FR2950574A1 - Bloc d'echange thermique pour vehicule automobile - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un bloc d'échange thermique (1) pour véhicule automobile, incluant au moins un échangeur thermique (2, 3, 4), ce bloc (1) étant destiné à être interposé en arrière d'une calandre avant (6) d'un véhicule.et destiné à être traversé par de l'air issu d'une ouverture de cette calandre, ce bloc comprenant un ensemble de volets mobiles (13) entre une position ouverte et une position fermée pour moduler le débit d'air (A) traversant l'échangeur thermique (2, 3, 4), et une conduite (9) apte à s'interposer entre l'ouverture de la calandre et ledit bloc d'échange thermique (1). L'invention s'applique à tout véhicule automobile et plus particulièrement aux véhicules hybrides ou électriques.

Description

Bloc d'échange thermique pour véhicule automobile
L'invention concerne un bloc d'échange thermique pour véhicule automobile, qui est destiné à être monté en arrière de la face avant de ce véhicule, de manière à être traversé par de l'air provenant d'une ouverture correspondante prévue au niveau de la calandre avant.
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION 10 L'échangeur qui est monté en face avant d'un véhicule automobile fait généralement partie d'un bloc thermique exploité pour refroidir le groupe moto propulseur du véhicule. Ce bloc thermique comporte un échangeur thermique 15 ou échangeur de chaleur porté par un châssis, et des volets mobiles entre une position ouverte et une position fermée. Ce bloc thermique peut aussi intégrer un autre échangeur thermique, faisant partie d'un circuit de climatisation pour refroidir l'air de l'habitacle. 20 Les volets qui équipent l'échangeur assurant le refroidissement du groupe motopropulseur permettent d'ajuster le débit d'air traversant l'échangeur (dans ce cas un radiateur) et provenant de l'ouverture de la calandre, en fonction des conditions de fonctionnement. 25 Lorsque le moteur est froid, les volets sont fermés, de manière à obtenir un refroidissement nul pour que la montée en température du groupe moto-propulseur soit la plus rapide possible. Lorsqu'au contraire, le groupe motopropulseur chaud est fortement sollicité, les volets sont ouverts de manière à 30 maximiser le flux d'air, et augmenter ainsi l'efficacité du refroidissement. D'une manière générale, on constate que lorsque les volets sont en position fermée, le liquide caloporteur circulant dans l'échangeur de chaleur est refroidi malgré 35 tout, ce qui ralentit notamment le temps de montée en température du groupe moto-propulseur.
OBJET DE L'INVENTION
Le but de l'invention est de proposer une solution pour réduire le plus possible le refroidissement subi par le liquide caloporteur circulant dans l'échangeur thermique lorsque les volets sont fermés.
RESUME DE L'INVENTION
10 A cet effet, l'invention a pour objet un bloc d'échange thermique pour véhicule automobile incluant au moins un échangeur thermique, ce bloc étant destiné à être interposé en arrière d'une calandre avant d'un véhicule et destiné à être traversé par de l'air issu d'une ouverture de cette 15 calandre, ce bloc comprenant un ensemble de volets mobiles entre une position ouverte et une position fermée pour moduler le débit d'air traversant le ou les échangeurs thermiques, et une conduite apte à s'interposer entre l'ouverture de la calandre et le bloc d'échange thermique. 20 Avec cette solution, lorsque les volets sont fermés, l'air en provenance de l'ouverture de la calandre ne peut pas contourner le ou les échangeurs thermiques pour provoquer derrière et autour du ou des échangeurs des perturbations produisant un refroidissement non souhaité du liquide 25 caloporteur circulant dans l'échangeur. L'invention concerne également un bloc d'échange thermique tel que défini ci-dessus, dans lequel la conduite est apte à s'interposer entre l'ouverture de la calandre et le ou les échangeurs thermiques. 30 L'invention concerne également un bloc d'échange thermique tel que défini ci-dessus, dans lequel l'échangeur est entouré par un châssis porteur commun constituant un prolongement de la conduite. L'invention concerne également un bloc d'échange 35 thermique tel que défini ci-dessus, comprenant plusieurs échangeurs thermiques disposés les uns derrière les autres pour être traversés successivement par l'air issu l'ouverture de la calandre. L'invention concerne également un bloc d'échange thermique tel que défini ci-dessus, dans lequel la conduite est pourvue de moyens de solidarisation à la calandre étanches pour assurer qu'en position fermée des volets, le débit d'air traversant l'ouverture et le ou les échangeurs thermiques soit sensiblement nul. L'invention concerne également un bloc d'échange thermique tel que défini ci-dessus, comprenant en outre un ventilateur pour augmenter le débit d'air traversant le ou les échangeurs lorsque la vitesse du véhicule est insuffisante. L'invention concerne également un bloc d'échange thermique tel que défini ci-dessus, dans lequel la conduite est dimensionnée pour constituer un absorbeur de choc piéton.