RACCORD, BOITIER DE DERIVATION POUR CE RACCORD, SYSTEME DE REFROIDISSEMENT ET VEHICULE EQUIPE DE CE RACCORD
[0001 L'invention concerne un raccord préassemblé de refroidisseur d'air de suralimentation. L'invention concerne également un boîtier de dérivation pour ce raccord ainsi qu'un système de refroidissement et un véhicule équipés de ce raccord. [0002] Ce raccord trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des véhicules automobiles dans lesquels l'air d'admission est suralimenté au moyen d'un compresseur, notamment au moyen d'un turbocompresseur. L'air d'admission compressée est appelé « air de suralimentation ». [0003] Afin d'augmenter la densité de l'air à l'admission d'un moteur compressé ou turbocompressé, il est connu de refroidir l'air de suralimentation sortant du compresseur au moyen d'un dispositif de refroidissement appelé refroidisseur d'air de suralimentation ou RAS en abrégé (ou encore CAC pour « Charger Air Cooler » en anglais). Ce refroidisseur d'air de suralimentation utilise comme fluide caloporteur l'air ou un liquide de refroidissement comme l'eau glycolé. L'air de suralimentation peut aussi bien être de l'air extérieur compressé qu'un mélange d'air extérieur avec des gaz d'échappement. [0004] L'air de suralimentation contient de l'eau généralement sous forme vapeur. [0005] Par temps de grand froid, c'est-à-dire si la température extérieure est inférieure à -10°C, alors l'eau peut se condenser dans le refroidisseur d'air de suralimentation. Ce condensat gèle et forme des glaçons qui détériorent gravement le fonctionnement du refroidisseur d'air de suralimentation. Par exemple, les glaçons peuvent boucher le refroidisseur d'air de suralimentation et empêcher ainsi toute circulation d'air de suralimentation à travers ce refroidisseur. Il a déjà été proposé par temps de grand froid de court-circuiter le refroidisseur d'air de suralimentation. Ainsi, l'air de suralimentation ne traverse plus le refroidisseur et la formation de glaçons est évitée. [0006 Pour cela, une dérivation doit être mise en place. Cette dérivation permet à l'air de suralimentation de contourner le refroidisseur d'air de suralimentation. Pour simplifier l'installation de cette dérivation dans un véhicule automobile, il a déjà été proposé de l'incorporer à l'intérieur du refroidisseur d'air de suralimentation (voir par exemple la demande de brevet WO 06 088 407). Toutefois, cette solution est coûteuse, complexifie l'architecture du refroidisseur d'air de suralimentation, et peut dans certaines conditions pénaliser le volume interne de boîte et générer de la perte de charge supplémentaire au détriment du fonctionnel thermique en situation de vie nécessitant une efficacité de l'échangeur par grand chaud, d'autant qu'il est plus difficile d'adapter un véhicule initialement non équipé pour les temps de grand froid, sur le composant RAS que sur un ensemble de durits d'admission d'air ad hoc pour les zones de commercialisations. En effet, cela suppose de soit de remplacer le refroidisseur d'air de suralimentation initial par un refroidisseur équipé de la dérivation nécessaire, ce qui ne constitue pas une opération aisée, soit de prévoir un RAS spécifique grand froid équipé en première monte, ce qui génère dans tous les cas une diversité et des plans de validations plus lourds sur ce type de composants. [000n L'invention vise à remédier à au moins l'un de ces inconvénients en proposant un raccord préassemblé de refroidisseur d'air de suralimentation ce raccord se présentant sous la forme d'une seule pièce mécaniquement indépendante du refroidisseur d'air de suralimentation. Ce raccord comporte : - des durites d'admission et d'évacuation pourvues chacune d'une extrémité distale fluidiquement raccordable au refroidisseur d'air de suralimentation, - un boîtier de dérivation fluidiquement raccordé à des extrémités proximales des durites d'admission et d'évacuation, ce boîtier étant apte : - à dévier au moins une partie de l'air de suralimentation de manière à contourner les durites d'admission et d'évacuation, et en alternance - à diriger la totalité de l'air de suralimentation vers la durite d'admission. [0008] Le raccord ci-dessus simplifie l'installation d'une dérivation du refroidisseur d'air de suralimentation sans pour autant modifier ce refroidisseur. Ainsi, ce raccord peut facilement s'adapter à différents types de refroidisseur d'air de