échangeur principal raccordés à la chambre de sortie secondaire, ainsi que la partie de la boîte collectrice d'entrée de l' échangeur principal raccordée à ces mêmes tubes et au moins l'un des échangeurs secondaires constituant un radiateur secondaire .
Grâce à ces caractéristiques, on peut faire circuler le même fluide caloporteur dans tout ou partie des échangeurs . Il est possible de sélectionner la partie du faisceau dans laquelle circule le fluide. L'invention permet également de réaliser différentes configurations du système de gestion de l'énergie thermique qui s'adaptent aux différentes conditions de charge du moteur du véhicule .
. La surface d'échange du radiateur secondaire peut être augmentée de la partie du faisceau du radiateur principal qui communique avec les échangeurs secondaires. On obtient ainsi un radiateur secondaire de plus grande dimension, sans augmentation de l'encombrement facial du module d'échange puisque les échangeurs peuvent être superposés les uns aux autres-.
De préférence, le module comporte des moyens de commutation qui permettent d'ouvrir et de fermer l'orifice de passage entre la boîte collectrice de sortie de l' échangeur principal et la boîte collectrice d'entrée d'au moins un échangeur secondaire.
La mise en oeuvre de ces moyens de commutation permet de faire varier la surface - du faisceau de l' échangeur, et par conséquent sa capacité de refroidissement. Dans une réalisation particulière, les moyens de commutation sont constitués par un piston relié par une tige à un organe de commande .
L'organe de commande peut tirer ou pousser le piston pour fermer l'orifice de passage.
Dans une réalisation particulière, le module comporte une tubulure d'entrée raccordée à la boîte collectrice d'entrée de 1' échangeur principal, cette tubulure unique servant .à l'entrée commune du fluide caloporteur . dans le- radiateur principal et dans le radiateur secondaire.
Selon une autre réalisation, le module comporte une cloison de partition située entre la partie de la boîte collectrice d'entrée faisant partie du radiateur principal et la partie de la boîte collectrice d'entrée faisant partie du radiateur secondaire, cette cloison divisant la boîte collectrice de l' échangeur principal en une chambre d'entrée principale et en une chambre d'entrée secondaire, une tubulure d'entrée étant raccordée à la chambre d'entrée principale pour l'entrée du fluide caloporteur dans le radiateur principal et une autre tubulure d'entrée étant raccordée à la chambre d'entrée secondaire pour l'entrée du fluide caloporteur dans le radiateur secondaire.
Le module d'échange de chaleur peut comporter au moins un quatrième échangeur appartenant à un circuit de refroidissement séparé dans lequel circule un fluide de cycle différent du fluide caloporteur du radiateur principal et du radiateur secondaire, notamment, de l' échangeur principal et des deux échangeurs secondaires .
Dans une telle configuration, le module pourra conserver la structure d'un "multi-échangeur" , c'est-à-dire, un module comportant plusieurs échangeurs de chaleur formant un ensemble mécanique unitaire, par exemple grâce à des boîtes collectrices communes, des intercalaires communs, des joue communes ou autres moyens de connexion entre les faisceaux respectifs des échangeurs.
Dans une réalisation particulière, les boîtes collectrices de 1' échangeur principal et/ou des échangeurs secondaires sont divisées en plusieurs chambres par des cloisons de séparation, de manière à définir une série de passes pour le fluide caloporteur.
Les surfaces d'échange peuvent être constituées par des ailettes de refroidissement communes aux échangeurs du module. Les surfaces d'échange peuvent également être constituées par des intercalaires ondulés communs aux échangeurs du module.
Dans. l'un comme l'autre cas, elles pourront être équipées de moyens de rupture du pont thermique entre les échangeurs, ceci afin d'éviter les difficultés pouvant provenir de la circulation dans ceux-ci d'un fluide à différents niveaux de température d'un échangeur à l'autre.-
Les surfaces d'échange peuvent être assemblées aux tubes des échangeurs par brasage. Elles peuvent également être assemblées mécaniquement aux tubes des- échangeurs.
Dans une réalisation particulière, les boîtes collectrices des échangeurs sont constituées d'une plaque collectrice et d'un couvercle assemblés par brasage. Dans une autre réalisation, les boîtes collectrices des échangeurs sont constituées d'une plaque collectrice et d'un couvercle, notamment en matière plastique, fixé mécaniquement sur la plaque collectrice.
D'autre part, l'invention concerne un système de gestion de l'énergie thermique développée par un moteur thermique de véhicule automobile comprenant un réseau principal équipé d'une pompe principale pour faire circuler un fluide de cycle caloporteur entre le moteur thermique et un radiateur de refroidissement principal échangeant de la chaleur avec l'air atmosphérique, le réseau principal comprenant, en outre, une canalisation de court-circuit et une canalisation de chauffage comprenant un aérotherme, et un réseau secondaire incluant un radiateur secondaire et une pompe secondaire, dans lequel le réseau principal et le réseau secondaire sont reliés par des moyens d' intercommunication qui permettent de faire circuler de manière contrôlée le fluide caloporteur entre le réseau principal et le réseau secondaire ou d'interdire cette circulation en fonction de l'état de charge du moteur thermique, et dans lequel le radiateur principal et le radiateur secondaire font partie d'un, module d'échange de chaleur tel que défini ci-dessus.
L'invention concerne aussi un système de gestion de l'énergie thermique développée par un moteur thermique de véhicule automobile, comprenant un circuit à haute température équipé d'une pompe principale pour faire circuler un -fluide caloporteur. entre le moteur thermique et un échangeur principal à haute température échangeant de la chaleur avec l'air atmosphérique extérieur, le circuit à haute température comprenant en outre une canalisation de chauffage comportant un aérotherme, et un circuit à basse température incluant un échangeur 'secondaire et une pompe secondaire, dans lequel 1 ' échangeur principal à haute température et 1 ' échangeur secondaire font partie d'un module d'échange de chaleur, tel que défini précédemment.
