FR2890607A1 - Module de refrodissement pour un moteur de vehicule equipe d'une buse a geometrie variable - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un module de refroidissement (10) d'un moteur de véhicule du type comprenant : un radiateur (14) agencé perpendiculairement au flux d'air ; un ventilateur (16) agencé parallèlement au radiateur (14) ; une buse (12) montée autour du ventilateur (16), et qui étend radialement autour de celui-ci jusqu'au radiateur (14), de manière à canaliser le flux d'air dans le radiateur (14) ; au moins un orifice auxiliaire (18) percé dans la buse (12) ; et au moins un volet de fermeture (20) de l'orifice auxiliaire (18) caractérisé en ce que le volet de fermeture (20) de l'orifice (18) est en position ouverte quand le module (10) est à l'arrêt et est en position fermée quand le module (10) est en marche.

Description

Module de refroidissement pour un moteur de véhicule équipé

d'une buse à géométrie variable La présente invention concerne un module de refroidissement pour moteur de véhicule automobile et plus particulièrement un véhicule équipé d'un groupe moto ventilateur comprenant: un radiateur agencé perpendiculairement au flux d'air; un ventilateur agencé parallèlement au radiateur; une buse montée autour du ventilateur, et qui s'étend radialement autour de celui-ci jusqu'au radiateur, de manière à canaliser le flux d'air io dans le radiateur; au moins un orifice auxiliaire percé dans la buse; et au moins un volet de fermeture de l'orifice auxiliaire.

Il existe actuellement deux grands principes de refroidissement des moteurs à combustion des véhicules automobiles.

is Le premier consiste à refroidir directement le moteur par un flux d'air forcé de refroidissement.

La seconde solution consiste à refroidir indirectement le moteur en faisant circuler dans ce dernier un fluide de refroidissement tel que par exemple de l'eau et/ou de l'huile, et à refroidir séparément ce fluide au moyen d'un échangeur thermique tel que par exemple un radiateur air-eau. Dans ce cas, un groupe moto ventilateur assure le refroidissement du radiateur.

A bas régimes, la circulation d'air sous le capot est suffisante pour refroidir le moteur. Le groupe moto ventilateur est alors à l'arrêt.

Lorsque le régime augmente, il est nécessaire de recourir à un refroidissement à eau. Le groupe moto ventilateur est alors mis en route pour refroidir efficacement le radiateur.

Pour un meilleur rendement du système de refroidissement, on entoure généralement le ventilateur d'une buse afin de canaliser le flux d'air dans le radiateur lorsque le GMV est en marche.

Mais, lorsque que le groupe moto ventilateur est à l'arrêt, une telle buse devient un obstacle, résistant au flux d'air dynamique résultant de l'avancement du véhicule. Cela limite la circulation du flux d'air et dans le même temps, diminue le refroidissement externe du moteur et des divers autres organes sous le capot.

Dans l'état de la technique, il est fréquent de réaliser de simples orifices dans la buse en augmentant ainsi la section de passage du flux d'air, afin que l'air puisse circuler plus facilement lorsque que le ventilateur est à l'arrêt.

Il existe aussi des buses comportant des orifices équipés io de volets de fermeture. Pour contrôler l'ouverture de tels volets, plusieurs méthodes sont connues. Par exemple, le document US-A-2002/0170507 prévoit des volets de fermeture des orifices qui sont commandés par un capteur. Ce capteur détecte la présence d'un flux d'air et les volets s'ouvrent d'autant plus que le is flux d'air est important, ce qui permet de réduire la consommation d'énergie du ventilateur.

Cependant, ces techniques ne permettent pas d'obtenir les débits d'air exigés, surtout pour obtenir un bon refroidissement dans le cas de moteurs à hautes performances qui produisent une importante quantité de chaleur.

Pour conserver un bon rendement de refroidissement sous le capot, quelle que soit la vitesse d'avancement du véhicule, la présente invention propose un dispositif de refroidissement du type décrit précédemment caractérisé en ce que le volet de fermeture de l'orifice est en position ouverte quand le module de refroidissement est à l'arrêt et est en position fermée quand le module de refroidissement est en marche.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - le volet de fermeture de l'orifice s'ouvre, sous la pression d'un flux d'air entrant, vers l'extérieur de la buse et il comporte une extrémité reliée à la buse; - le volet est agencé perpendiculairement par rapport au flux d'air entrant; le volet est déformable élastiquement avec une raideur telle qu'il s'ouvre sous la pression d'un flux d'air; - le volet est maintenu en position fermé par des moyens électromagnétiques qui comportent un embout métallique, porté par l'extrémité libre du volet et un électroaimant, agencé sur le contour de l'orifice, qui est mis sous tension en même temps que le groupe moto ventilateur; - le volet de fermeture de l'orifice est commandé en ouverture par un moteur annexe qui se déclenche en même temps io que le moteur du groupe moto ventilateur.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: is - la figure 1 est une vue schématique générale d'un module de refroidissement, selon le principe de l'invention, et agencé sous le capot.

