FR2846735A1 - Echangeur de chaleur a plusieurs fluides, notamment pour un vehicule automobile, et systeme de gestion de l'energie thermique associe. - Google Patents

Echangeur de chaleur a plusieurs fluides, notamment pour un vehicule automobile, et systeme de gestion de l'energie thermique associe. Download PDF

Info

Publication number
FR2846735A1
FR2846735A1 FR0213604A FR0213604A FR2846735A1 FR 2846735 A1 FR2846735 A1 FR 2846735A1 FR 0213604 A FR0213604 A FR 0213604A FR 0213604 A FR0213604 A FR 0213604A FR 2846735 A1 FR2846735 A1 FR 2846735A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
fluid
engine
exchanger
heat
management system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR0213604A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2846735B1 (fr
Inventor
Ngy Srun Ap
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Thermique Moteur SA
Original Assignee
Valeo Thermique Moteur SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Thermique Moteur SA filed Critical Valeo Thermique Moteur SA
Priority to FR0213604A priority Critical patent/FR2846735B1/fr
Priority to PCT/FR2003/003237 priority patent/WO2004042310A1/fr
Priority to AU2003288346A priority patent/AU2003288346A1/en
Publication of FR2846735A1 publication Critical patent/FR2846735A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2846735B1 publication Critical patent/FR2846735B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/0066—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
    • F28D7/0083—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids with units having particular arrangement relative to a supplementary heat exchange medium, e.g. with interleaved units or with adjacent units arranged in common flow of supplementary heat exchange medium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M5/00—Heating, cooling, or controlling temperature of lubricant; Lubrication means facilitating engine starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M5/00—Heating, cooling, or controlling temperature of lubricant; Lubrication means facilitating engine starting
    • F01M5/005—Controlling temperature of lubricant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/04—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust using liquids
    • F01N3/043—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust using liquids without contact between liquid and exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
    • F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/20—Cooling circuits not specific to a single part of engine or machine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/29—Constructional details of the coolers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation or materials
    • F02M26/32—Liquid-cooled heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/04—Lubricant cooler
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/04—Lubricant cooler
    • F01P2060/045—Lubricant cooler for transmissions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/08—Cabin heater
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/16—Outlet manifold
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/18—Heater
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • F28D2021/0089—Oil coolers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0003—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

L'échangeur de chaleur (2), notamment pour un véhicule automobile, permet un échange de chaleur entre un premier, un deuxième et un troisième fluide, par exemple l'huile de la boîte de vitesse et/ou du moteur, les gaz d'échappement et l'eau de refroidissement du moteur. L'échangeur peut comporter un boîtier central (23) dans lequel le premier et le deuxième fluide circulent en échangeant de la chaleur et une enveloppe périphérique (34) concentrique au boîtier central (23) et dans laquelle circule le troisième fluide. Le boîtier central (23) peut comporter un faisceau de tubes (10) parallèles dont la paroi périphérique extérieure définit, avec une enveloppe cylindrique (4), une chambre (12) pour le premier fluide (F1, F2), le second fluide (F3, F4) circulant à l'intérieur des tubes (10).