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES La figure 1 est une représentation schématique en vue de coté d'un premier mode de réalisation de l'invention dont les volets sont représentés ouverts ; La figure 2 est une représentation schématique en vue de coté du premier mode de réalisation de l'invention dont les 25 volets sont représentés fermés ; La figure 3 est une représentation schématique en vue de coté d'un second mode de réalisation de l'invention dont les volets sont représentés ouverts ; La figure 4 est une représentation schématique en vue de 30 coté du second mode de réalisation de l'invention dont les volets sont représentés fermés ; La figure 5 est une représentation schématique en vue latérale d'un troisième mode de réalisation de l'invention dont les volets sont représentés fermés. 35 2950574 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
L'invention est basée sur le constat selon lequel dans les systèmes connus, lorsque les volets d'un échangeur situé 5 en face avant sont fermés, l'air de refroidissement qui entre par l'ouverture de la calandre contourne l'échangeur, et produit en arrière de celui-ci des turbulences qui provoquent un refroidissement non souhaité du liquide caloporteur traversant ou circulant dans cet échangeur. 10 Dans l'invention, on prévoit une conduite interposée entre le bloc thermique (et dans un exemple particulier l'échangeur) et l'ouverture de la calandre de sorte que lorsque les volets sont fermés, l'air susceptible d'entrer par l'ouverture soit bloqué et ne peut pas contourner 15 l'échangeur. Dans un premier mode de réalisation de l'invention, qui est représenté dans les figures 1 et 2, le bloc d'échange thermique 1 comprend trois échangeurs thermiques repérés par 2, 3 et 4, qui sont disposés les uns derrière les autres 20 selon la direction d'avancement du véhicule. Ce bloc d'échange thermique 1 est destiné à être monté derrière une calandre avant de véhicule automobile, qui est représentée dans les figure en y étant repérée par 6, en étant situé en vis-à-vis d'une ouverture de cette calandre, cette ouverture étant équipée d'une grille 7. En fonctionnement, par exemple lorsque le véhicule avance, de l'air A traverse la grille 7 pour atteindre les différents échangeurs 2, 3 et 4 afin de les traverser successivement du fait que ceux-ci sont placés les uns derrière les autres. Dans l'agencement des figures 1 et 2 et dans ce mode réalisation, partant de la grille 7 et suivant la direction d'avancement du véhicule, le flux de l'air A traverse d'abord l'échangeur 2 qui est un condenseur, puis il traverse l'échangeur 3 qui est, un refroidisseur d'air de suralimentation, avant de traverser l'échangeur 4 qui est un radiateur de refroidissement des moyens de propulsion du véhicule. En pratique, le condenseur 2 fait partie d'un circuit de climatisation exploité pour climatiser l'habitacle, en en le 5 refroidissant, selon les circonstances. Ces trois échangeurs 2, 3 et 4 qui sont montés l'un derrière l'autre le long la direction d'avancement du véhicule, sont portés par un même châssis ou support commun, repéré par 8, qui entoure ou encadre conjointement ces trois 10 échangeurs. Ce châssis entourant 8 constitue ici une enveloppe étanche qui canalise l'air pour que la totalité du flux d'air traversant le premier échangeur 2 traverse également nécessairement les autres échangeurs 2, 3. Afin de réguler le flux d'air A, le bloc d'échange 15 thermique est équipé d'un ensemble de volets 13 mobiles entre un état ouvert correspondant à celui de la figure 1, dans lequel ils laissent passer la totalité du flux d'air A à travers les différents échangeurs, et un état fermé, correspondant à,la figure 2, et dans lequel ils interdisent 20 le passage d'air à travers les différents échangeurs 2, 3, 4 du bloc 1. Ces volets 13 sont par exemple montés dans le châssis 8 ou au niveau de ce dernier, entre le premier et le second échangeur 2 et 3, et ils s'étendent, ici, sur la totalité de 25 la section transversale interne de ce châssis de manière à pouvoir complètement obstruer le passage interne que définit ce châssis 8, lorsque ces volets 13 sont fermés. Ils sont déplacés par un organe motorisé 14, entre leur position ouverte et leur position fermée, cet organe motorisé 14 étant 30 lui-même piloté par une unité de commande non représentée. Le bloc d'échange thermique 1 est en outre équipé d'une canalisation 9 qui s'interpose entre l'ouverture de la calandre et, dans cet exemple, sa grille d'admission d'air 7 et le châssis 8 enveloppant les échangeurs thermiques qu'elle 35 prolonge. Cette canalisation 9 s'étend selon la direction générale d'avancement du véhicule, et présente un contour