suralimentation. [0009] Les modes de réalisation de ce raccord peuvent comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : ^ le boîtier de dérivation comporte des conduits d'admission et d'évacuation fluidiquement raccordés, respectivement, aux extrémités proximales des durites d'admission et d'évacuation et une dérivation pour raccorder fluidiquement ces deux conduits l'un à l'autre, les conduits d'admission et d'évacuation et la dérivation étant réalisés d'un seul tenant pour ne former qu'un seul et même bloc de matière ; ^ le boîtier de dérivation comporte : - un volet déplaçable entre : • une position de dérivation dans laquelle au moins une partie de l'air de suralimentation contourne les durites d'admission et de suralimentation, et • une position de repos dans laquelle la totalité de l'air de suralimentation est dirigée vers la durite d'admission, et - un actionneur commandable apte à déplacer ce volet entre les positions de dérivation et de repos ; ^ le boîtier de dérivation comporte : - un capteur apte à mesurer une grandeur représentative de la température de l'air de suralimentation refroidi par le refroidisseur d'air de suralimentation, et - une unité de commande de l'actionneur apte à déplacer le volet vers sa position de dérivation si la grandeur mesurée par le capteur est inférieure à un seuil prédéterminé ; ^ le boîtier de dérivation comporte : - un capteur apte à mesurer une grandeur représentative de la différence de pressions entre l'air de suralimentation qui circule dans la durite d'admission et l'air de suralimentation qui circule dans la durite d'évacuation, - un capteur apte à mesurer une grandeur représentative de la température de l'air de suralimentation refroidi par le refroidisseur d'air de suralimentation, et - une unité de commande apte à déplacer le volet vers sa position de dérivation si, simultanément, la grandeur mesurée représentative de la température est inférieure à un seuil prédéterminé et la grandeur mesurée représentative de la différence de pressions est supérieure à un seuil prédéterminé ; ^ les durites sont au moins en partie réalisées en polymère ; ^ le raccord comprend également au moins une durite de raccordement à un compresseur générant l'air de suralimentation à refroidir et au moins une durite de raccordement à un moteur à combustion interne consommant l'air de suralimentation refroidi. [0010 Les modes de réalisation de ce raccord présentent en outre les avantages suivants : ù réaliser le conduit d'admission, le conduit d'évacuation et la dérivation d'un seul tenant simplifie la fabrication du raccord, û incorporer l'actionneur à l'intérieur du boîtier de dérivation simplifie l'installation du raccord, û incorporer dans le boîtier de dérivation le capteur de température et l'unité de commande simplifie encore plus l'installation de ce raccord, û incorporer un capteur de différence de pressions permet de détecter une obstruction du RAS et court-circuiter celui-ci, permettant malgré tout une utilisation du véhicule en mode dégradé en évitant une panne immobilisante comme c'est le cas aujourd'hui, û des durites réalisées au moins en partie en polymère permettent d'amortir les 10 vibrations dues aux débattements du moteur. [0011] L'invention a également pour objet un système de refroidissement d'air de suralimentation comportant : - un refroidisseur d'air de suralimentation équipé d'au moins un embout d'entrée de l'air de suralimentation à refroidir et d'au moins un embout de sortie de l'air 15 de suralimentation refroidi, et - le raccord ci-dessus dont les extrémités distales sont raccordées fluidiquement, respectivement, aux embouts d'entrée et de sortie du refroidisseur d'air de suralimentation. [0012] L'invention a également pour objet un véhicule comportant le raccord ci- 20 dessus. [0013] Enfin, l'invention a également pour objet un boîtier de dérivation pour la réalisation du raccord ci-dessus, ce boîtier étant apte : - à être fluidiquement raccordé à des extrémités proximales des durites d'admission et d'évacuation, 25 - à dévier au moins une partie de l'air de suralimentation de manière à contourner les durites d'admission et d'évacuation, et en alternance - à diriger la totalité de l'air de suralimentation vers la durite d'admission. [0014] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins 30 sur lesquels : û la figure 1 est une illustration schématique d'un véhicule équipé