- les figures 2a et 2b sont des vues latérales du module de refroidissement respectivement à buse dite "verticale" et "inclinée" selon le principe de l'invention; - les figures 3a et 3b sont des vues de détail en fonctionnement pour un premier mode de réalisation des volets selon l'invention; - les figures 4a et 4b sont des vues latérales en 25 fonctionnement pour un deuxième mode de réalisation des volets selon l'invention.

Dans la description qui va suivre des éléments identiques, analogues ou ayant la même fonction seront désignés par les mêmes chiffres de référence.

Dans la description et dans les revendications, on adoptera à titre non limitatif l'orientation d'amont à aval selon le sens d'écoulement du flux d'air en se référant aux flèches indiquant le sens d'écoulement dans le groupe moto ventilateur, c'est-à-dire de gauche à droite sur les figures.

Selon un premier mode de réalisation de l'invention, illustré à la figure 1, le module de refroidissement est un groupe moto ventilateur 10 qui comporte, successivement d'amont en aval, un radiateur 14 disposé sous le capot 40 perpendiculai- s rement au flux d'air entrant, un ventilateur 16 agencé parallèlement au radiateur 14.

L'ensemble est situé en amont du moteur à combustion 30. Le ventilateur 16 est entouré, sur toutes ses faces latérales, d'une buse 12. Cette buse 12 est une conduite qui s'étend autour du io ventilateur 16 jusqu'au radiateur 14, de manière à canaliser le flux d'air ayant traversé le radiateur 14. Cette buse 12 comporte des orifices 18 répartis régulièrement autour du ventilateur 16 dont chacun est susceptible d'être fermé par un volet 20.

La buse 12 peut avoir deux types de géométries. Dans un is premier cas illustré à la figure 2a, elle est dite "verticale". La buse 12 est une enveloppe parallélépipédique agencée entre le radiateur 14 et le ventilateur 16 dont une paroi 15, dans laquelle est enchâssé le ventilateur 16, est verticalement parallèle au radiateur et des parois 17 qui sont parallèles à la direction d'écoulement du flux. La paroi 15 est disposée sensiblement dans le plan moyen du ventilateur. Les orifices 18 de la buse 12 sont répartis dans la paroi 15.

Dans un deuxième cas, illustré à la figure 2b, la buse 12 est dite "inclinée". La buse 12 est une conduite qui relie le radiateur 14 au ventilateur 16 et dont les parois 19 sont latérales et inclinées par rapport à la direction d'écoulement du flux, en lui conférant une forme générale de tronc de cône ou de tronc de pyramide. Les orifices 18 de la buse 12 sont répartis régulièrement dans ces parois 19.

Selon le mode de réalisation des figures 3a et 3b, l'ouverture et la fermeture des volets 20 résultent des principes de la dynamique des fluides, ce qui nécessite quelques précautions quant à l'intégration des volets 20 dans la buse 12. En effet, les volets 20 sont agencés de manière à s'ouvrir vers l'extérieur de la buse 12, dans le sens de l'écoulement du flux d'air, de manière que la pression du flux d'air du à l'avancement du véhicule provoque leur ouverture et que la dépression, produite lors de la mise en marche du groupe moto ventilateur 10 s les maintiennent en position fermée.

Les volets 20 doivent s'ouvrir sous la pression normale d'un fluide du à l'avancement du véhicule, il est donc important de positionner globalement les volets 20 perpendiculairement au flux d'air.

io D'autre part, pour assurer un bon fonctionnement du module, on choisit, pour les volets 20, des matériaux ayant une raideur adéquate, de manière à être en position fermée lorsque le groupe moto ventilateur et le véhicule sont à l'arrêt. Par exemple, on pourra choisir de réaliser les volets 20 dans un élastomère de is module d'élasticité adapté ou bien fixer les volets 20, fabriqué dans un matériau rigide, sur la buse à l'aide de ressort de raideur adapté ou à l'aide de toute autre réalisation appropriée.

Lorsque le groupe motoventilateur est à l'arrêt, tel qu'illustré à la figure 3a, le flux d'air, du à l'avancement du véhicule, exerce une pression sur la face interne 13 de la buse 12 ce qui provoque l'ouverture des volets 20, les orifices 18 augmentent ainsi la surface de passage de l'air.

Lorsque que le groupe moto ventilateur 10 est en marche, figure 3b, le flux d'air aspiré par le ventilateur a une vitesse plus élevée le long de la face interne 13 de la buse 12 que le flux d'air circulant à l'extérieur du à l'avancement du véhicule. Sachant que la pression d'un fluide diminue quand sa vitesse augmente, les volets 20 sont soumis à une pression plus grande du côté de la face externe 11 de la buse 12 que du côté de la face interne 13.

Ce gradient de pression créé par le fonctionnement du ventilateur 16 maintient alors les volets 20 fermés.