fermé lorsqu'elle est vue en section dans un plan normal cette direction d'avancement. Grâce à cette conduite 9, lorsque les volets sont fermés, l'air ne peut pas contourner les échangeurs, de sorte que la fermeture des volets est suffisante pour annuler à peu près totalement le refroidissement du liquide caloporteur circulant dans les échangeurs. Afin d'assurer que le débit d'air traversant l'ouverture de la calandre soit sensiblement nul lorsque les volets sont fermés, l'extrémité avant de la conduite est avantageusement pourvue de moyens permettant de la solidariser de manière étanche à la calandre autour de l'ouverture. Pour établir un débit d'air A suffisant lorsque le véhicule a une vitesse trop faible, le bloc d'échange thermique 1 des figures 1 et 2 est équipé à sa face arrière d'un ventilateur 11 et d'une buse 12. Ce ventilateur est ainsi situé en vis-à-vis du troisième échangeur de chaleur 4, et il est entouré par la buse 12 qui prolonge le châssis enveloppant 8, et grâce à laquelle la quasi totalité de l'air que brasse le ventilateur est de l'air ayant effectivement traversé les échangeurs 2, 3, 4. D'une manière générale, l'invention est applicable à différentes architectures de blocs thermiques : dans le cas des figures 1 et 2, le bloc thermique comporte trois échangeurs 2, 3 et 4, mais il peut aussi bien comporter uniquement l'échangeur 3 et/ou l'échangeur 4. Dans un autre mode de réalisation qui est représenté sur les figures 3 et 4, le bloc d'échange thermique qui est repéré par 1' comporte les mêmes composants que le bloc thermique 1 des figures 1 et 2, à la différence près qu'il comporte deux échangeurs au lieu de trois, et que l'agencement des éléments portés par son châssis est différent. Ainsi, d'une manière générale, dans ce second mode de réalisation, le bloc d'échange thermique 1' est monté en arrière d'une calandre avant 6' et en vis-à-vis d'une grille 7' de cette calandre, il comprend un châssis 8' supportant et entourant plusieurs éléments, ainsi qu'une canalisation ou conduite 9' située entre la calandre et le châssis 8' qu'elle prolonge. Dans cet autre mode de réalisation, le châssis 8' porte un échangeur 3' qui est ici un évaporateur-condenseur, et un échangeur 4' qui est un radiateur de refroidissement du groupe moto propulseur du véhicule. Les échangeurs 3' et 4' sont là aussi situés l'un derrière l'autre le long de la direction d'avancement du véhicule, de sorte que l'air admis dans la canalisation 9' traverse successivement les échangeurs 3' et 4'. Le bloc thermique 1' est aussi équipé de volets 13' pilotés par un actionneur 14', ces volets 13' étant montés dans la section interne du châssis 8', mais en étant situés en avant du ventilateur 11', c'est-à-dire entre ce ventilateur 11' et la conduite 9'. Comme visible dans les figures 3 et 4, les volets 13' sont là aussi mobiles entre une position ouverte comme dans la figure 3 pour laisser passer tout l'air A' à travers les échangeurs, et une position fermée, comme dans la figure 4, dans laquelle ils interdisent à l'air A' de passer à travers les échangeurs. Comme dans le cas du premier mode de réalisation de l'invention, la canalisation 9' assure que lorsque les volets sont fermés, l'air A' ne peut pas contourner les échangeurs pour refroidir le liquide caloporteur circulant dans ces derniers. Autrement dit, grâce à la présence de la conduite 9', les volets permettent de bloquer complètement l'air traversant de la calandre.
Ce bloc thermique 1' est aussi équipé d'un ventilateur 11' et d'une buse 12' qui sont ici montés dans le châssis 8', la face avant de l'échangeur 3', c'est-à-dire l'échangeur 3' et la conduite 9', au lieu d'être montés à la face arrière du radiateur de refroidissement du groupe motopropulseur.
La buse 12' a là aussi pour fonction d'assurer que la totalité de l'air brassé par le ventilateur traverse les échangeurs, de manière à optimiser le rendement de ce ventilateur. Le ventilateur 11' et sa buse associée 12' assurent un débit d'air suffisant à travers les échangeurs 3' et 4' 5 lorsque la vitesse du véhicule est insuffisante. Dans un troisième mode de réalisation qui est représenté en figure 5, le bloc d'échange thermique qui est repéré par 1" comporte les mêmes composants que le bloc thermique 1 des figures 1 et 2, à la différence près qu'il comporte deux 10 échangeurs au lieu de trois qui ont ici des dimensions différentes l'un de l'autre, et que la conduite 9 a une forme générale qui diffère de celles des figures 1 à 4. Ainsi, d'une manière générale, dans ce troisième mode de réalisation, le bloc d'échange thermique 1" est monté en 15 arrière d'une calandre avant non représentée et en vis-à-vis d'une grille non représentée équipant cette calandre, il comprend un châssis 8" supportant et entourant plusieurs éléments, ainsi qu'une conduite 9" située entre la grille non représentée et le châssis 8" qu'elle prolonge.