d'un système de refroidissement d'air de suralimentation comportant un raccord, û les figures 2 et 3 sont des illustrations schématiques d'un boîtier de dérivation mis en oeuvre dans le raccord de la figure 1, û la figure 4 est une illustration en perspective du raccord de la figure 1, et û la figure 5 est un organigramme d'un procédé de fabrication du raccord de la figure 1. [0015] Dans ces figures, les mêmes références sont utilisées pour désigner les mêmes éléments et les flèches à l'intérieur des durites ou conduits représentent la direction d'écoulement du fluide. [0016] Dans la suite et pour les besoins de la description, les caractéristiques et fonctions bien connues de l'homme du métier ne sont pas détaillées. L'illustration schématique retenue correspond à un type d'architecture donnée de moteur diesel, sans toutefois qu'il faille l'entendre comme une restriction de la portée de l'invention à cette architecture particulière. [0017] La figure 1 représente schématiquement une partie d'un véhicule 2. Le véhicule 2 est par exemple un véhicule automobile tel qu'une voiture. [ools] Le véhicule 2 comprend un moteur 4 à combustion interne. Ce moteur 4 est équipé de plusieurs cylindres 6 dans lesquels sont montés des pistons. Ce moteur 4 est apte à entraîner en rotation les roues motrices 8 du véhicule 2. [0019] Le moteur 4 comprend également un collecteur 10 d'admission apte à répartir l'air de suralimentation dans les différents cylindres 6 où celui-ci est mélangé avec du carburant pour former un mélange explosif. Les gaz d'échappement consécutifs à l'explosion du mélange dans les cylindres 6 sont collectés par un collecteur 12 d'échappement qui évacue ces gaz d'échappement vers une canalisation. [0020] Dans ce mode particulier de réalisation, et pour certains moteurs (principalement de type Diesel) une partie des gaz d'échappement évacués sont ramenés vers le collecteur 10. On dit que ces gaz d'échappement sont recirculés. A cet effet, une canalisation 16 raccorde fluidiquement le collecteur 12 à l'entrée du collecteur 10 par l'intermédiaire d'un doseur 18. Ce système de recirculation des gaz d'échappement est connu sous l'acronyme anglais EGR (Exhaust Gaz Recirculation).
Typiquement, la canalisation 16 comprend à cet effet : û une vanne 20 dite vanne EGR et, û un échangeur thermique 22 apte à refroidir les gaz d'échappement recirculés. [0021] Le doseur 18 mélange dans des proportions choisies les gaz d'échappement recirculés avec l'air de suralimentation. [0022] L'air de suralimentation est produit par un compresseur 24 qui comprime l'air capté à l'extérieur du véhicule 2. Cette compression réchauffe l'air. [0023] Pour refroidir l'air suralimenté obtenu, le véhicule 2 comprend également un système 26 de refroidissement. [0024] Ce système 26 comprend un refroidisseur 28 d'air de suralimentation qui permet un abaissement de la température d'air, souhaité en situation de vie courante (hors grand froid), mais posant problème dans les situations de grand froid, car il refroidit l'air de suralimentation à une température où la vapeur d'eau se condense puis gèle. Le système 26 comprend aussi un raccord 30 de ce refroidisseur 28 au compresseur 24 et a doseur 18. [0025] Le refroidisseur 28 est équipé d'un embout d'entrée 34 et d'un embout de sortie 32 d'air de suralimentation. [0026] Le raccord 30 va maintenant être décrit plus en détail en regard des figures 2 à 4. [0027] Le raccord 30 comprend : - un boîtier 40 de dérivation, - une durite 42 de raccordement du boîtier 40 au compresseur 24, - une durite 44 d'admission pour raccorder le boîtier 40 à l'orifice 34, - une durite 46 de raccordement du boîtier 40 au doseur 18 ou au collecteur d'admission 10, et - une durite 48 d'évacuation pour raccorder le boîtier 40 à l'embout 32. [0028] Chaque durite comprend une extrémité proximale raccordée au boîtier 40 et une extrémité distale. L'extrémité distale des durites 42 et 46 sont raccordables, respectivement, au compresseur 24 et au doseur 18. A cet effet, elles sont équipées d'une partie mâle ou femelle d'un connecteur démontable. [0029] De façon similaire, les extrémités distales des durites 44 et 48 sont équipées d'une partie mâle ou femelle d'un connecteur démontable pour les raccorder, 30 respectivement, avec les embouts 34 et 32. [0030] Par connecteur démontable on entend ici un connecteur qui peut être démonté pour déconnecter le raccord 