Dans une forme de réalisation, l'un des échangeurs secondaires est monté en série avec un condenseur faisant partie d'un circuit de climatisation de l'habitacle du véhicule automobile.
On peut prévoir aussi que l'un des échangeurs secondaires est monté en série avec un refroidisseur d'air de suralimentation.
Dans une variante, 1 ' échangeur secondaire monté en série avec le refroidisseur d'air de suralimentation et le refroidisseur d'air de suralimentation lui-même font partie du circuit à haute température .
Dans une autre variante, 1 ' échangeur secondaire monté en série avec le refroidisseur d'air de suralimentation et le refroidisseur d'air de suralimentation lui-même font partie du v circuit à basse température .
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre illustrâtif en référence aux figures annexées . Sur ces figures :
la figure 1 est une vue en perspective d'une première variante d'un module d'échange de chaleur comprenant un seul échangeur secondaire ;
la figure 2 est une vue en perspective d'une deuxième variante de réalisation -d'un module d'échange de chaleur comprenant un seul échangeur secondaire ; la figure 3 est une vue en perspective d'une troisième variante d'un module d'échange de chaleur comprenant un seul échangeur secondaire ;
la figure 4 est une vue en perspective d'une quatrième variante d'un- module d'échange de chaleur comprenant un seul échangeur secondaire ;
la figure 5 est une vue en perspective d'une cinquième variante d'un module d'échange de chaleur comprenant un seul échangeur secondaire ;
la figure 6 illustre une première variante de moyens de commutation pour un module d'échange de chaleur selon l'une des figures 1 à 5 ;
la figure 7 illustre une deuxième variante de moyens de commutation pour un module d'échange de chaleur selon l'une des figures 1 à 5 ;
la figure 8 est une vue en plan d'une ailette brasée destinée au module d'échange de chaleur représenté aux figures 1 à 5 ;
la figure 9 est une vue en coupe selon la ligne IX de la figure 8 ;
la figure 10 est une vue en coupe selon la ligne "X de la figure 8 ;
les figures 11 et 12 illustrent un assemblage entièrement mécanique d'un module d'échange de chaleur comprenant un seul échangeur secondaire ;
-la. figure 13 représente un module d'échange de chaleur comprenant un échangeur principal, un seul échangeur secondaire et un troisième ' échangeur ;
la figure 14 est une vue en plan d'une ailette destinee au module d'échange de chaleur de la figure 13 ;
la figure 15 illustre schématiquement un système de gestion de l'énergie thermique développée par un moteur thermique comprenant un seul échangeur secondaire ;
la figure 16 représente la configuration du système de la figure 15 en cas de démarrage à froid ;
La figure 17 représente le système de gestion de l'énergie thermique de la figure 15 en configuration de faible charge ;
la figure 18 illustre le système de gestion de l'énergie thermique de la figure 15 en configuration de forte charge ;
les figures 19 à 22 illustrent schématiquement d'autres systèmes de gestion de 1 ' énergie thermique comprenant un seul échangeur secondaire ;
la figure 23 est une vue en perspective d'un module d'échange de chaleur comprenant un échangeur principal et deux échangeurs secondaires conforme à la présente invention ;
les figures 24 et 25 illustrent schématiquement un mode de réalisation d'un système de gestion de l'énergie thermique développé par un moteur comprenant un échangeur principal et deux échangeurs secondaires conforme à la présente invention.
On a représenté sur la figure 1 un module d'échange de chaleur, désigné par la référence générale 2. Il est constitué de deux échangeurs, à savoir un échangeur de chaleur principal, désigné par la référence générale 4, et un échangeur de chaleur secondaire, désigné par la référence générale 6. L' échangeur de chaleur principal 4 est constitué d'une boîte collectrice d'entrée 8, d'une boîte collectrice de sortie 10 et d'un faisceau de tubes de circulation 12 interposé entre la boîte collectrice d'entrée 8 et la boîte collectrice de sortie 10. La boîte collectrice d'entrée 8 comporte une cloison de partition 14 qui la divise en une chambre d'entrée principale 16 et en une chambre d'entrée secondaire 18. De même, la boîte collectrice de sortie 10 comporte une cloison de partition 20 qui la divise en une chambre de sortie principale 22 et une chambre de sortie secondaire 24. Une tubulure d'entrée 26 est raccordée à la chambre d'entrée principale 16 et une tubulure d'entrée 28 est raccordée à la chambre d'entrée secondaire 18.
La tubulure 26 distribue le fluide caloporteur dans les tubes du faisceau 12 raccordés à la chambre d'entrée principale et la tubulure d'entrée 28 distribue le fluide caloporteur dans les tubes du faisceau 12 raccordés à la chambre d'entrée secondaire 18. La chambre de sortie principale 22 comporte une tubulure de sortie 30 qui permet la sortie du fluide caloporteur entré par la tubulure d'entrée 26 hors de la chambre de sortie principale 22. La chambre de sortie secondaire 24 ne comporte pas de tubulure de sortie, mais un orifice de passage 32 qui la met en communication avec une boîte collectrice d'entrée 34 de l' échangeur secondaire 6. Ce dernier possède par ailleurs une boîte collectrice de sortie 36 et un faisceau de tubes 38 interposé entre la boîte collectrice d'entrée 34 et la boîte collectrice de sortie 36. Une tubulure de sortie 40 est raccordée à la boîte collectrice de sortie 36. L'orifice de passage 32 peut être ouvert ou fermé à l'aide de moyens de commutation qui seront décrits ultérieurement .