Description

VTM1381.FRD
Echangeur de chaleur à plusieurs fluides, notamment pour un véhicule automobile, et système de gestion de l'énergie thermique associé L'invention se rapporte au domaine des échangeurs de chaleur, notamment pour véhicules automobiles, pour l'échange de chaleur
entre des fluides caloporteurs.
Les véhicules automobiles actuels comprennent un nombre de plus en plus important d'échangeurs de chaleur. En effet, en plus des fonctions traditionnelles de refroidissement du moteur et de chauffage et de climatisation de l'habitacle, des exigences 15 accrues en matière de confort ou de respect de normes environnementales strictes conduisent à réchauffer ou refroidir certains fluides pour adapter leur température, afin de permettre une gestion améliorée de l'énergie thermique développée par le moteur à combustion interne. 20
Ainsi, en phase de démarrage à froid du moteur, il est souhaitable d'accélérer la montée en température de l'huile du moteur et/ou de la boîte de vitesse. De même, il est souhaitable de permettre une montée en température rapide de la 25 température de l'eau du circuit de refroidissement du moteur.
Par ailleurs, à charge normale ou élevée du moteur, il est souhaitable de refroidir les gaz d'échappement afin, entre autres, d'augmenter la durée de vie des éléments catalytiques utilisés pour piéger les oxydes d'azote et réduire les 30 émissions de polluants dans l'atmosphère. Enfin, à charge normale ou élevée du moteur, l'huile du moteur et de la boîte de vitesse doivent être refroidies, en général par échange avec
l'eau de refroidissement du moteur.
Dans l'état de la technique actuellement connue, toutes ces fonctions d'échange thermique sont remplies par des échangeurs de chaleur dans lesquels les fluides à réchauffer ou à refroidir échangent de la chaleur deux à deux. Un grand nombre d'échangeurs distincts est donc nécessaire pour remplir l'ensemble des fonctions souhaitées. Ces échangeurs occupent un volume important sous le capot moteur. Ils nécessitent la 5 présence de nombreuses canalisations d'amenée et d'évacuation
des fluides.
La présente invention a pour objet un échangeur de chaleur, notamment pour véhicule automobile, qui remédie à ces 10 inconvénients.
Ces buts sont atteints, conformément à l'invention, par le fait que l'échangeur comprend des moyens d'échange de chaleur entre un premier, un deuxième et un troisième fluide. 15 Ces fluides peuvent être à l'état liquide, gazeux ou sous forme de phases liquide et gazeuse. L'échangeur peut être d'un type quelconque, par exemple à plaques ou à tubes. Il peut fonctionner avec une circulation simultanée des trois fluides 20 ou avec différentes combinaisons de fluides, échangeant deux à
deux de la chaleur.
Dans une réalisation préférée, le premier fluide est constitué par l'huile de la boîte de vitesse et/ou du moteur, le second 25 fluide par les gaz d'échappement et le troisième fluide par
l'eau de refroidissement du moteur.
Grâce à ces caractéristiques, il est possible d'accélérer la montée en température de l'huile du moteur et/ou de la boîte de 30 vitesse en récupérant la chaleur des gaz d'échappement. Il en résulte une diminution de la consommation de carburant du moteur. Par ailleurs, à faible charge, l'échangeur de l'invention permet de maintenir la température de l'huile du moteur et/ou de la boîte de vitesse à une température plus 35 élevée que celle de l'eau de refroidissement du moteur utilisée dans les échangeurs de l'art antérieur. Ceci permet une
nouvelle réduction de la consommation de carburant du moteur.
De même, l'échangeur de l'invention permet d'accélérer la montée en température d'eau du moteur en cas de démarrage à froid par récupération de l'énergie thermique des gaz d'échappement. A charge nominale ou forte du moteur du véhicule, les gaz d'échappement peuvent être refroidis, par exemple à une température comprise entre 250'C et 450'C, ce qui permet 10 d'améliorer l'efficacité des éléments de catalyse de type "DeNox" utilisés pour piéger les oxydes d'azote contenus dans
les gaz d'échappement.
Enfin, à pleine charge du moteur, l'huile peut être refroidie 15 de manière classique par l'eau de refroidissement du moteur.
Dans une réalisation particulière, l'échangeur comporte un boîtier central dans lequel le premier et le deuxième fluide caloporteurs circulent en échangeant de la chaleur et une 20 enveloppe périphérique concentrique au boîtier dans laquelle
circule le troisième fluide.
Avantageusement, le boîtier central comporte une paroi périphérique cylindrique munie de tubulures d'entrée et de 25 sortie pour le premier fluide et deux parois d'extrémité; un faisceau de tubes allongés parallèlement à l'axe du boîtier, les régions d'extrémité de chaque tube traversant de manière étanche au fluide des ouvertures ménagées dans lesdites parois d'extrémité, et les faces externes des tubes délimitant à 30 l'intérieur du boîtier une chambre pour la circulation du premier fluide; et deux coupelles annulaires de révolution coiffant respectivement les deux extrémités du boîtier et liées de manière étanche à la périphérie de celles-ci, pour définir avec les parois d'extrémité des boîtes collectrices qui 35 communiquent entre elles par l'intermédiaire de tubes pour la
circulation du second fluide.
De préférence, l'une au moins des coupelles présente à son extrémité axiale tournée à l'opposé du boîtier une portion cylindrique définissant une tubulure axiale d'entrée ou de
sortie pour le deuxième fluide.
