FR2816361A1 - Ensemble comprenant un echangeur de chaleur, un ventilateur et des moyens de canalisation d'un ecoulement d'air, et vehicule automobile correspondant - Google Patents
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Abstract
Cet ensemble (1) pour véhicule automobile comprend un échangeur de chaleur (2), un ventilateur (3) comprenant une hélice (6) placée en regard de l'échangeur de chaleur (2) et susceptible d'être entraînée en rotation autour d'un axe (A) pour produire un écoulement d'air, et des moyens (4) de canalisation de l'écoulement d'air qui comprennent au moins un canal (17SD, 17SG, 17ID, 17IG) s'étendant entre une entrée d'air et une sortie d'air. Au moins un canal (17SD, 17SG, 17ID, 17IG) est un canal extérieur dont l'entrée (18ID, 18IG) est située en regard d'une région extérieure de l'hélice et est espacée radialement d'une région centrale de l'hélice. La sortie du passage extérieur est située en regard d'une région extérieure de l'échangeur de chaleur (2) et espacée radialement d'une région centrale de l'échangeur de chaleur, laquelle région centrale de l'échangeur de chaleur est située en regard de la région centrale de l'hélice.
Description
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La présente invention concerne un ensemble pour véhicule automobile, du type comprenant un échangeur de chaleur, un ventilateur comprenant une hélice placée en regard de l'échangeur de chaleur et susceptible d'être entraînée en rotation autour d'un axe pour produire un écoulement d'air, et des moyens de canalisation de l'écoulement d'air qui comprennent au moins un canal s'étendant entre une entrée d'air et une sortie d'air.
L'invention s'applique en particulier au bloc avant d'un véhicule automobile dans lequel l'échangeur de chaleur est le radiateur de refroidissement du moteur thermique du véhicule.
Le ventilateur permet alors d'améliorer par convection forcée l'échange de chaleur entre l'air extérieur et le fluide de refroidissement du moteur thermique circulant dans le radiateur.
Généralement, dans un ensemble du type précité, les moyens de canalisation sont formés par un carénage qui définit un unique canal fortement divergent. Son entrée est de forme circulaire et l'hélice du ventilateur y est disposée. Le radiateur étant habituellement de forme générale parallélépidéque, la sortie du canal défini par le carénage est de forme rectangulaire correspondant à celle de la face avant du radiateur en regard de laquelle le carénage est disposé.
Le carénage permet de canaliser l'écoulement d'air produit par le ventilateur pour qu'il balaie sensiblement toute la surface transversale du radiateur.
Toutefois, on constate que la vitesse de l'air n'est pas uniforme sur toute cette surface. Par conséquent, l'échange de chaleur n'est pas uniforme, ce qui tend à dégrader les performances du radiateur.
Pour pallier cet inconvénient, il est possible de surdimensionner le radiateur afin d'atteindre les performances souhaitées. Cette solution, qui engendre des augmentations importantes du coût et de la masse du radiateur, n'est pas satisfaisante.
Le document US-4 510 991 a proposé une autre solution qui consiste à fournir un radiateur de forme transversale circulaire de diamètre correspondant à celui de l'hélice. Ainsi, le radiateur est balayé de manière homogène par
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l'écoulement d'air produit par l'hélice. Toutefois, un tel radiateur est particulièrement complexe, et donc coûteux, à fabriquer et à installer dans un véhicule automobile.
Un but de l'invention est de résoudre ce problème en fournissant un ensemble du type précité permettant d'améliorer économiquement la distribution de l'écoulement d'air sur l'échangeur de chaleur.
A cet effet, l'invention a pour objet un ensemble du type précité, caractérisé en ce qu'au moins un canal est un canal extérieur dont l'entrée est située en regard d'une région extérieure de l'hélice et est espacée radialement d'une région centrale de l'hélice, et en ce que la sortie du passage extérieur est située en regard d'une région extérieure de l'échangeur de chaleur et espacée radialement d'une région centrale de l'échangeur de chaleur, laquelle région centrale de l'échangeur de chaleur est située en regard de la région centrale de l'hélice.