Le faisceau de tubes 12 de l' échangeur de chaleur principal 4 et le faisceau de tubes 38 de l' échangeur secondaire 6 sont traversés par un même flux d'air schématisé par la flèche 42. Les deux échangeurs sont disposés de telle manière que 1' échangeur secondaire 6 est refroidi en premier par le flux d'air 42. Les tubes du faisceau 12 sont donc refroidis par un flux d'air qui s'est déjà réchauffé au contact des tubes du faisceau 38 de l' échangeur secondaire 6 . -
La partie des tubes du faisceau 12 de .l' échangeur principal 4 raccordée à la chambre principale d'entrée 16 et à la chambre de sortie principale 22 constitue, dans ce qui suit, un radiateur principal 196 (voir Figures 15 - 18) . La partie des tubes du faisceau 12 de l' échangeur principal 4 raccordée à la chambre d'entrée secondaire 18 et à la chambre de sortie secondaire 24, en série avec le faisceau de tubes 38 de l' échangeur secondaire, constitue, dans ce qui suit, un radiateur secondaire 200 (voir Figures 15 - 18) . Etant donné que la température du fluide caloporteur à la sortie du radiateur secondaire 200 est plus basse que la température de sortie de ce même fluide à la sortie du radiateur principal 196, le radiateur secondaire est également appelé dans ce qui suit radiateur à basse température (B.T.) et le radiateur principal radiateur à haute température (H. .). Le module d'échange de chaleur 2 peut ainsi générer deux niveaux de température, par exemple une haute température égale à environ 100°C et une basse température égale à environ 60°C. Le radiateur à haute température est destiné à faire partie d'un circuit à haute température et à refroidir le moteur thermique du véhicule automobile, ainsi que des équipements qui ne nécessitent pas d'être refroidis jusqu'à une température basse. Au contraire, le radiateur basse température est raccordé à un réseau dit à basse température et il est destiné au refroidissement de fluide pour lequel le niveau de température du circuit de refroidissement du moteur est trop élevé .
La circulation du fluide caloporteur dans le module d'échange de chaleur 2 de la Figure 1 s'effectue de la manière suivante.
Le fluide chaud du circuit principal, ou circuit à haute température, pénètre dans le radiateur principal 196 par la tubulure d'entrée 26 de la chambre d'entrée principale, comme schématisé par la flèche 44, traverse les tubes 12 du faisceau raccordé à la chambre d'entrée principale 16 et pénètre dans la chambre de sortie principale 22. Le fluide caloporteur refroidi sort de la chambre de sortie principale 22 par la tubulure 30, comme schématisé par la flèche 46.
Le fluide caloporteur chaud du circuit secondaire, ou circuit à basse température, pénètre dans la chambre d'entrée secondaire 18 par la tubulure d'entrée 28, comme schématisé par la flèche 48. Il parcourt la partie des tubes du faisceau 12 raccordée à la chambre d'entrée secondaire 18 et à la chambre de sortie secondaire 24. Il pénètre dans la chambre de sortie secondaire 24 et passe dans la boîte collectrice d'entrée 34 par l'orifice de passage 32, comme schématisé par les flèches 50. Le fluide parcourt alors les tubes du faisceau 38, de gauche à droite selon la figure, pour pénétrer dans la boîte collectrice de sortie 36. Le fluide caloporteur refroidi ressort par la tubulure de sortie 40, comme schématisé par la flèche 52. C'est le même fluide caloporteur qui circule dans le radiateur principal et dans le radiateur secondaire.
On a représenté sur la figure 2 une vue en perspective d'une variante de réalisation du module d'échange de chaleur 2 de la
Figure 1. Elle s'en distingue par le fait que la boîte collectrice d'entrée 8 de l' échangeur principal 4 comporte une tubulure "d'entrée unique 26 au lieu des tubulures 26 et 28 du mode de réalisation de la Figure 1. En outre, la boîte collectrice d'entrée 8 ne comporte pas de cloison de partition
14. Son volume n'est par conséquent pas divisé en une chambre d'entrée principale 16 et une chambre d'entrée secondaire 18.
La tubulure d'entrée 26 sert à la fois pour l'entrée du fluide caloporteur du réseau principal ou réseau à haute température et du fluide caloporteur du réseau secondaire ou réseau à basse température, comme schématisé par la flèche 44. Dans la boîte collectrice d'entrée 8, une partie du fluide pénètre dans les tubes du faisceau 12 raccordés à la chambre de sortie principale 22, et le reste du fluide pénètre dans la partie des tubes du faisceau 12 raccordée à la chambre de sortie secondaire 24.
En revanche, la boîte collectrice de sortie 10 est divisée en une chambre de sortie principale 22 et une chambre de sortie secondaire par une cloison de partition 20, de la même manière que dans le mode dé réalisation de la figure 1.
On a représenté sur -la figure 3 une variante de réalisation du module d'échange de chaleur représenté sur la figure 2. Comme le mode de réalisation de la Figure 2, ce dernier comporte une tubulure d'entrée unique 26 raccordée à la boîte collectrice d'entrée 8 de l' échangeur principal 2. La différence entre les deux réalisations tient au fait que la boîte collectrice d'entrée 34 de l' échangeur secondaire 6 comporte une cloison de séparation 58 qui la divise en une chambre inférieure 60 et une chambre supérieure 62. De la même, manière, la boîte collectrice de sortie 36 de l' échangeur secondaire 6 comporte une cloison de séparation 64 qui la divise en une chambre inférieure 66 et une chambre supérieure 68.
De la sorte, le fluide caloporteur circule dans les tubes du faisceau 38 de l' échangeur secondaire 6 en effectuant une série d'allers et retours entre la boîte collectrice d'entrée 34 et la boîte collectrice de sortie 36. Ces allers et retours sont appelés passes. Dans l'exemple représente, il y a trois passes. Après avoir pénétré dans la chambre inférieure 60 par l'orifice de passage 32, comme schématisé par la flèche 70, le fluide circule de droite à gauche, selon la figure, pour pénétrer dans la chambre inférieure 66 de la boîte collectrice de sortie 36. Il se répartit dans cette chambre et circule, de gauche à droite selon la figure, dans les tubes du faisceau 38 pour parvenir dans la chambre supérieure 62 de la boîte collectrice d'entrée 34, puis circule à nouveau de droite à • gauche selon la figure, comme schématisé par la flèche 74, pour pénétrer dans la chambre supérieure 68 de là boîte collectrice de sortie 36. Le fluide caloporteur froid quitte ensuite la chambre supérieure 68 par la tubulure de sortie 40, comme schématisé par la flèche 52.