Par ailleurs, l'invention concerne un système de gestion de l'énergie thermique développée par un moteur thermique, notamment de véhicule automobile. Ce système de gestion comprend un moteur thermique, un circuit de refroidissement du 10 moteur thermique incluant un radiateur principal dans lequel
circule un fluide caloporteur, un circuit de chauffage incluant un aérotherme, un circuit de refroidissement de l'huile du moteur et/ou de la boîte de vitesse, un circuit de refroidissement des gaz d'échappement du moteur. Il comporte un 15 échangeur à trois fluides conforme à la présente invention.
Dans une forme de réalisation du système de gestion, l'échangeur est monté sur une dérivation d'une canalisation d'échappement issue du moteur thermique. En ce cas, il est 20 avantageux de prévoir une vanne interposée sur la canalisation d'échappement pour faire circuler les gaz d'échappement de manière sélective dans la canalisation d'échappement et/ou dans
la dérivation et l'échangeur.
Dans une autre forme de réalisation du système de gestion, l'échangeur est monté sur une canalisation de recirculation des gaz d'échappement interposée entre l'échappement et l'admission
du moteur thermique.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le circuit de chauffage comprend une vanne à trois voies ou un thermostat à trois voies pour ramener le fluide du circuit de chauffage directement au moteur thermique ou faire transiter ce fluide
par l'échangeur.
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 illustratif en référence aux figures annexées. Sur ces figures:
- la Figure - la Figure - la Figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un mode de réalisation préféré d'un échangeur à trois fluides conforme à la présente invention; 2 est une vue schématique d'un système de gestion de l'énergie thermique développée par un moteur comportant un échangeur conforme à l'invention en configuration de démarrage à froid ou de circulation urbaine;
3 représente le système de gestion de l'énergie.
thermique de la Figure 2 en configuration de fonctionnement normal du moteur; 4 représente ce même système en configuration de fonctionnement à pleine charge du moteur; est un schéma qui représente le circuit des gaz d'échappement en configuration de démarrage à froid et de circulation urbaine; 6 représente le circuit des gaz d'échappement à pleine charge du moteur; et 7 est une vue schématique d'un autre système de gestion qui constitue une variante de celui
des Figures 2 à 4.
- la Figure X - la Figure - la Figure - la Figure Sur la Figure 1, l'échangeur désigné par la référence générale 2 comprend une paroi cylindrique 4 d'axe XX réalisée, par exemple, en tôle roulée et soudée. La paroi périphérique 4 30 constitue un cylindre qui est fermé à une première extrémité
par une paroi d'extrémité 6 et à une seconde extrémité par une paroi d'extrémité 8. Chacune des parois d'extrémité 6 et 8 est perforée de trous cylindriques régulièrement répartis, dans lesquels sont logées les extrémités de tubes 10 formant un 35 faisceau parallèle.
La paroi interne du cylindre 4 délimite avec la paroi externe des tubes 10 une chambre 12 pour la circulation d'un premier fluide. A cet effet, la paroi cylindrique 4 est équipée d'une tubulure d'entrée 14 et d'une tubulure de sortie 16 pour ce 5 premier fluide, par exemple l'huile du moteur ou de la boîte de
vitesse (flèches Fl, F2). Des viroles 18 sont avantageusement prévues dans la paroi cylindrique 14 pour recevoir les tubulures d'entrée 14 et de sortie 16, et drainer la brasure permettant un assemblage étanche des tubulures à la paroi 10 périphérique 4.
A sa première extrémité, la paroi cylindrique 4 comporte une coupelle annulaire de révolution 20 et, à sa seconde extrémité, une coupelle annulaire de révolution 22. Les coupelles 20 et 22 15 sont liées de manière étanche à l'enveloppe cylindrique 4 pour définir respectivement avec les parois d'extrémité 6 et 8 des boîtes collectrices 24 et 26 qui communiquent entre elles par l'intermédiaire des tubes 10 pour la circulation du second fluide, par exemple les gaz d'échappement du véhicule (flèches 20 F3, F4). Une tubulure d'entrée 28 est prévue sur la coupelle 20 et une tubulure de sortie 30 sur la coupelle 22. Chacune des tubulures 28 et 30 comporte une bride de fixation 32 permettant de la raccorder respectivement à une canalisation d'amenée et à une canalisation d'échappement du deuxième fluide. 25 Enfin, l'échangeur 2 comporte une coquille cylindrique 34 qui entoure la paroi périphérique 4 de manière à ménager un espace annulaire 36 entre ces deux parois constituant une chambre pour le troisième fluide, par exemple l'eau de refroidissement du 30 moteur. Une tubulure d'entrée 38 et une tubulure de sortie 40 sont prévues sur la coquille 34 pour permettre respectivement l'entrée et la sortie du troisième fluide. La coquille 34 est liée de manière étanche aux coupelles annulaires de révolution
et 22.
La paroi périphérique 4 contenant le faisceau de tubes parallèles 10 constitue, avec les coupelles 20 et 22, un boîtier central 23 dans lequel le premier et le deuxième fluide circulent en échangeant de la chaleur. La coquille 34 constitue une enveloppe périphérique concentrique au boîtier 23, dans 5 laquelle circule le troisième fluide (flèches F5, F6). Le troisième peut ainsi échanger de la chaleur avec la premier
fluide (flèches Fl, F2).
