FR2755407A1 - Echangeur de chaleur pour vehicule - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un échangeur de chaleur pour un véhicule. Dans des échangeurs de chaleur connus, auquel est associé un ventilateur, il s'établit, lors de l'enclenchement du ventilateur, des surfaces actives et passives d'échange de chaleur, les surfaces passives ayant un mauvais rendement; conformément à l'invention, il est prévu en arrière de l'échangeur de chaleur en considérant la direction d'écoulement et dans la zone des surfaces passives d'échange de chaleur, au moins un canal de guidage d'air (8) qui est rétréci en forme de buse et auquel sont associées des zones de guidage d'air (9), voisines de ce rétrécissement et ouvertes vers celui-ci. Application aux voitures de tourisme.
Description
La présente invention concerne pour un véhicule un ensemble formant
échangeur de chaleur auquel est relié un ensemble formant ventilateur, cet échangeur de chaleur comportant une surface active d'échange de chaleur, définie par les dimensions du ventilateur et située dans le flux sortant du ventilateur, ainsi que des surfaces passives d'échange de chaleur situées dans des zones superficielles extérieures de la surface active d'échange
de chaleur.
Dans des échangeurs de chaleur connus se présentant sous la forme de radiateurs, tels que ceux installés dans des véhicules pour un refroidissement du moteur à combustion interne, il est prévu à la suite de l'échangeur de chaleur un ventilateur dont le diamètre de la roue de ventilation est plus petit que la largeur de l'échangeur de chaleur. Pendant le fonctionnement du ventilateur, il s'établit une surface active d'échange de chaleur et dans le cas d'un radiateur, une surface active de refroidissement, qui est définie par le dimensionnement et l'action résultante d'aspiration et de refoulement de la roue de ventilateur dans une zone centrale de l'échangeur de chaleur. Les zones latérales non efficacement balayées par l'écoulement et non alignées avec la roue de ventilateur ne sont pas suffisamment utilisées pendant la marche de ce ventilateur. Il est également connu (DE 28 50 579 B2), dans une installation de refroidissement de véhicule qui est pourvue d'un échangeur de chaleur et d'un ventilateur, de disposer en dessous du ventilateur un élément de canalisation d'air qui dévie l'écoulement partiel d'air de refroidissement sortant vers le bas dans une direction opposée au sens de marche. On évite ainsi des courants de
court-circuitage.
Un objet de l'invention est de créer un ensemble formant échangeur de chaleur du type défini ci-dessus, dont l'efficacité est améliorée par rapport à l'art antérieur. Ce problème est résolu par le fait qu'il est prévu, dans la direction d'écoulement en arrière de l'ensemble formant échangeur de chaleur et dans la zone des surfaces passives d'échange de chaleur, respectivement au moins un canal de guidage d'air qui est rétréci en forme de buse et auquel sont associées des zones de guidage d'air s'ouvrant vers le rétrécissement en forme de buse prévu en nombre au moins égal à l'unité, et voisines de celui-ci. Grâce à cet agencement conforme à l'invention, on obtient un effet de venturi opérant à la façon d'un éjecteur et qui assure un passage d'écoulement considérablement amélioré, également pour
les zones superficielles passives d'échange de chaleur.
En conséquence toute la surface d'échange de chaleur est mieux utilisée. En outre il est possible, notamment lorsque l'ensemble formant échangeur de chaleur est agencé comme un radiateur, d'évacuer d'une meilleure façon l'air de refroidissement chauffé par les canaux de guidage d'air. L'ensemble formant échangeur de chaleur peut être constitué d'un seul échangeur de chaleur ou également de plusieurs échangeurs de chaleur disposés les uns à côté des autres, ou bien les uns au-dessus des autres, ou bien les uns après les autres - notamment des radiateurs, des refroidisseurs d'air de suralimentation,
des refroidisseurs d'huile, et analogues.
Selon une particularité de l'invention, les canaux de guidage d'air et/ou les zones de guidage d'air sont intégrés dans un capot de l'ensemble formant ventilateur. On obtient ainsi une structure particulièrement simplifiée et, lorsque le capot de ventilateur est constitué d'une matière plastique, il est possible d'obtenir une intégration monobloc des canaux de
guidage d'air et des zones de guidage d'air.
Selon une autre particularité de l'invention, il est prévu des deux côtés de la surface active d'échange de chaleur, respectivement un canal de guidage d'air qui s'étend vers le bas - en considérant l'état final de montage de l'échangeur de chaleur dans le véhicule -, le long du côté arrière de l'échangeur de chaleur, et le rétrécissement en forme de buse est situé dans une zone inférieure de sortie de chaque canal de guidage d'air. En conséquence, quand l'échangeur de chaleur est agencé comme un radiateur, il est possible que l'air de refroidissement chauffé soit évacué en dessous du véhicule, ce qui évite efficacement des écoulements en retour vers le radiateur. Il en résulte une amélioration additionnelle de l'efficacité de l'échangeur
de chaleur.