Selon des modes particuliers de réalisation, l'ensemble comprend l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise (s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - le canal extérieur entoure l'axe de rotation et les moyens de canalisation comprennent en outre un canal central qui s'étend entre une entrée d'air, située en regard de ladite région centrale de l'hélice, et une sortie d'air, située en regard de ladite région centrale de l'échangeur de chaleur, - les moyens de canalisation comprennent en outre un canal intermédiaire qui s'étend entre une entrée d'air située en regard d'une région intermédiaire de l'hélice, et une sortie d'air située en regard d'une région intermédiaire de l'échangeur de chaleur, la région intermédiaire de l'hélice étant située entre ses régions centrale et extérieure et la région intermédiaire de l'échangeur de chaleur étant située entre ses régions centrale et extérieure, - l'ensemble comprend plusieurs canaux extérieurs dont les sorties sont situées en regard de régions extérieures distinctes de l'échangeur de chaleur, - l'hélice est située en regard d'une face de l'échangeur de chaleur présentant des coins, et lesdites régions extérieures distinctes de l'échangeur de chaleur sont situées dans ces coins,
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- ladite ou chaque région extérieure de l'hélice est une région de l'hélice située radialement en saillie par rapport à l'échangeur de chaleur, et - le ou chaque canal a une forme générale divergente.
L'invention a en outre pour objet un véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble tel que défini ci-dessus.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un ensemble selon un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un canal des moyens de canalisation de l'écoulement d'air de l'ensemble de la figure 1, - la figure 3 est une vue schématique de face de l'échangeur de chaleur de l'ensemble de la figure 1, les contours des entrées et sorties des canaux étant représentés en pointillés et le contour de l'hélice du ventilateur étant représenté en traits mixtes, - la figure 4 est une vue schématique, éclatée et en perspective d'un ensemble selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, et - la figure 5 est une vue schématique, agrandie et en coupe prise suivant la ligne V-V de la figure 4.
Dans tout ce qui suit les orientations utilisées sont les orientations habituelles d'un véhicule automobile. En particulier, les termes avant , arrière , droit et gauche s'entendent par rapport à la position d'un conducteur et donc au sens de marche du véhicule matérialisé par la flèche F sur la figure 1.
La figure 1 illustre un ensemble ou bloc avant 1 d'un véhicule automobile comprenant un échangeur de chaleur 2, un ventilateur 3 et des moyens 4 de canalisation d'un écoulement d'air produit par le ventilateur 3.
L'échangeur de chaleur 2 est par exemple le radiateur de refroidissement du moteur thermique du véhicule automobile. Cet échangeur de chaleur 2 est de forme générale parallélépipédique de faible épaisseur. Cet échangeur de chaleur 2 est disposé verticalement et transversalement au sens de marche. Il comprend de manière classique deux boites collectrices d'un fluide
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de refroidissement du moteur thermique, un faisceau de tube reliant ces boites collectrices, et des ailettes planes traversées par les tubes. Seules les ailettes sont représentées sur la figure 1 et désignées par la référence 5.
Le ventilateur 3 comprend une hélice 6 et un moteur électrique 7 d'entraînement en rotation de l'hélice 6 autour de son axe A qui est un axe longitudinal et sensiblement central du bloc avant 1.
Le ventilateur 3 est disposé à l'avant de l'échangeur de chaleur 2. Il est monté sur l'échangeur de chaleur 2 grâce à une structure de support 8 qui comprend par exemple deux blocs latéraux 9, fixés chacun sur un côté latéral de l'échangeur de chaleur 2 par des moyens classiques tels que des vis ou des reliefs d'encliquetage, et une barre transversale 10 qui s'étend sur toute la largeur de l'échangeur de chaleur 2 devant sa face avant 11 pour relier les blocs 9. La barre transversale 10 est munie d'une platine centrale 12 disposée au milieu de la barre transversale 10 et sur laquelle le moteur 7 du ventilateur 3 est monté.