On a représenté sur les Figures 2 à 4 trois schémas d'un 10 système de gestion de l'énergie thermique développée par un moteur de véhicule automobile 44. Le système comprend un circuit 46 de refroidissement du moteur. Ce circuit comprend un radiateur de refroidissement principal 48, disposé à l'avant du véhicule, et une pompe à eau 50, électrique ou mécanique, qui 15 fait circuler l'eau dans le circuit 46. Un groupe motoventilateur 52 accolé au radiateur de refroidissement principal 48 permet de forcer la circulation de l'air à travers les tubes du radiateur lorsque le véhicule ne circule pas à une vitesse suffisante, par exemple dans les encombrements. Un 20 thermostat 54 permet de contrôler la circulation de l'eau dans le circuit 46. Un vase d'expansion 56 permet d'absorber les
dilatations du liquide lorsque sa température augmente.
Le système de gestion de l'énergie thermique comprend également 25 un circuit de chauffage 58 comprenant un radiateur de chauffage de l'habitacle du véhicule 60, également appelé aérotherme. Une vanne à trois voies ou un thermostat à trois voies 62 permet de ramener le fluide de refroidissement du circuit de chauffage directement au moteur 44 par l'intermédiaire d'une canalisation 30 64, soit de le faire transiter par l'échangeur 2 au moyen d'une
canalisation 66.
Le système comprend également un circuit de refroidissement de l'huile du moteur 44 ou de la boîte de vitesse (non 35 représentée) du moteur 44. Dans l'exemple, le moteur 44 comporte un carter d'huile 70 relié à l'échangeur 2 par une
canalisation 72 et une canalisation 74.
Les entrées et sorties pour les trois fluides sont désignées par les mêmes flèches que sur la Figure 1, à savoir: - flèches Fl et F2 pour le premier fluide (huile, dans
l'exemple);
- flèches F3 et F4 pour le deuxième fluide (gaz d'échappement, dans l'exemple); et
- flèches F5 et F6 pour le troisième fluide (eau de 10 refroidissement, dans l'exemple).
On a représenté sur les Figures 5 et 6 le détail du circuit 76 de refroidissement des gaz d'échappement issus du moteur 44. Il comporte un pot catalytique 78, et un pot de catalyse 80, 15 appelé communément " pot DeNox", dont la fonction est de piéger les oxydes d'azote. Une vanne 82 est interposée entre le pot catalytique 78 et le pot de catalyse 80 sur une canalisation d'échappement 84 issue du moteur 44. En variante de réalisation, la vanne 82 pourrait être remplacée par une vanne 20 à trois voies 83 représentée en traits tiretés. L'échangeur à trois fluides 2 de l'invention est monté sur une dérivation 86
de la canalisation d'échappement 84.
Sur les Figures 2 et 5, le système de gestion de l'énergie 25 thermique a été représenté en position de démarrage à froid et de circulation urbaine. Dans une telle configuration, il est nécessaire de raccourcir le plus possible la montée en température des fluides du système, en particulier de l'eau de refroidissement du moteur et de l'huile du moteur et de la 30 boîte de vitesse. La vanne ou le thermostat à trois voies 62,
électrique ou pneumatique, ferme le débit d'eau dans l'échangeur 2. Tout le débit du liquide de chauffage qui a traversé l'aérotherme retourne directement dans le moteur 44.
La totalité des gaz d'échappement traverse l'échangeur 2. A cet 35 effet, la vanne 82 est fermée. On récupère ainsi la chaleur des gaz d'échappement. L'huile moteur, au lieu d'être refroidie, est ainsi chauffée, ce qui permet d'accélérer sa montée en température et de diminuer la consommation de carburant du
moteur 44.
En fonctionnement normal du moteur, c'est-à-dire à charge moyenne, le thermostat ou la vanne à trois voies 62 laisse passer une partie du débit d'eau du circuit de chauffage 58 dans l'échangeur à trois fluides 2, l'autre partie retournant directement au moteur par la canalisation 64. L'eau de 10 refroidissement permet de refroidir modérément la température de l'huile du moteur. La vanne 82 ou la vanne à trois voies 83 peut être fermée (Figure 5), de telle sorte que la totalité des gaz d'échappement traverse l'échangeur. Cela permet de les refroidir et, par conséquent, améliore l'efficacité du pot de 15 catalyse 80 ou bien, en variante, la vanne à trois voies pourrait répartir la circulation des gaz de manière sélective
entre la canalisation d'échappement 84 et la dérivation 86.
On a représenté sur les Figures 4 et 6 le système de gestion de 20 l'énergie du moteur 44 dans une configuration de pleine charge moteur. La vanne à trois voies 62 est fermée, de telle sorte que la totalité du fluide de refroidissement du circuit de chauffage 58 transite par l'échangeur 2 avant de retourner vers le moteur 44. Cette caractéristique permet de refroidir l'huile 25 moteur. Par ailleurs, la vanne 82 (ou en variante la vanne 83) est en position ouverte, de telle sorte que la plus grande partie des gaz d'échappement évite l'échangeur 2. L'échange thermique des gaz d'échappement vers l'huile moteur est ainsi réduit ou supprimé. L'échangeur 2 fonctionne ainsi comme un 30 échangeur à deux fluides (eau et huile) qui assure le
refroidissement de l'huile moteur comme un échangeur classique.
Le système de gestion de la Figure 7 est semblable à celui des Figures 2 à 4, les éléments communs étant désignés par les 35 mêmes références numériques. L'échangeur 2 est ici monté, non pas une dérivation de la canalisation d'échappement, mais sur
une canalisation de recirculation des gaz d'échappement 90.
Cette canalisation 90 est interposée entre l'échappement 92 et l'admission 94 du moteur thermique 44 pour retourner à l'admission du moteur une partie des gaz d'échappement et les 5 brler à nouveau. La canalisation 90 constitue ce que l'on appelle communément la ligne "EGR" (abréviation de "Exhaust Gas Recirculation", expression anglo-saxonne signifiant
"recirculation des gaz d'échappement").
En dehors de cette différence, le fonctionnement du système de
gestion de la Figure 7 est semblable à celui des Figures 2 à 4.
L'échangeur de chaleur de l'invention est susceptible de
nombreuses variantes de réalisation.