Ce mode de réalisation ne nécessite aucune source d'énergie auxiliaire. Il est passif et adaptable sans modifications importantes des groupes moto ventilateur existants.

Un deuxième mode de réalisation de l'invention, représenté à la figure 4a et 4b, fait intervenir des électroaimants 22.

Chaque volet 20 est équipé d'un embout 24 métallique à son extrémité qui est rappelé par un électroaimant 22 agencé sur la buse 12, en regard de l'embout métallique 24, ce qui assure l'étanchéité de la fermeture du volet 20.

Pour ce mode de réalisation, les volets 20 sont tous disposés horizontalement sur la buse et orientés de manière que io si la pression du flux d'air est faible, les volets 20 sont naturellement fermés du fait de leur propre poids.

La gestion de la mise sous tension des électroaimants 22 est couplée au démarrage et à l'arrêt du groupe moto ventilateur 10. Ainsi, lorsque que le groupe moto ventilateur 10 est à l'arrêt, is les électroaimants 22 sont à l'arrêt et la pression du flux d'air s'exerçant sur les volets 20, s'opposant à leur propre poids, provoque leur ouverture. Lorsque que le groupe moto ventilateur 10 est en marche, les électroaimants 22 sont mis sous tension et maintiennent les volets 20 en position fermée.

Un troisième mode de réalisation de l'invention prévoit un dispositif, non représenté, permettant d'ouvrir et de fermer les volets 20 par l'intermédiaire d'un moteur annexe qui se déclenche en même temps que le groupe moto ventilateur 10. Ce moteur commande la fermeture des volets 20 si le ventilateur 16 est en marche. Si le ventilateur 16 est à l'arrêt, le moteur permet d'ajuster l'ouverture des volets 20 pour satisfaire au plus juste le besoin en refroidissement tout en limitant l'effet sur la traînée aérodynamique du véhicule, assurant ainsi le meilleur compromis entre le refroidissement et la traînée. Cette solution permet de contrôler plus efficacement l'ouverture des volets 20. Contrairement aux réalisations précédentes, l'ouverture et la fermeture des volets 20 ne dépendent plus de phénomènes physiques, ce qui permet de les disposer plus librement sur la buse 12. On peut choisir une configuration adaptée en fonction des nécessités de refroidissement du véhicule. De plus, la motorisation de l'ouverture des volets 20 permet de placer le ventilateur 16 et la buse 12 soit en amont soit en aval du radiateur 14.

L'ouverture et la fermeture des volets 20 dépendent d'une part des nécessités de refroidissement du moteur et d'autre part de la géométrie de la buse 12. Pour optimiser le refroidissement sans pour autant entraîner de modifications importantes sur le groupe moto ventilateur initial, on peut envisager de combiner les io modes de réalisation de l'invention décrits précédemment pour une même buse 12 que le ventilateur 16 soit en amont soit en aval du radiateur 14.

Claims (6)

REVENDICATIONS

1. Module de refroidissement (10) d'un moteur de véhicule du type comprenant: - un radiateur (14) agencé perpendiculairement au flux 5 d'air - un ventilateur (16) agencé parallèlement au radiateur (14) - une buse (12) montée autour du ventilateur (16), et qui étend radialement autour de celui-ci jusqu'au radiateur (14), de io manière à canaliser le flux d'air dans le radiateur (14) ; - au moins un orifice auxiliaire (18) percé dans la buse (12) - et au moins un volet de fermeture (20) de l'orifice auxiliaire (18) is caractérisé en ce que le volet de fermeture (20) de l'orifice (18) est en position ouverte quand le module (10) est à l'arrêt et est en position fermée quand le module (10) est en marche.

2. Module de refroidissement d'un moteur de véhicule (10), selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volet de fermeture (20) de l'orifice s'ouvre, sous la pression d'un flux d'air entrant, vers l'extérieur de la buse (12) et il comporte une extrémité reliée à la buse (12).

3. Module de refroidissement d'un moteur de véhicule (10), selon la revendication 2, caractérisé en ce que le volet (20) est agencé perpendiculairement par rapport au flux d'air entrant.

4. Module de refroidissement d'un moteur de véhicule (10), selon la revendication 3, caractérisé en ce que le volet (20) a une raideur telle qu'il s'ouvre sous la pression d'un flux d'air déterminé.

5. Module de refroidissement d'un moteur de véhicule (10), selon la revendication 2, caractérisé en ce que le volet (20) est maintenu en position fermé par des moyens électromagnétiques qui comportent un embout métallique (24), porté par l'extrémité libre du volet (20) et un électroaimant (22), agencé sur le contour de l'orifice (18), qui est mis sous tension en même temps que le module de refroidissement 10.

6. Module de refroidissement d'un moteur de véhicule (10), selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volet de fermeture (20) de l'orifice (18) est commandé en ouverture par un moteur annexe qui se déclenche en même temps que le moteur du ventilateur (16).