Dans l'exemple représenté, la circulation du fluide caloporteur dans le radiateur principal ou radiateur à haute température s'effectue en une seule passe. Toutefois, il va de soi que le radiateur principal pourrait également comporter des cloisons de séparation semblables aux cloisons 58 et 64 afin que la circulation du fluide s'effectue en plusieurs passes. De même, le radiateur secondaire pourrait comporter davantage de cloisons de séparation afin d'augmenter le nombre de passes. On a représenté sur la figure 4 une autre variante de réalisation d'un module d'échange de chaleur 2. Il se distingue des précédents, illustrés et décrits en référence aux figures 1 à 3, par le fait que la boîte collectrice de sortie 10 de l' échangeur de chaleur principal 4 ne comporte pas de cloison de partition qui divise son volume intérieur en deux chambres. En conséquence, le radiateur principal, ou radiateur à haute température 196, se confond avec l' échangeur de chaleur principal ou échangeur à haute température 4. De la même manière, le radiateur secondaire 200 se confond avec l' échangeur de chaleur secondaire 6.
La circulation du fluide dans ce module d'échange de chaleur s'effectue de la manière suivante. Le fluide caloporteur du circuit principal pénètre dans la boîte collectrice d'entrée 8 de 1 'échangeur de chaleur principal 4 par la tubulure d'entrée 80, comme schématisé par la flèche 82. Il parcourt les tubes du faisceau 12 , de gauche à droite selon la figure, pour parvenir dans la boîte collectrice de sortie 10 dont il ressort refroidi par la tubulure de sortie 84, comme schématisé par la flèche 86. Le fluide du circuit secondaire, ou circuit à basse température, pénètre dans la boîte collectrice 36 du radiateur secondaire ,- par la tubulure 88, comme schématisé par la flèche 90. Il parcourt les tubes du faisceau 38, de gauche à droite selon la figure, pour pénétrer dans la boîte collectrice de sortie 34 et ressortir par la tubulure 92, comme schématisé par la flèche 94.
II peut ne pas y avoir d'orifice de passage entre le radiateur principal et le radiateur secondaire. Dans ce cas, la circulation de fluide entre le réseau principal et le réseau secondaire s'effectue par des moyens de communication externes au module d'échange de chaleur, comme des vannes. Le module d'échange de chaleur 2 de la Figure 4 peut également comporter un orifice de. passage 32 mettant en communication la boîte collectrice de sortie 10 de, l' échangeur de chaleur principal avec la boîte collectrice d'entrée 34 de l' échangeur de chaleur secondaire, comme représenté. L'orifice de passage 32 peut être ouvert ou fermé par des moyens de commutation qui seront décrits ultérieurement. Cette disposition permet de faire varier la capacité d'échange de l' échangeur en faisant circuler le fluide dans tout ou partie de ce dernier.
On a représenté sur la figure 5 une cinquième variante de réalisation d'un module d'échange de chaleur 2. Ce mode de réalisation est semblable au mode de réalisation de la Figure 4 dans le sens où la boîte collectrice de sortie de l' échangeur de chaleur principal 4 ne comporte pas de cloison de partition qui la divise en une chambre de sortie principale et une chambre de sortie secondaire . Le volume intérieur de cette boîte est donc d'une seule pièce. La circulation du fluide caloporteur dans l' échangeur de chaleur principal 4 s'effectue par conséquent de la même manière que dans le mode de réalisation représenté sur la Figure 4.
La boîte collectrice de sortie 36 de l' échangeur de chaleur principal 6 comporte une cloison de séparation 96 qui la divise en une chambre inférieure 98 et une chambre supérieure
100. Le fluide caloporteur du circuit à basse température pénètre dans la chambre supérieure 100 par la tubulure d'entrée 102, comme représenté par la flèche 104. Il parcourt la partie supérieure des tubes du faisceau, située au-dessus de la cloison de séparation 96 , de gauche à droite selon la figure, pour parvenir dans la boîte collectrice 34 et se répartir dans cette dernière, comme schématisé par la flèche 106, puis il parcourt la partie inférieure des tubes du faisceau 38, située en dessous de la cloison de séparation 96, de droite à gauche selon la Figure 5, pour revenir vers la chambre inférieure 98 de la boîte collectrice 36. Le fluide secondaire refroidi quitte la chambre inférieure 98 par la tubulure de sortie 110, comme schématisé par la flèche 112. Le radiateur secondaire comporte ainsi deux passes. Toutefois, il pourrait en comporter davantage, par exemple trois ou quatre.
Le module d'échange de chaleur de la figure 5 se distingue, en outre, par le fait que les surfaces d'échange 114 en relation d'échange thermique avec les tubes du faisceau 12 de l' échangeur de chaleur principal 4 et 38 de l' échangeur de chaleur secondaire 6 sont constituées par des intercalaires ondulés .
Comme on l'a exposé précédemment, l'orifice de passage 32 entre la boîte collectrice 10 de l' échangeur de chaleur principal 4 et la boîte collectrice 34 de l' échangeur de chaleur secondaire 6 peut être ouvert et fermé par des moyens de commutation. On a représenté sur les figures 6 et 7 deux exemples de réalisation de tels moyens de commutation. Un organe de commande 120 solidaire d'une paroi de la boîte collectrice d'entrée 34 de l' échangeur de chaleur secondaire 6 actionne une tige 122 qui porte un piston 124. Lorsque l'organe de commande 120 tire la tige 122, le piston 124, qui comporte un joint d' étanchéité, est attiré vers l'entrée de l'orifice de passage 32 constitué par exemple par une entretoise tubulaire 126 et il obture cet- orifice. Au contraire, lorsque l'organe de commande 120 repousse la tige 122, le piston 124 s'écarte de l'ouverture de l'orifice de passage 32, ce qui permet la circulation du fluide, comme schématisé par les flèches 128.