Claims (10)

Revendications
1. Echangeur de chaleur, notamment pour un véhicule automobile, pour l'échange de chaleur entre des fluides, 5 caractérisé en ce qu'il des moyens d'échange de chaleur (23, 10, 34) entre un premier, un deuxième et un troisième fluide.
2. Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier fluide est constitué par l'huile du moteur et/ou 10 l'huile de la boîte de vitesse, le deuxième fluide par les gaz d'échappement du moteur et le troisième fluide par l'eau de
refroidissement du moteur (44).
3. Echangeur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce 15 qu'il comporte un boîtier central (23) dans lequel le premier et le deuxième fluide circulent en échangeant de la chaleur et une enveloppe périphérique (34) concentrique au boîtier (23)
dans laquelle circule le troisième fluide.
4. Echangeur selon l'une des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que le boîtier central (23) comporte une paroi périphérique (4) munie de tubulures d'entrée et de sortie (14, 16) pour le premier fluide (Fl, F2) et par deux parois d'extrémité (6, 8), un faisceau de tubes (10) allongés, les 25 régions d'extrémité de chaque tube (10) traversant de manière étanche au fluide des ouvertures ménagées dans les parois d'extrémité (6, 8), et les faces externes des tubes délimitant à l'intérieur du boîtier une chambre (12) pour la circulation du premier fluide, et deux coupelles annulaires (20, 22) de 30 révolution coiffant respectivement les deux extrémités du boîtier et liées de manière étanche à la périphérie de ce dernier pour définir des boîtes collectrices qui communiquent entre elles par l'intermédiaire des tubes (10) pour la
circulation du second fluide.
5. Echangeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'une au moins des coupelles (20, 22) présente, à son extrémité axiale tournée à l'opposé du boîtier, une portion cylindrique (28, 30) définissant une tubulure axiale d'entrée ou de sortie
pour le second fluide (F3, F4).
6. Système de gestion de l'énergie thermique développé par un moteur thermique (44) de véhicule automobile, comprenant un moteur thermique (44) , un circuit de refroidissement (46) du moteur thermique (44) incluant un radiateur principal (48) dans 10 lequel circule un fluide caloporteur, un circuit de chauffage
(58) incluant un aérotherme (60), un circuit de refroidissement de l'huile du moteur (44) et/ou de la boîte de vitesse, un circuit de refroidissement des gaz d'échappement du moteur (44), caractérisé en ce qu'il comporte un échangeur (2) selon 15 l'une des revendications 1 à 5.
7. Système de gestion selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'échangeur (2) est monté sur une dérivation (86) d'une canalisation d'échappement (84) issue du moteur thermique 20 (44).
8. Système de gestion selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend une vanne (82) interposée sur la canalisation d'échappement (84) pour faire circuler les gaz 25 d'échappement de manière sélective dans la canalisation d'échappement (84) et/ou dans la dérivation (86) et l'échangeur (2).
9. Système de gestion selon la revendication 6, caractérisé 30 en ce que l'échangeur (2) est monté sur une canalisation de recirculation des gaz d'échappement (90) interposée entre l'échappement (92) et l'admission (94) du moteur thermique (44).
10. Système de gestion selon l'une des revendications 6 à 9,
caractérisé en ce que le circuit de chauffage (58) comprend une vanne à trois voies ou un thermostat à trois voies (62) pour ramener le fluide du circuit de chauffage directement au moteur thermique (44) ou faire transiter ce fluide par l'échangeur (2).
FR0213604A 2002-10-30 2002-10-30 Echangeur de chaleur a plusieurs fluides, notamment pour un vehicule automobile, et systeme de gestion de l'energie thermique associe. Expired - Fee Related FR2846735B1 (fr)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0213604A FR2846735B1 (fr) 2002-10-30 2002-10-30 Echangeur de chaleur a plusieurs fluides, notamment pour un vehicule automobile, et systeme de gestion de l'energie thermique associe.
PCT/FR2003/003237 WO2004042310A1 (fr) 2002-10-30 2003-10-30 Echangeur de chaleur a plusieurs fluides, notamment pour un vehicule automobile, et systeme de gestion de l’energie thermique associe
AU2003288346A AU2003288346A1 (en) 2002-10-30 2003-10-30 Multiple-fluid heat exchanger, in particular for a motor vehicle, and related thermal energy management system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0213604A FR2846735B1 (fr) 2002-10-30 2002-10-30 Echangeur de chaleur a plusieurs fluides, notamment pour un vehicule automobile, et systeme de gestion de l'energie thermique associe.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2846735A1 true FR2846735A1 (fr) 2004-05-07
FR2846735B1 FR2846735B1 (fr) 2006-01-06