30 du refroidisseur 28, du compresseur 24 et du doseur 18 sans entraîner la destruction de ces connecteurs de sorte que le raccord 30 peut ensuite être remonté facilement dans le véhicule 2. [0031] Le boîtier 40 est prévu pour faire circuler directement l'air de suralimentation à refroidir vers le moteur sans passer par le refroidisseur 28 en situation grand froid et, en alternance, pour faire circuler l'air de suralimentation à refroidir au travers du refroidisseur 28. [0032] A cet effet, le boîtier 40 comprend : ù un conduit d'admission 50, ù un conduit d'évacuation 52, et ù une dérivation 54 raccordant fluidiquement directement le conduit 50 au conduit 52 sans passer par l'intermédiaire des durites 44, 48. [0033] Le conduit 50 est pourvue d'une partie, ici mâle, d'un connecteur 56 destiné à être emboîtée à l'intérieur d'une partie femelle située à l'extrémité proximale de la durite 42. [0034] Le connecteur 56 peut être démontable ou non. Par exemple, l'emmanchement entre les parties mâle et femelle du connecteur 56 est serré avec un collier à clips ou à vis. Dans un autre mode de réalisation, cet emmanchement est verrouillé par un surmoulage. [0035] L'autre extrémité du conduit 50 est raccordée à l'extrémité proximale de la durite 44 par un connecteur 58 similaire. [0036] Les extrémités du conduit 52 sont raccordée aux extrémités proximales des durites 46, 48 par l'intermédiaire, respectivement de connecteurs 60, 62. Par exemple, ces connecteurs sont identiques ou similaires au connecteur 56. [0037] Le boîtier 40 comprend également : ù un volet déplaçable 64, ù un capteur 66 de la température de l'air de suralimentation refroidi par le refroidisseur 28, ù un capteur d'une grandeur représentative de la différence de pressions entre les orifices 34 et 32, ù un actionneur 68 apte à déplacer le volet 64, et ù une unité 70 de commande. [0038] Le volet 64 est déplaçable entre : - une position de dérivation (représentée sur la figure 2) dans laquelle la totalité de l'air de suralimentation à refroidir est déviée vers la dérivation 54 et contourne donc le refroidisseur 28, et - une position de repos (représentée sur la figure 3) dans laquelle la totalité de l'air de suralimentation est dirigée vers la durite 44 pour être refroidi par le refroidisseur 28. [0039] Le capteur 66 mesure directement la température de l'air de suralimentation refroidi qui circule dans le conduit 52. La prise d'information de température en entrée RAS ne serait pas pertinente, dans la mesure où elle ne préjugerait pas de la température de sortie de l'échangeur, celle-ci dépendant de la température d'air externe et de sa vitesse, elle-même corrélée à l'avancement véhicule. Le capteur 66 est raccordé à l'unité 70 de commande. [0040] Dans une conception plus sophistiquée, permettant de traiter aussi bien de façon curative que préventive le phénomène de formation du glaçon, un capteur de la différence de pressions entre les orifices 34 et 32 est ici réalisé à l'aide de deux sondes 72 et 74 raccordées chacune à l'unité 70 de commande. Chacune de ces sondes 72, 74 mesure la pression, respectivement, à l'intérieur des conduits 50 et 52. Cette différence de pression pilotera la commande du volet 64 à partir du franchissement d'une différence de pression seuil et caractéristique d'un RAS bouché, vérifié en cohérence avec la mesure de débit prise par le débitmètre et délivrée par le CMM, ceci afin de vérifier que la dépression est bien cohérente avec la plage de débit. [0041] En même temps que la condition ci-avant, dans cette variante de conception plus sophistiquée devra être vérifiée une condition de température de sortie RAS négative, ceci afin d'éviter que dans les situations nécessitant un échange thermique d'air de suralimentation, c'est-à-dire en roulage climat tempéré chargé où la température de sortie RAS soit supérieure à 50°C, le refroidisseur ne soit court circuité du fait de la seule information de différence de pression excessive. [0042] Bien en tendu cela suppose, que la branche 54 de dérivation, de par sa géométrie et son intégration dans le boitier, ne génère pas une perte de charge supérieure à celle rencontrée lors de la circulation au sein du RAS. [0043] II devra être attaché le plus grand soin à l'intégration et la localisation des capteurs de température et pression, idéalement dans une zone de circulation d'air permanente que le RAS soit court- circuité