L'hélice 6 est disposée en regard de la face avant 11, de manière sensiblement centrée, comme on le voit sur la figure 3 où le contour de l'hélice est représenté en traits mixtes. Le diamètre extérieur de l'hélice 6 est supérieur à
la hauteur de l'échangeur de chaleur de sorte qu'elle fait saillie radialement au dessus de l'échangeur de chaleur 2 par une région supérieure 15S, et en dessous par une région inférieure 151. Les régions 15S et 151 sont en forme de secteur de disque.
la hauteur de l'échangeur de chaleur de sorte qu'elle fait saillie radialement au dessus de l'échangeur de chaleur 2 par une région supérieure 15S, et en dessous par une région inférieure 151. Les régions 15S et 151 sont en forme de secteur de disque.
La face avant 11 comprend donc une région centrale 16, en forme de disque tronqué en haut et en bas, située en regard de l'hélice 6.
Les moyens 4 de canalisation comprennent quatre canaux à savoir un canal 17 SD disposé dans la région supérieure droite du bloc avant 1, un canal 17 SG disposé dans la région supérieure gauche du bloc avant 1, un canal 171G disposé dans la région inférieure gauche du bloc avant 1, et un canal 171D disposé dans la région inférieure droite du bloc avant 1.
La structure générale du bloc avant 1 étant sensiblement symétrique par rapport à son axe central A, seule la structure du canal 17SD sera décrite ciaprès. La structure des canaux 17SG, 171D et 171G pourra donc en être déduite
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aisément, notamment en substituant respectivement les suffixes SG, ID et IG au suffixe SD dans les références utilisées ci-dessous.
Comme on le voit sur la figure 2, le canal 17SD a une forme générale en S et s'étend entre une entrée 18SD et une sortie 19SD. L'entrée 18SD est sensiblement de forme triangulaire arrondie et est située en regard de pratiquement toute la moitié droite de la région supérieure 15S, comme on le voit sur la figure 3 où les contours des entrées et sorties des canaux ont été représentés en pointillés.
La première boucle 20SD du canal 17SD s'étend horizontalement depuis l'entrée 18SD vers l'arrière en passant au dessus de la tranche 21 de l'échangeur de chaleur 2, puis vers l'avant jusqu'à la tranche 21. La seconde boucle 22 SD du canal 17SD s'étend horizontalement vers l'avant au delà de la face avant 11 de l'échangeur de chaleur 2, puis vers l'arrière dans un plan incliné vers le bas et vers la droite, jusqu'à la sortie 19SD.
La sortie 19SD a une forme de triangle rectangle arrondi. Elle est
disposée en regard du coin supérieur droit 24SD de la face avant 11 de l'échangeur de chaleur 2.
disposée en regard du coin supérieur droit 24SD de la face avant 11 de l'échangeur de chaleur 2.
Le canal 17SD est lié par sa première boucle 20SD à la première boucle 20SG du canal 17SG, et par sa deuxième boucle 22SD à la structure de support 8 en assurant ainsi son maintien dans la position décrite précédemment.
On notera que les secondes boucles 22SD, 22SG, 221D et 221G des canaux bordent latéralement l'hélice 6, comme on le voit sur la figure 1.
Lorsque l'hélice 6 tourne, elle produit en regard de toute sa section transversale un écoulement d'air dirigé vers l'arrière. La majeure partie de cet
écoulement d'air est envoyée directement sur la région centrale 16 de la face avant 11 de l'échangeur de chaleur 2. On notera que les surfaces extérieures des secondes boucles des canaux 17SD, 17SG, 171D et 171G canalisent cette majeure partie de l'écoulement d'air.
écoulement d'air est envoyée directement sur la région centrale 16 de la face avant 11 de l'échangeur de chaleur 2. On notera que les surfaces extérieures des secondes boucles des canaux 17SD, 17SG, 171D et 171G canalisent cette majeure partie de l'écoulement d'air.