Family

ID=32104319

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR0213604A Expired - Fee Related FR2846735B1 (fr) 2002-10-30 2002-10-30 Echangeur de chaleur a plusieurs fluides, notamment pour un vehicule automobile, et systeme de gestion de l'energie thermique associe.

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2003288346A1 (fr)
FR (1) FR2846735B1 (fr)
WO (1) WO2004042310A1 (fr)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1857761A2 (fr) 2006-05-20 2007-11-21 Pierburg GmbH Unité de transmission de la chaleur pour moteurs à combustion interne
DE102008031122A1 (de) * 2008-07-02 2010-02-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Anordnung zum Aufheizen eines Kraftfahrzeuggetriebes
EP2165144A1 (fr) * 2007-05-29 2010-03-24 Seo, Dong Soong Ensemble de refroidissement d'huile à commande hydraulique
EP1992392A3 (fr) * 2007-05-18 2010-09-08 Messer Group GmbH Dispositif de refroidissement de flux de matière
FR2959000A1 (fr) * 2010-04-16 2011-10-21 Poujoulat Conduit pour un circuit d'evacuation des produits de combustion et d'alimentation en air comburant dans une installation de fumisterie
EP2299099A3 (fr) * 2009-09-22 2014-03-26 Pierburg GmbH Dispositif caloporteur
EP2846017A1 (fr) * 2013-07-09 2015-03-11 Volkswagen Aktiengesellschaft Dispositif d'échange thermique et unité d'entraînement pour un véhicule automobile