Sur la figure 7, la réalisation des moyens de' commande est identique, à l'exception du fait que le piston 124 est situé à l'intérieur de la boîte collectrice de sortie 34 de l' échangeur secondaire 6 au lieu d'être situé à l'intérieur de la boîte collectrice de sortie 10 de 1 ' échangeur principal 4. Ainsi, lorsque l'organe de commande pousse le piston 124 vers l' entretoise tubulaire 126, l'orifice de passage 32 est fermé. Inversement, lorsque l'organe de commande 120 tire sur la tige 122, le piston 124 s'écarte de l' entretoise tubulaire 126, ce qui ouvre l'orifice de passage 32 et permet le passage du fluide, comme schématisé par les flèches 128.
II existe différentes technologies de réalisation des échangeurs de chaleur pour véhicules automobiles . Selon une première technologie, les échangeurs sont assemblés en une seule opération par brasage. Selon une autre technologie., les échangeurs sont assemblés en partie par brasage et en partie par des moyens mécaniques. Les surfaces d'échange de chaleur en relation d'échange thermique avec les tubes du faisceau, qui peuvent être constituées par des intercalaires ondulés ou par des ailettes planes et fines, sont alors assemblées par brasage aux tubes, tandis que le couvercle des boîtes collectrices est assemblé mécaniquement à la plaque collectrice de l' échangeur. On a illustré un mode d'assemblage mixte de ce type sur les figures 8 à 10.
La figure 8 représente une ailette fine 130 pour un module d'échange de chaleur tel que ceux qui ont été décrits et représentés sur les • figures 1 à 5. L'ailette 130 se présente sous la forme d'un rectangle très allongé comportant deux grands côtés 132 dans lesquels sont prévues des découpes allongées 134 se terminant par une extrémité arrondie destinée à recevoir les tubes du faisceau 12 de l' échangeur de chaleur principal 4 et les tubes du faisceau 38 de l' échangeur de chaleur secondaire 6. En outre, l'ailette 130 comporte des perforations carrées 136 disposées entre les deux rangs de tubes et destinées à limiter le pont thermique entre le faisceau de tubes 12 et le faisceau de tubes 38.
On a représenté sur la figure 9 une vue en coupe selon la ligne IX de la figure 8. Les boîtes collectrices 8 et 36 (voir figures 1 à 5) sont réalisées à l'aide d'une pièce unique 140 comportant une cloison de séparation 142. Les tubes des faisceaux 12 et 38 sont assemblés par brasage en une seule opération à la plaque collectrice 144. Des joints d' étanchéité 146 sont interposés entre la plaque collectrice 144 et la pièce 140. La plaque collectrice 144 possède un rebord serti 148 replié sur l'extrémité de la - pièce 140 afin de la maintenir appliquée de manière étanche contre les joints d' étanchéité 142. On réalise ainsi un assemblage mécanique des boîtes collectrices 8 et 36 sur la plaque collectrice 144.
On remarque également sur cette figure l'interruption de la surface des ailettes 130 au niveau des perforations 136. On notera également la présence des' tubulures 26 et 40.. On a représenté sur la figure 10 une vue en coupe selon la ligne X de la figure 8. Cette vue est identique à la figure 9, à l'exception du fait que le plan de coupe ne passe pas par les échancrures 136, de telle sorte que la surface des ailettes 130 est continue. D'autre part, le plan de coupe montre la section non interrompue de la plaque collectrice 144.
Selon encore une autre technologie, les pièces constitutives de l' échangeur peuvent être assemblées exclusivement par des moyens mécaniques tels que le sertissage. On a illustré une telle réalisation sur les figures 11 et 12. L'ailette 150
(figure 11) comporte deux côtés allongés 152 comportant des perforations en forme d'ellipses 154 aplaties pour l'introduction des tubes du faisceau 12 de l' échangeur de chaleur principal 4 et des tubes du faisceau 38 de l' échangeur de chaleur secondaire 6. Ces perforations sont entièrement fermées parce qu'il est nécessaire de réaliser un contact thermique entre la paroi extérieure des tubes des faisceaux 12 et 38 et les ailettes 150 en évasant les tubes au moyen d'une olive. L'ailette 150 comporte également des perforations 156 de forme carrée situées en regard des tubes afin d'éviter un pont thermique entre les deux échangeurs .
Sur la figure 12, la plaque collectrice 158 comporte un joint d' étanchéité 160 qui permet de réaliser une jonction étanche avec la pièce 140 dans laquelle sont formées les boîtes collectrices 8 et 36. 'Les tubes des faisceaux 12 et 38 sont évasés pour réaliser un contact thermique avec la plaque collectrice 158.
On a représenté sur la figure 13 une vue en perspective d'un sixième mode de réalisation d'un module d'échange de chaleur 2. Le module d'échange de chaleur représenté comporte un troisième échangeur désigné par la référence générale 164. Cet échangeur supplémentaire est traversé par le même flux d'air 42 que 1 ' échangeur secondaire 6 et l' échangeur principal 4. En outre, il est situé devant l' échangeur secondaire 6, de telle sorte qu'il est refroidi en premier. Un échangeur supplémentaire tel que l'échangeur 164 est intégré au module d'échange de chaleur 2 lorsque l'on souhaite refroidir des fluides autres que le fluide caloporteur des réseaux principaux et secondaires par l'air ambiant, par exemple le fluide calorigène du circuit de climatisation si on ne dispose pas un condenseur à eau dans le système de refroidissement. L' échangeur 164 pourrait être également un radiateur de refroidissement de l'huile de lubrification de la boîte de vitesse ou du moteur.
L' échangeur supplémentaire 164 peut être prévu dans un mode de réalisation quelconque d'un module de chaleur, en particulier, dans le mode de réalisation de l'invention décrit en référence à la figure 23 où le module d'échange de chaleur comprend un échangeur principal et deux échangeurs secondaires.