La partie de l'écoulement d'air s'écoulant en regard des régions 15S et 151 s'engouffre quant à elle dans les entrées 18SD, 18SG, 181D et 181G et est renvoyée par les canaux 17SD, 17SG, 171D, 17tag vers les coins 24SD, 24SG, 241D et 241G de la face avant 11.
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Le trajet de l'air dans je anal 17SD est matérialisé par la flèche 26 SD sur la figure 2.
Les coins 24SD, 24SG, 241D et 241G sont donc balayés par de l'air s'écoulant sensiblement à la même vitesse que celui balayant la région centrale 16 de l'échangeur de chaleur.
Ainsi, grâce au renvoi d'air, capté en regard de régions radialement extérieures 151 et 15S de l'hélice 6, vers des régions radialement extérieures
24SD, 24SG, 241D et 241G de l'échangeur de chaleur 2, la distribution de l'écoulement d'air sur l'échangeur de chaleur 2 est améliorée et l'hétérogénéité des vitesses de l'air pénétrant par la face avant 11 entre les ailettes 5 est réduite.
24SD, 24SG, 241D et 241G de l'échangeur de chaleur 2, la distribution de l'écoulement d'air sur l'échangeur de chaleur 2 est améliorée et l'hétérogénéité des vitesses de l'air pénétrant par la face avant 11 entre les ailettes 5 est réduite.
Pour autant, le coût des moyens de canalisation 4, qui peuvent être notamment réalisés par moulage d'une matière plastique, est réduit.
Les figures 4 et 5 illustrent un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel les moyens de canalisation 4 comprennent un carénage radialement extérieur 30, un carénage radialement intermédiaire 31 et un carénage radialement intérieur 32, qui sont portés par une structure de support 8 analogue à celle de la figure 1, et reliés les uns aux autres par des bras radiaux 33 régulièrement répartis angulairement autour de l'axe A. On notera que sur la figure 5, l'échangeur de chaleur 2 et le ventilateur 3 ne sont pas représentés en coupe et que les ailettes de l'échangeur de chaleur n'ont pas été représentées.
Le carénage extérieur 30 entoure l'axe A et a une forme fortement divergente depuis un bord avant ou amont 34 sensiblement circulaire jusqu'à un bord arrière ou aval 35 de forme rectangulaire correspondant au contour de l'échangeur de chaleur 2. Ce bord arrière 35 recouvre légèrement les parties supérieure et inférieure de la tranche 21 de l'échangeur de chaleur 2.
Le carénage intermédiaire 31, situé à l'intérieur du carénage extérieur 30 a une forme moins divergente entre un bord avant ou amont 35 de section sensiblement circulaire, situé en arrière du bord avant 34 du carénage extérieur 30, et un bord arrière ou aval 36 de forme sensiblement rectangulaire.
Le carénage intérieur 32 est disposé à l'intérieur du carénage intermédiaire 31 et possède une forme encore moins divergente entre un bord avant ou amont 37 sensiblement circulaire situé sensiblement au même niveau
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que le bord 35 du carénage intermédiaire 31, et un bord arrière ou aval 38 de contour sensiblement rectangulaire.
Les carénages 30 à 32 sont sensiblement centrés sur l'axe A.
Les carénages extérieur 30 et intermédiaire 31 délimitent entre eux un canal extérieur 40 qui entoure l'axe A et dont l'entrée 41 est située en regard d'une région radialement extérieure et annulaire de l'hélice 6. La sortie 42 du canal extérieur 40 est délimitée entre les bords arrière 35 et 36 des carénages 30 et 31 et s'étend donc en regard d'une région radialement extérieure 43 de la face avant 11 de l'échangeur de chaleur 2. Cette région extérieure 43 entoure l'axe A.
Les carénages intermédiaire 31 et intérieur 32 délimitent entre eux un canal radialement intermédiaire 45 dont l'entrée 46 est sensiblement de forme annulaire et située en regard d'une région radialement intermédiaire et annulaire de l'hélice 6, et dont la sortie 47 est située en regard d'une région radialement intermédiaire 48 de la face avant 11 de l'échangeur de chaleur 2. La région intermédiaire de l'hélice est située à l'intérieur de sa région extérieure. La région intermédiaire 48 de la face avant 11 est située à l'intérieur de la région extérieure 43 et de la face avant 11.