20 Le châssis 8" porte deux échangeurs 3 ' ' et 4 ", l'échangeur 3'' étant significativement plus petit que l'échangeur 4", qui sont là aussi situés l'un derrière l'autre le long de la direction d'avancement du véhicule, pour que l'air admis dans la canalisation 9" les traverse 25 successivement. Le bloc thermique 1" est équipé de volets 13" pilotés par un actionneur 14', ces volets 13' étant là aussi montés dans la section interne du châssis 8". Les volets 13" sont là aussi mobiles entre une position ouverte laisser passer 30 tout l'air A'', et une position fermée pour interdire à l'air A" de passer à travers les échangeurs. La conduite 9" a ici une forme évolutive comprenant un tronçon arrière prolongeant le châssis 8" et se prolongeant vers l'avant en deux branches ou canalisations 9 "a et 9 "b 35 distinctes. La branche supérieure 9a" collecte ainsi l'air provenant d'une grille supérieure de la calandre alors que la branche inférieure 9b'' collecte l'air provenant d'une grille inférieure de cette calandre. Cette conduite 9" présente ainsi dans sa partie arrière une section transversale formant un contour fermé et dans sa partie avant une section transversale délimitant deux contours fermés. Complémentairement, le bloc 1" peut aussi être équipé d'un ventilateur pour forcer la circulation d'air lorsque les circonstances l'imposent, ce ventilateur pouvant alors être monté comme dans le premier mode de réalisation ou comme dans le second mode de réalisation. D'une manière générale, il est à noter que dans les différents modes de réalisation, compte tenu de la position de la conduite qui est située entre la calendre du véhicule et ses échangeurs, elle peut avantageusement être dimensionnée pour constituer un absorbeur de choc piéton. Autrement dit, sa raideur mécanique dans la direction longitudinale peut être choisie pour participer à l'absorption du choc d'un piéton heurtant la calendre avant du véhicule.

Claims (6)

  1. REVENDICATIONS1. Bloc d'échange thermique (1 ; 1' ; 1") pour véhicule automobile incluant au moins un échangeur thermique (2, 3, 4 ; 3', 4' ; 3", 4") ce bloc (1 ; 1' ; 1") étant destiné à être interposé en arrière d'une calandre avant (6 ; 6' ; 6") d'un véhicule et destiné à être traversé par de l'air issu d'une ouverture de cette calandre, ce bloc comprenant un ensemble de volets mobiles (13 ; 13' ; 13") entre une position ouverte et une position fermée pour moduler le débit d'air (A ; A' ; A") traversant l'échangeur thermique (2, 3, 4 ; 3 ' , 4' ; 3 " , 4"), et une conduite (9 ; 9' ; 9") apte à s'interposer entre l'ouverture de la calandre et ledit bloc d'échange thermique (1 ; 1' ; 1").
  2. 2. Bloc d'échange thermique selon la revendication 1, dans lequel l'échangeur thermique (2, 3, 4 ; 3', 4' 3", 4 " ) est entouré par un châssis porteur ( 8 ; 8 ' ; 8 ") constituant un prolongement de la conduite (9 ; 9' ; 9").
  3. 3. Bloc d'échange thermique (1 ; 1' ; 1") comprenant plusieurs échangeurs thermiques ( 2 , 3 , 4 ; 3 ' , 4 ' ; 3 4'') disposés les uns derrière les autres pour être traversés successivement par l'air issu de l'ouverture de la calandre.
  4. 4. Bloc d'échange thermique selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la conduite est pourvue de moyens de solidarisation étanches pour la solidariser de manière étanche avec la calandre pour assurer qu'en position fermée des volets (13 ; 13' ; 13"), le débit d'air (A ; A' ; A") traversant l'ouverture (7 ; 7' 7'') et le ou les échangeurs thermiques (2, 3, 4 ; 3', 4' ; 3", 4") soit sensiblement nul.
  5. 5. Bloc d'échange thermique selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant en outre un ventilateur (11 ; 11') pour augmenter le débit d'air (A ; A') traversant les échangeurs (2, 3, 4 ; 3', 4') lorsque la vitesse du véhicule est insuffisante.
  6. 6. Bloc d'échange thermique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la conduite (9 ; 9' ;9") est dimensionnée pour constituer un absorbeur de choc piéton.
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