On a représenté sur la figure 14 une ailette plane fine 166 de type brasé, similaire à l'ailette 130 représentée sur la figure 8. L'ailette 166 se présente sous la forme .d'un rectangle très allongé comportant deux grands côtés 168 dans lesquels sont prévues des découpes allongées et arrondies à leur extrémité. Toutefois, ces découpes sont de deux types. Les découpes 170 sont prévues' pour recevoir une seule rangée de tubes, à savoir • les tubes du faisceau 12 de l' échangeur principal 4: Au contraire, les découpes 172 sont plus profondes . Elles sont prévues pour recevoir deux rangées de tubes, à savoir les tubes du faisceau 38 de l' échangeur de chaleur secondaire 6, et les tubes 174 de l' échangeur supplémentaire 164. Ainsi, l'ailette 166 est commune aux trois échangeurs. On notera, en outre, qu'elle comporte des perforations carrées 176 disposées en regard des échancrures 170 et 172, et destinées à éviter, comme on l'a déjà exposé, un pont thermique entre les rangées de tubes .
Les modules d'échange de chaleur représentés aux figures 1 à 14 ne présentent que deux échangeurs de chaleur, à savoir un échangeur principal et un échangeur secondaire alors que le module conforme à l'invention en comprend trois, à savoir un échangeur principal et deux échangeurs secondaires. Toutefois, la structure et le fonctionnement de 1 ' échangeur principal ainsi que la structure et le fonctionnement des échangeurs secondaires du module selon l'invention pourront être identiques à la structure et au fonctionnement des échangeurs principal et secondaire des modules d'échange de chaleur précédents, comme développé plus loin en relation ave la figure 23.
On a représenté sur la figure 15 un système de gestion de l'énergie thermique développée par un moteur thermique comportant un module d'échange de chaleur 2. Ce système de gestion est constitué d'un réseau principal, schématisé par le rectangle en traits mixtes 180, et d'un réseau secondaire, schématisé par le rectangle en traits mixtes 182. Le réseau principal 180 comporte un moteur à combustion interne 186 et une pompe principale 188 qui fait circuler le fluide caloporteur dans le réseau principal, particulièrement dans le moteur 186. Le réseau principal comporte également une dérivation sur laquelle est monté un radiateur de chauffage 190, également appelé aerotherme. De manière facultative, il peut encore comporter une dérivation sur laquelle sont montés des échangeurs de chaleur qui échangent de la chaleur avec le fluide caloporteur du réseau principal et qui sont destinés au refroidissement d'équipements du véhicule tels qu'un refroidisseur de gaz d'échappement 192 ou un refroidisseur d'huile de lubrification moteur 194. Le réseau principal comporte enfin une dérivation sur laquelle est monté le radiateur principal 196, et une canalisation de dérivation 198 qui permet de court-circuiter le radiateur principal 196.
Le réseau secondaire 182 est constitué d'une pompe de circulation 199 qui fait circuler le fluide caloporteur dans le radiateur secondaire ou radiateur à basse température 200. Le réseau à basse température peut également comporter, de manière optionnelle, des échangeurs d'équipement qui servent à' refroidir des équipements optionnels du véhicule tels qu'un refroidisseur d'air de suralimentation 202 et un condenseur de climatisation 204. L'orifice de passage 32 entre le radiateur 196 et le radiateur secondaire 200 a été schématisé par une flèche .
On notera que les références 196 et 200 désignent ici le radiateur principal et le radiateur secondaire, et non l' échangeur principal 4 et l' échangeur secondaire 6. En effet, comme on l'a exposé précédemment, le radiateur principal peut coïncider avec l' échangeur principal et, de même, le radiateur secondaire peut coïncider avec les échangeurs secondaires . Cependant, le radiateur secondaire 200 est le plus souvent constitué des échangeurs de chaleur secondaires et d'une partie plus ou moins importante du faisceau de l' échangeur de chaleur principal 4, tandis que le radiateur principal 196 n'occupe qu'une partie de l'échangeur principal 4. Les échangeurs secondaires pourront communiquer entre eux, par exemple, grâce à des moyens de commutation tels que ceux représentés aux figures 6 et 7.
Des moyens d'interconnexion permettent de mettre en communication le réseau principal 180 et le réseau secondaire 182. Dans l'exemple représenté, ces moyens d'interconnexion sont constitués par une vanne à quatre voies 206 et par une vanne à trois voies 208.
Le module d'échange de chaleur 2 utilisé dans le système de gestion de l'énergie thermique de la figure 15 comporte une entrée unique commune au réseau principal et au réseau secondaire et deux sorties.
On notera, en outre, que le radiateur principal 196 constitue une partie commune au réseau principal 180 et au réseau secondaire 182.
La vanne 206 permet de gérer la circulation du fluide caloporteur dans l' aerotherme 190, dans la canalisation de dérivation 198 et le radiateur 196.
On a représenté sur la figure 16 la configuration du système de gestion de l'énergie thermique de la figure 15. dans une configuration de démarrage à froid avec chauffage de l'habitacle du véhicule. Dans cette configuration, le radiateur principal 196 et le radiateur secondaire 200 produisent de l'eau froide pour alimenter les échangeurs du type condenseur de climatisation afin d'obtenir une montée en température aussi rapide que possible du moteur thermique 186, le fluide caloporteur du circuit principal 180 emprunte la canalisation de dérivation 198 de manière à éviter de se refroidir dans le radiateur principal 196.
La figure 17 représente une configuration de faible charge du moteur thermi ue. Le radiateur principal 196 et le radiateur secondaire 200 produisent de l'eau froide pour alimenter les échangeurs du type condenseur de climatisation 204 et refroidisseur d'air de suralimentation 202. Le fluide caloporteur traverse les deux radiateurs l'un après l'autre. La vanne 206 assure une régulation de la température du moteur 186. Lorsque la température de ce dernier est inférieure à une valeur de seuil, par exemple 100°C, le fluide emprunte la canalisation de dérivation 198. Lorsque la température du moteur monte au-dessus de cette température, une certaine partie, par exemple 10 ou 20 %, de la quantité de fluide caloporteur qui traverse le radiateur principal est introduite dans le réseau principal 180 afin de refroidir le moteur.