Enfin, le carénage intérieur 32 délimite intérieurement un canal intérieur 50 dont l'entrée 51 est disposée en regard d'une région centrale et circulaire de l'hélice 6 et dont la sortie 52 est disposée en regard d'une région centrale 53 sensiblement rectangulaire de la face avant 11. La région centrale de l'hélice est située à l'intérieur de sa région intermédiaire. La région centrale 53 de
la face avant 11 est disposée à l'intérieur de sa région intermédiaire 48 et entoure l'axe A.
la face avant 11 est disposée à l'intérieur de sa région intermédiaire 48 et entoure l'axe A.
Lorsque l'hélice 6 du ventilateur 3 tourne autour de son axe A, elle produit un écoulement d'air dirigé vers l'arrière qui est canalisé par les canaux 40,45 et 50 respectivement vers les régions 43,48 et 53 de la face avant 11 de l'échangeur de chaleur 2 pour balayer de manière sensiblement uniforme cette face avant 11.
Ici encore, la canalisation d'air prélevé à distance de l'axe A de l'hélice 6 vers des régions extérieures 43 et intermédiaire 48 de l'échangeur de chaleur
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permet d'améliorer la distribution de l'écoulement d'air produit par le ventilateur 3 sur l'échangeur de chaleur 2.
Claims (1)
- 41) est située en regard d'une région extérieure (151, 15S) de l'hélice et est espacée radialement d'une région centrale de l'hélice, et en ce que la sortie (19SD, 19SG, 191D, 191G ; 42) du passage extérieur est située en regard d'une région extérieure (24SD, 24SG, 241D, 241G ; 43) de l'échangeur de chaleur (2) et espacée radialement d'une région centrale (16 ; 53) de l'échangeur de chaleur, laquelle région centrale (16 ; 53) de l'échangeur de chaleur est située en regard de la région centrale de l'hélice.2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le canal extérieur (40) entoure l'axe de rotation (A) et les moyens (4) de canalisation comprennent en outre un canal central (50) qui s'étend entre une entrée d'air (51), située en regard de ladite région centrale de l'hélice, et une sortie d'air (52), située en regard de ladite région centrale (53) de l'échangeur de chaleur (2).3. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens (4) de canalisation comprennent en outre un canal intermédiaire (45) qui s'étend entre une entrée d'air (46) située en regard d'une région intermédiaire de l'hélice, et une sortie d'air (47) située en regard d'une région intermédiaire (48) de l'échangeur de chaleur (2), la région intermédiaire de l'hélice étant située entre ses régions centrale et extérieure et la région intermédiaire de l'échangeur de chaleur étant située entre ses régions centrale (53) et extérieure (43).4. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs canaux extérieurs (17SD, 17SG, 171D, 171G) dont les sorties (19SD, 19SG, 191D, 191G) sont situées en regard de régions extérieures (24SD, 24SG, 241D, 241G) distinctes de l'échangeur de chaleur.<Desc/Clms Page number 10>
5. Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'hélice (6) est située en regard d'une face (11) de l'échangeur de chaleur présentant des coins (24SD, 24SG, 241D, 241G), et en ce que lesdites régions extérieures distinctes de l'échangeur de chaleur sont situées dans ces coins.6. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite ou chaque région extérieure (151, 15S) de l'hélice est une région de l'hélice située radialement en saillie par rapport à l'échangeur de chaleur (2).7. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou chaque canal a une forme générale divergente.8. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble selon l'une des revendications précédentes.
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| FR0014353A FR2816361B1 (fr) | 2000-11-08 | 2000-11-08 | Ensemble comprenant un echangeur de chaleur, un ventilateur et des moyens de canalisation d'un ecoulement d'air, et vehicule automobile correspondant |
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