Selon encore une autre particularité de l'invention, il est prévu, dans la zone du rétrécissement en forme de buse, des éléments de guidage d'air qui sont orientés dans la direction longitudinale du véhicule et qui sont disposés en vue d'un balayage par le vent de marche du véhicule. Il est ainsi possible d'obtenir une amélioration supplémentaire de l'effet de venturi et de l'action d'éjecteur car le vent de marche, s'écoulant longitudinalement dans la zone du rétrécissement en forme de buse sous l'action exercée par les éléments de guidage d'air, produit additionnellement un entraînement et une accélération de l'écoulement guidé par le canal de
guidage d'air avec création d'une dépression.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la
description, donné à titre d'exemple non limitatif, en
référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 représente schématiquement en vue en élévation latérale un compartiment-moteur d'une voiture de tourisme, qui est pourvue d'une réalisation d'échangeur de chaleur selon l'invention se présentant sous la forme d'un radiateur, la figure 2 représente schématiquement, d'une façon analogue à la figure 1, une autre forme de réalisation d'un échangeur de chaleur selon l'invention, le figure 3 représente schématiquement, d'une façon analogue à la figure 2, une troisième forme de réalisation d'un échangeur de chaleur selon l'invention, la figure 4 est une vue d'arrière de l'échangeur de chaleur de la figure 2 et la figure 5 est une vue en coupe schématique de l'échangeur de chaleur de la figure 4, faite selon la
ligne V-V de la figure 4.
Une voiture de tourisme comprend, conformément à
la figure 1, dans une zone frontale 1, un compartiment-
moteur dans lequel est disposé un moteur à combustion interne 2. Il est prévu, dans le sens de marche en avant du moteur 2, un échangeur de chaleur se présentant sous la forme d'un radiateur 4 et ensuite, entre ce radiateur
4 et le moteur à combustion interne 2, un ventilateur 5.
Le ventilateur 5 est relié au radiateur 4 au moyen d'un capot 6. Le radiateur 4 est parcouru d'une manière connue par un liquide de refroidissement qui s'écoule dans un circuit pour un refroidissement du moteur à combustion interne 2. Le refroidissement du liquide de refroidissement passant dans un bloc tubulaire aileté du radiateur 4 est produit par de l'air s'écoulant dans la direction des doubles flèches indiquées et qui balaie les surfaces de refroidissement du bloc tubulaire aileté dans la direction longitudinale du véhicule. L'écoulement d'air pénètre dans le compartiment-moteur par l'intermédiaire d'une grille de radiateur 3, située à l'avant du véhicule. Dans le cas o le vent de marche ne crée pas un refroidissement suffisant et lorsqu'on n'est plus assuré d'un balayage suffisant du bloc tubulaire aileté, notamment à l'arrêt -, il se produit un enclenchement du ventilateur 5, qui est disposé au centre et en arrière du radiateur 4 et qui, comme le montre la figure 4, a une largeur plus petite que celle du radiateur 4. Lors d'un enclenchement du ventilateur 5, il est créé, dans la zone des surfaces de refroidissement définies par les dimensions du bloc tubulaire aileté, une surface active de refroidissement qui est située dans une zone centrale du bloc tubulaire aileté à la hauteur du ventilateur 5, c'est-à-dire dans le flux sortant du ventilateur 5, cette surface étant définie par l'écoulement d'air aspiré directement par le ventilateur 5. Les surfaces latérales de refroidissement qui sont situées des deux côtés de l'écoulement central produit par le ventilateur 5 représentent des surfaces passives de refroidissement car elles ne sont pas sollicitées directement par l'écoulement d'air aspiré par le ventilateur. Dans la zone des surfaces passives de refroidissement du bloc tubulaire aileté du radiateur 4, c'est-à-dire sur les deux côtés du ventilateur 5, il est prévu en arrière du radiateur 4, dans le capot 6 du ventilateur, respectivement un canal de guidage d'air 7 intégré dans le capot et qui est ouvert en direction du radiateur 4 sur toute la hauteur de ce dernier et qui comporte une paroi arrière fermée, reliée en haut au radiateur 4 et qui est ensuite orientée verticalement vers le bas en étant espacée du côté arrière du radiateur 4. Dans la zone de l'extrémité inférieure du radiateur 4, le canal de guidage d'air 7 est dévié à peu près horizontalement vers l'arrière et dans sa zone de sortie, il est pourvu d'un rétrécissement 8 en forme de buse. A la suite du rétrécissement 8 en forme de buse, le canal de guidage d'air 7 est ouvert de telle sorte que l'air s'écoulant dans le canal de guidage d'air 7 sur les deux côtés du ventilateur 7 soit dévié vers l'arrière. A la hauteur du rétrécissement 8 en forme de buse, il est prévu, à distance et en dessous du rétrécissement 8 en forme de buse, et en laissant subsister un intervalle dégagé, une plaque de guidage d'air 9 qui forme un fond inférieur pour le compartiment-moteur. L'air s'échappant du rétrécissement 8 en forme de buse est canalisé le long du côté inférieur de cette plaque de guidage d'air 9. Du fait que la plaque de guidage d'air 9 est disposée, dans la zone de son extrémité frontale avant, en étant espacée de la paroi du rétrécissement 8 en forme de buse, on obtient dans cette zone un effet de venturi, agissant à la façon d'un éjecteur, qui permet un meilleur balayage
des surfaces passives de refroidissement du radiateur 4.