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8413434B2 (en) 2009-10-21 2013-04-09 GM Global Technology Operations LLC Exhaust heat recovery for transmission warm-up
KR101125004B1 (ko) 2009-12-04 2012-03-27 기아자동차주식회사 냉각수 및 오일 통합 열교환형 배기열 회수장치
DE102011013129A1 (de) * 2010-03-04 2011-12-15 Mann + Hummel Gmbh Verlustwärmetauscher im Abgasstrang
JP5848906B2 (ja) * 2011-07-14 2016-01-27 富士重工業株式会社 車両の熱交換装置
WO2014148584A1 (fr) * 2013-03-22 2014-09-25 日本碍子株式会社 Echangeur thermique
DE102013012179A1 (de) * 2013-07-22 2015-01-22 Rmb/Energie Gmbh Vorrichtung zur Ausnutzung von Verbrennungswärme
CN107191239A (zh) * 2017-08-01 2017-09-22 芜湖精达机械制造有限公司 一种高效机油冷却器
CN107227984A (zh) * 2017-08-02 2017-10-03 芜湖精达机械制造有限公司 一种新型淡水冷却器
CN110259581B (zh) * 2019-05-05 2021-12-28 南京航空航天大学 一种利用空气和燃油的外涵道双工质换热器
CN112985122B (zh) * 2019-12-17 2023-07-21 青岛科技大学 一种三阀门控制开度幅度变化的四流体管壳式换热器
CN112985121B (zh) * 2019-12-17 2023-07-07 青岛科技大学 一种四种流体热交换控制的水平布置壳式换热器
CN112985123B (zh) * 2019-12-17 2023-07-21 青岛科技大学 一种四种流体换热阀门周期开闭的管壳式换热器
CN114017176A (zh) * 2021-10-18 2022-02-08 江苏常发农业装备股份有限公司 一种发动机

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2764876A (en) * 1955-02-07 1956-10-02 Parcaro Michael Refrigeration and air conditioning
DE2142625A1 (en) * 1970-08-25 1972-03-02 Gustavsbergs Fabriker Ab Three fluid heat exchanger - for district heating
EP0197823A1 (fr) * 1985-03-20 1986-10-15 Valeo Echangeur de chaleur pour véhicule automobile en particulier du type à gaz d'échappement
EP0545842A1 (fr) * 1991-12-03 1993-06-09 Juan Targa Pascual Echangeur de chaleur combiné pour circuits d'admission d'air dans les moteurs à combustion interne
FR2764053A1 (fr) * 1997-05-28 1998-12-04 Daimler Benz Ag Echangeur de chaleur pour un moteur a combustion interne a refroidissement par l'eau
FR2800125A1 (fr) * 1999-10-20 2001-04-27 Coutier Moulage Gen Ind Dispositif de distribution et de regulation d'un liquide de refroidissement dans un circuit de refroidissement d'un moteur a combustion interne et son procede
EP1099847A2 (fr) * 1999-11-10 2001-05-16 Isuzu Motors Limited Système de refroidissement pour gaz d'échappement recirculé et pour huile
US6390186B1 (en) * 1998-11-16 2002-05-21 Valeo Thermique Moteur Heat exchanger with a bank of tubes contained in a cylindrical casing
DE10102483A1 (de) * 2001-01-19 2002-08-01 Eifelwerk Heinrich Stein Gmbh Wärmetauscher, insbesondere Kühlersystem für Verbrennungsmotoren

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2764876A (en) * 1955-02-07 1956-10-02 Parcaro Michael Refrigeration and air conditioning
DE2142625A1 (en) * 1970-08-25 1972-03-02 Gustavsbergs Fabriker Ab Three fluid heat exchanger - for district heating
EP0197823A1 (fr) * 1985-03-20 1986-10-15 Valeo Echangeur de chaleur pour véhicule automobile en particulier du type à gaz d'échappement
EP0545842A1 (fr) * 1991-12-03 1993-06-09 Juan Targa Pascual Echangeur de chaleur combiné pour circuits d'admission d'air dans les moteurs à combustion interne
FR2764053A1 (fr) * 1997-05-28 1998-12-04 Daimler Benz Ag Echangeur de chaleur pour un moteur a combustion interne a refroidissement par l'eau
US6390186B1 (en) * 1998-11-16 2002-05-21 Valeo Thermique Moteur Heat exchanger with a bank of tubes contained in a cylindrical casing
FR2800125A1 (fr) * 1999-10-20 2001-04-27 Coutier Moulage Gen Ind Dispositif de distribution et de regulation d'un liquide de refroidissement dans un circuit de refroidissement d'un moteur a combustion interne et son procede
EP1099847A2 (fr) * 1999-11-10 2001-05-16 Isuzu Motors Limited Système de refroidissement pour gaz d'échappement recirculé et pour huile
DE10102483A1 (de) * 2001-01-19 2002-08-01 Eifelwerk Heinrich Stein Gmbh Wärmetauscher, insbesondere Kühlersystem für Verbrennungsmotoren