La figure 18 représente une configuration de forte charge du moteur 186. La vanne 206 est positionnée de telle sorte que le radiateur principal 196 produit de l'eau froide pour refroidir le moteur 186, et le radiateur secondaire 200 produit de l'eau froide pour refroidir les échangeurs d'équipement 202 et 204. C'est la vanne à quatre voies 206 qui assure la régulation de la température du moteur en répartissant les débits de fluide caloporteur entre la canalisation de dérivation 198 et le radiateur principal 196. Cette configuration correspond à une forte charge du moteur dans laquelle ' il est nécessaire de faire circuler une quantité importante de fluide caloporteur pour évacuer la puissance thermique rejetée par ce dernier. Cette configuration peut également correspondre à un véhicule qui roule en hiver avec la climatisation éteinte et lorsque, de plus, on ne souhaite pas refroidir l'air de suralimentation.
Les figures 19 à 22 illustrent d'autres systèmes de gestion de l'énergie thermique développée par un moteur thermique, qui s'apparentent à celui de la figure 15. Les éléments communs avec ceux de la figure 15 sont désignés par les mêmes références numériques . Ces différents systèmes ont des boucles pouvant interagir entre elles, mais ces systèmes pourraient aussi avoir des boucles qui n' interagissent pas.
Le système de la figure 19 diffère notamment de celui de -la Figure 15 par le fait que les radiateurs 196 et 200 ne communiquent pas entre eux par un orifice de passage 32. De plus, les emplacements des vannes 206 et 208 et de la pompe 199 sont différents, et une autre vanne 210 est intercalée sur une conduite entre le refroidisseur d'huile 194 et le radiateur principal 196.
Le système de la figure 20 est très proche de celui de la figure 15. La aussi, les radiateurs 196 et 200 ne communiquent pas entre eux. Le radiateur 200 est relié à la pompe 199 par une conduite 212 dans laquelle débouche une conduite 214 menant à la vanne 208.
Le système de la figure 21 est proche de celui de la Figure
15, mais les boucles associées aux radiateurs 196 et 200 sont reliées entre elles uniquement par un vase d'expansion commun
216. Celui-ci est relié aux deux boucles par deux conduites 218 et 220 qui débouchent respectivement en amont des pompes 188 et 199. Comme dans le cas des figures 19 et 20, les radiateurs 196 et 200 ne communiquent pas entre eux par un orifice de passage 32.
Le système de la figure 22 est proche de celui de la figure 21. Mais les radiateurs 196 et 200 communiquent entre eux par un orifice passage, comme symbolisé par la flèche. De plus le vase d'expansion commun est supprimé. On a représenté sur la figure 23 un module d'échange de chaleur, désigné par la référence générale 250, conforme à la présente invention. Le module de la figure 23 diffère des modules décrits précédemment en ce qu'il comprend un second échangeur secondaire. Il est donc constitué de trois échangeurs, à savoir un échangeur de chaleur principal, désigné par la référence générale 256, et deux échangeurs de chaleur secondaires, désigné par les références 252 et 254. Chaque échangeur de chaleur possède une boîte collectrice d'entrée 261, une boîte collectrice de sortie 263 et un faisceau de tubes de circulation interposé entre la boîte collectrice d'entrée 261 et la boîte collectrice de sortie 263. Avantageusement, les échangeurs 252, 254 et 256 peuvent être identiques et/ou présentés des intercalaires 165 communs dont une partie seulement est représentée à la figure 23. Les autres détails de construction du module de la figure 23 sont similaires à ceux des modules précédemment décrits .
On a représenté sur la figure 24 un mode de réalisation d'un système de gestion de l'énergie thermique développé par un moteur thermique comportant un module d'échange de chaleur 250 conforme à la présente invention. Ce système de gestion est constitué d'un circuit à haute température 230, schématisé par un rectangle en trait mixte, et d'un circuit à basse température schématisé par un rectangle en trait mixte 240.
Dans ce mode de réalisation, le module d'échange de chaleur 250 est constitué de trois rangs de tubes, à savoir un premier rang de tubes 252, un deuxième rang de tubes 254 et un troisième rang de tubes 256. L'ordre des rangs de tubes 252, 254, 256 est déterminé par rapport au sens du flux d'air, schématisé par la flèche 258, qui les traverse. Le rang de tubes 252 est situé en amont par rapport à l'écoulement du flux d'air. Il est traversé en premier et il bénéficie de la température d'air la plus basse. Le rang de tubes 254 est traversé par le flux d'air qui s'est échauffé au contact des tubes du premier rang 252. Il est donc moins bien refroidi que le premier rang. Enfin, le troisième rang de tubes (256) est le plus mal refroidi puisque l'air a déjà traversé les deux premiers rangs 254 et 256 et s'est par conséquent échauffé à leur contact. Par suite, le fluide de refroidissement qui circule dans le premier rang de tubes 252 sera mieux refroidi que le fluide qui circule dans le second rang de tubes 254, lequel sera lui-même mieux refroidi que le fluide caloporteur qui traverse le troisième rang de tubes 256.
Dans ce mode de réalisation, les boîtes collectrices d'entrée 261 et de sortie 263 ne sont pas divisées. En conséquence, chacun des rangs de tubes 252, 254 et 256 constitue un échangeur. Ces trois références désignent donc aussi bien un échangeur qu'un rang de tubes. En conséquence, le module d'échange de chaleur 250 est constitué de trois échangeurs superposés, traversés par un même flux d'air. Les échangeurs peuvent disposer d'ailettes ou d'intercalaires communs 165 qui font que le module est lié physiquement. Le même fluide de refroidissement, à savoir le liquide de refroidissement du moteur, circule dans les trois échangeurs 252, 254 et 256.
Une partie du module d'échange 250 fait partie du circuit à haute température 230, à savoir les échangeurs 254 et 256, tandis que 1 ' échangeur 252 fait partie du circuit à basse température 240.