Le même effet est obtenu également dans la zone de transition entre le rétrécissement 8 en forme de buse et la plaque de guidage d'air 9 car, dans cette zone, l'écoulement d'air produit par le vent de marche s'écoule longitudinalement et produit un entraînement de l'écoulement canalisé dans le rétrécissement 8 en forme
de buse.
L'exemple de réalisation représenté sur les figures 2, 4 et 5 correspond dans sa fonction à l'exemple de réalisation décrit ci-dessus en référence à la figure 1 de sorte qu'il n'est pas nécessaire de donner une explication complémentaire. Dans cet exemple de réalisation, la plaque de guidage d'air située du côté du fond a été désignée par la référence 9a, le rétrécissement en forme de buse par la référence 8a, le canal de guidage d'air prévu sur les deux côtés du ventilateur 5 par la référence 7a, et le capot du ventilateur par la référence 6a. Egalement dans cet exemple de réalisation, le canal de guidage d'air 7a est intégré en même temps que le rétrécissement 8a en forme de buse dans le capot de ventilateur 6a. Dans d'autres exemples de réalisation, non représentés, il est également possible de prévoir des canalisations de guidage d'air correspondantes dans un capot d'insonorisation du moteur à combustion interne. Les fonctions et les effets de ces canalisations d'air ne
sont en principe pas modifiés.
Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, il est prévu, en desosus du rétrécissement 8b en forme de buse de chaque canal de guidage 7b et sur le côté du ventilateur 5, encore un élément de guidage d'air 10, agencé en forme de déflecteur, s'étendant à distance et en dessous du rétrécissement 8b en forme de buse à peu près horizontalement dans la direction longitudinale du véhicule et se terminant également à distance et en dessous de la plaque de guidage d'air 9b. Sous l'effet de cet élément de guidage d'air 10, la canalisation du vent de marche le long du rétrécissement 8b en forme de buse et le long de la plaque de guidage d'air 9b située du côté du fond inférieur est encore améliorée par rapport aux exemples de réalisation décrits précédemment. Il en résulte également une amélioration de l'effet de venturi et par conséquent de l'action d'éjecteur, ce qui permet d'obtenir une amélioration complémentaire de l'efficacité
du radiateur 4.
Claims (4)
1. Ensemble formant échangeur de chaleur auquel est relié un ensemble formant ventilateur, cet échangeur de chaleur comportant une surface active d'échange de chaleur, définie par les dimensions du ventilateur et située dans le flux sortant de ce ventilateur, ainsi que des surfaces passives d'échange de chaleur situées dans des zones superficielles extérieures de la surface active d'échange de chaleur, caractérisé en ce qu'il est prévu, en arrière de l'échangeur de chaleur (4) en considérant la direction d'écoulement et dans la zone des surfaces passives des transmissions de chaleur, respectivement au moins un canal de guidage d'air (7, 7a, 7b) qui est rétréci en forme de buse et auquel sont associées des zones de guidage d'air (9, 9a, 9b, 10) s'ouvrant vers le rétrécissement en forme de buse (8, 8a, 8b), prévu en nombre au moins égal à l'unité, et voisines
de clui-ci.
2. Ensemble formant échangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les canaux de guidage d'air (7, 7a, 7b) et/ou les zones de guidage d'air sont intégrés dans un capot (6, 6a, 6b) prévu dans
l'ensemble formant ventilateur (5).
3. Ensemble formant échangeur de chaleur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est prévu des deux côtés de la surface active d'échange de chaleur respectivement un canal de guidage d'air (7, 7a, 7b) qui, en considérant l'état de l'échangeur de chaleur (4) monté dans le véhicule - est orienté vers le bas le long du côté arrière de l'échangeur de chaleur (4) et en ce que le rétrécissement en forme de buse (8, 8a, 8b) est situé dans une zone inférieure de sortie de chaque canal de
guidage d'air (7, 7a, 7b).
4. Ensemble formant échangeur de chaleur selon
une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est
prévu dans la zone du rétrécissement en forme de buse (8, 8a, 8b) des éléments de guidage d'air (9, 9a, 9b, 10), qui sont orientés dans la direction longitudinale du véhicule et qui sont disposés de façon à être balayés par le vent de marche du véhicule.
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