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1857761A2 (fr) 2006-05-20 2007-11-21 Pierburg GmbH Unité de transmission de la chaleur pour moteurs à combustion interne
EP1857761A3 (fr) * 2006-05-20 2011-12-28 Pierburg GmbH Unité de transmission de la chaleur pour moteurs à combustion interne
EP1992392A3 (fr) * 2007-05-18 2010-09-08 Messer Group GmbH Dispositif de refroidissement de flux de matière
EP2165144A1 (fr) * 2007-05-29 2010-03-24 Seo, Dong Soong Ensemble de refroidissement d'huile à commande hydraulique
EP2165144A4 (fr) * 2007-05-29 2012-12-12 Seo Dong Soong Ensemble de refroidissement d'huile à commande hydraulique
DE102008031122A1 (de) * 2008-07-02 2010-02-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Anordnung zum Aufheizen eines Kraftfahrzeuggetriebes
DE102008031122B4 (de) * 2008-07-02 2018-11-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Anordnung zum Aufheizen eines Kraftfahrzeuggetriebes
EP2299099A3 (fr) * 2009-09-22 2014-03-26 Pierburg GmbH Dispositif caloporteur
FR2959000A1 (fr) * 2010-04-16 2011-10-21 Poujoulat Conduit pour un circuit d'evacuation des produits de combustion et d'alimentation en air comburant dans une installation de fumisterie
EP2846017A1 (fr) * 2013-07-09 2015-03-11 Volkswagen Aktiengesellschaft Dispositif d'échange thermique et unité d'entraînement pour un véhicule automobile

Also Published As

Publication number Publication date
WO2004042310A1 (fr) 2004-05-21
FR2846735B1 (fr) 2006-01-06
AU2003288346A1 (en) 2004-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2846735A1 (fr) Echangeur de chaleur a plusieurs fluides, notamment pour un vehicule automobile, et systeme de gestion de l'energie thermique associe.
EP1068967B1 (fr) Installation de chauffage-climatisation pour véhicule automobile
EP3859135B1 (fr) Turbomachine pour aéronef equipée d'un système thermo-acoustique
EP0197823A1 (fr) Echangeur de chaleur pour véhicule automobile en particulier du type à gaz d'échappement
EP1444473B1 (fr) Module d'echange de chaleur comportant un radiateur principal et un radiateur secondaire
EP1558886B1 (fr) Système de gestion de l'énergie thermique développée par un moteur thermique de véhicule automobile
EP2069620A2 (fr) Dispositif de distribution de liquide de refroidissement dans un moteur de vehicule automobile
FR2884555A1 (fr) Dispositif de recuperation d'energie d'un moteur a combustion interne
FR2764053A1 (fr) Echangeur de chaleur pour un moteur a combustion interne a refroidissement par l'eau
FR2966580A1 (fr) Echangeur de chaleur et installation de ventilation et de chauffage correspondante
FR2930280A1 (fr) Ligne d'echappement des gaz pour un moteur a combustion interne et ensemble d'echappement associe.
WO2003102396A1 (fr) Module d'echange de chaleur conforme pour envelopper un moteur de vehicule automobile
EP3676516B1 (fr) Ensemble d'un circuit de refroidissement pour un moteur thermique et une boite de vitesses
FR2921689A1 (fr) Dispositif de recuperation thermique pour une ligne d'echappement avec echangeur de chaleur integre afin de recuperer l'energie thermique des gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne
FR3060666B1 (fr) Conduit de passage de liquide de refroidissement pour moteur a combustion interne de vehicule automobile
FR2917124A1 (fr) Circuit de refroidissement de l'air de suralimentation et des gaz recircules pour un moteur a combustion interne
FR2579311A1 (fr) Echangeur de chaleur pour vehicule automobile, en particulier du type a gaz d'echappement
FR2961587A1 (fr) Echangeur de chaleur a caloducs, moteur et vehicule comprenant un tel echangeur
FR2938321A1 (fr) Echangeur thermique comportant des conduites paralleles
FR2920706A1 (fr) Module multifonctionnel pour moteur a combustion interne
EP0850791B1 (fr) Système de chauffage de l'habitacle d'un véhicule automobile à moteur diesel à injection directe
EP2069634B1 (fr) Echangeur thermique pour gaz, en particulier pour les gaz d'echappement d'un moteur
FR2810073A1 (fr) Vehicule automobile comportant des moyens de regulation des temperatures des gaz d'echappement et de l'eau de refroidissement du moteur
FR2762902A1 (fr) Echangeur de chaleur a faisceau de tubes horizontaux, notamment pour le refroidissement d'un moteur de vehicule automobile
FR3137130A1 (fr) DISPOSITIF DE REFROIDISSEMENT DU MOTEUR DES vÉhicules automobiles

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 14

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 15

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 16

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 17

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 18

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 19

ST Notification of lapse

Effective date: 20220605