Le circuit à haute température 230 comporte en outre, comme décrit précédemment, un moteur à combustion interne 186 et une pompe principale 188 qui fait circuler un fluide caloporteur dans le circuit à haute température. Il comporte également une dérivation sur laquelle est monté un aerotherme 190. Il comporte en outre une vanne à quatre voies 260. Une voie d'entrée est reliée à la sortie du moteur 186, une voie de sortie à 1 ' aerotherme 190, une seconde voie de sortie à 1 ' échangeur 254 et une quatrième voie, constituant une troisième voie de sortie, est reliée à 1 ' échangeur 256. Un refroidisseur d'air de suralimentation 202 est monté en série avec l' échangeur de second rang 254.
Le circuit à basse température 240 comporte une pompe de circulation électrique 199 qui fait circuler le fluide caloporteur de refroidissement du moteur dans l' échangeur 252 qui constitue ainsi un radiateur à basse température. Le radiateur à basse température 252 est monté en série avec un condenseur 204 faisant partie d'un circuit de climatisation de : l'habitacle du véhicule automobile.
Dans cette réalisation les échangeurs 254 et 256 font en permanence partie du circuit à haute température, tandis que l' échangeur 252 fait en permanence partie du circuit à basse température.
On a représenté sur la figure 25 une variante de réalisation du système de gestion de l'énergie thermique représenté sur la figure 23. Ce système est constitué, comme celui de la figure 23, d'un circuit à haute température, désigné par la référence 270, et d'un circuit à basse température, désigné par la référence 280. Le module d'échange de chaleur 290, comme le module 250, est constitué de trois rangs de tubes, désignés par les références 252, 254 et 256, constituant trois échangeurs de chaleur superposés et traversés par un même flux d'air 258. Toutefois, dans cette réalisation, les échangeurs de rangs 1 et 2 , à savoir les échangeurs 252 et 254 font partie du circuit à basse température 280, tandis que l' échangeur de rang 3, en d'autres termes 1 ' échangeur 256, fait seul partie du circuit de refroidissement à haute température 270. Outre le moteur 286, la pompe de circulation et 1 'aerotherme 190, le circuit à haute température 256 comporte une vanne à trois voies 262. L'entrée est reliée à la sortie du fluide de refroidissement du moteur 186. Une sortie de la vanne 262 est dirigée sur 1 ' aerotherme 190, tandis que l'autre sortie amène le "fluide à l'entrée de 1 ' échangeur 256.
L' échangeur 252 de rang 1 est monté en série avec un condenseur 204, faisant partie du circuit de climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile, tandis que 1 ' échangeur 254 de rang 2 est monté en série avec un refroidisseur d'air de suralimentation 202. Les échangeurs 252 et 254 et les équipements avec lesquels ils sont montés en série font partie du circuit de refroidissement à basse température. Dans ce système de gestion, comme dans celui représenté sur la figure 23, les liaisons sont fixes. En d'autres termes, l' échangeur 254 fait toujours partie du circuit à basse température 280, sans pouvoir être attribué au circuit à haute température 270.
Bien entendu, d'autres systèmes de gestion sont envisageables dans le cadre de l'invention.

Claims

Revendications
1. Module d'échange de chaleur (250 ; 290) comprenant un échangeur de chaleur principal (256) et au moins un échangeur de chaleur secondaire (252, 254) possédant chacun une boîte collectrice d'entrée (261), une boîte collectrice de sortie (263), un faisceau de tubes (12, 38, 39) dans lesquels circule un fluide caloporteur, des surfaces d'échange (165) en relation d'échange thermique avec les tubes du faisceau, l' échangeur principal et l' échangeur secondaire étant disposés de manière que leur faisceau de tubes soit traversé par un même flux d'air (258), caractérisé en ce qu'il comporte deux échangeurs secondaires (252, 254) et en ce que le même fluide circule dans 1 'échangeur principal (256) et dans les deux échangeurs secondaires (252, 254).
2. Module d'échange de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un quatrième échangeur (164) appartenant à un circuit de refroidissement séparé et dans lequel circule un fluide de cycle différent du fluide de cycle caloporteur de l' échangeur principal (256) et des deux échangeurs secondaires (252, 254).
3. Système de gestion de 1 ' énergie thermique développée par un moteur thermique de véhicule automobile, comprenant un circuit à haute température (230, 270) équipé d'une pompe principale
(188) pour faire circuler un fluide caloporteur entre le moteur thermique (186) et un échangeur principal à haute température (256) échangeant de la chaleur avec l'air atmosphérique extérieur, le circuit à haute température (230, 270) comprenant en outre une canalisation de chauffage comportant un aerotherme (190) , et un circuit à basse température (240, 280) incluant un échangeur secondaire (252) et une pompe secondaire (199) , caractérisé en ce que 1 'échangeur principal à haute température (256) et 1 ' échangeur secondaire (252) font partie d'un module d'échange de chaleur (250, 290) selon l'une des revendications 1 et 2.
4. Système de gestion de l'énergie thermique selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'un (252) des échangeurs secondaires est monté en série avec un condenseur (204) faisant partie d'un circuit de climatisation de l'habitacle du véhicule automobile.
5. Système de gestion de l'énergie thermique selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'un (254) des échangeurs secondaires est monté en série avec un refroidisseur d'air de suralimentation (202).
6. Système de gestion de l'énergie thermique selon la revendication 5, caractérisé en ce que 1 ' échangeur secondaire (254) monté en série avec le refroidisseur d'air de suralimentation (202) et le refroidisseur d'air de suralimentation lui-même font partie du circuit à haute température (230) .
7. Système de gestion de l'énergie thermique selon la revendication 5, caractérisé en ce que l' échangeur secondaire (254) monté en série avec le refroidisseur d'air de suralimentation (202) et le refroidisseur d'air de suralimentation (202) lui-même font partie du circuit à basse température (280) .
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