ou non (le + en amont en entrée RAS et le + en aval en sortie RAS) et de telle sorte qu'ils introduisent le moins de perturbations dans leur environnement. [0044] L'actionneur 68 est un actionneur commandable par l'unité 70. Par exemple, il s'agit d'un actionneur électrique. [0045] L'unité 70 commande automatiquement le déplacement du volet 64 vers sa position de dérivation lorsque la température mesurée par le capteur 66 descend en dessous d'un seuil prédéterminé Si. La valeur du seuil S, correspond à une température de l'air de suralimentation refroidi pour laquelle des glaçons sont susceptibles de se former à l'intérieur du refroidisseur 28. Ainsi, la formation de glaçons à l'intérieur du refroidisseur 28 est évitée. [0046] L'unité 70 commande également automatiquement le déplacement du volet 64 vers sa position de dérivation si la différence de pressions mesurée à l'aide des sondes 72 et 74 dépasse un seuil prédéterminé S2 et si, dans le même temps la température mesurée par le capteur 66 est inférieure à un seuil prédéterminé S3. Cette dernière fonction de l'unité 70 permet de court-circuiter le refroidisseur 28 si celui-ci est obstrué par des glaçons. En court-circuitant le refroidisseur 28 on permet au véhicule de se déplacer dans un mode dégradé. Ainsi, une panne immobilisante du véhicule 2 est évitée même si le refroidisseur 28 est obstrué par des glaçons. [0047] Enfin, le boîtier 40 comprend également des pattes de fixation 78 (figure 4) sur le moteur 4. [0048] Un procédé de fabrication du raccord du véhicule 2 va maintenant être décrit en regard de la figure 5. [0049] Lors d'une étape 80, le raccord 30 est fabriqué et préassemblé. Typiquement, l'étape 80 est réalisée en dehors de la chaîne de montage de véhicule. Par exemple, lors d'une opération 82 les durites 42, 44, 46 et 48 sont fabriqués. Ces durites sont réalisées dans un matériau présentant une bonne élasticité. Par exemple ces durites sont réalisées au moins en partie en polymère. Ici, ces durites sont réalisées par extrusion d'un matériau polymère puis coupées à la bonne longueur avant d'être conformées pour adopter la conformation appropriée au montage de ces durites à l'intérieur du véhicule 2. Ces durites peuvent également incorporer des renforts tels que des renforts textiles. Ces renforts peuvent également être intégrés à l'intérieur même de la matière extrudée. [0050] En parallèle, lors d'une opération 84, le boîtier 40 de dérivation est fabriqué. [0051] Typiquement, lors de l'opération 84, les conduits 50, 52 et la dérivation 54 sont fabriqués d'un seul tenant dans un même bloc de matière. De préférence, ces conduits 50, 52 et la dérivation 54 sont réalisés en polymère tel que du plastique. Par exemple, les conduits 50, 52 et la dérivation 54 sont réalisés par un moulage tel que l'injection plastique. Le matériau choisi pour le boîtier 40 est typiquement plus rigide que celui utilisé pour les durites 42, 44, 46 et 48. [0052] Ensuite, lors de l'opération 84, le capteur 66, les sondes 72, 74, l'actionneur 68 et l'unité 70 sont rapportés sur la pièce moulée dans des orifices prévus à cet effet. Ces différentes pièces rapportées sont ensuite raccordées électriquement les unes aux autres. [0053] Enfin, à la fin de l'opération 84, pour fixer les pièces rapportées sur la pièce moulée, un surmoulage est par exemple réalisé. [0054] Une fois les durites et le boîtier de dérivation fabriqués, on procède alors à une opération 86 d'assemblage de ces durites sur le boîtier de dérivation. Cette opération 86 consiste à connecter les durites au boîtier 40 à l'aide des connecteurs 56, 58, 60 et 62. [0055] La fabrication du raccord 30 est alors finie. Une étape 90 débute alors. Lors de cette étape, le raccord 30 est raccordé au refroidisseur 28, au compresseur 24 et au doseur 18. Typiquement, cette étape 90 est réalisée sur la chaîne de montage du véhicule. [0056] De nombreux autres modes de réalisation sont possibles. Par exemple, l'unité 70 de commande peut être omise. Dans ce cas, le boîtier 40 est raccordé à un calculateur externe tel qu'un calculateur moteur. De façon similaire, ce calculateur moteur reçoit les informations du capteur 66 et des sondes 72 et 74. Ainsi, la commande de l'actionneur 68 est déportée en dehors du boîtier 40. [0057] L'actionneur 68 peut être un actionneur électrique ou pneumatique. [0058] Dans une variante, l'actionneur 68 est un élément thermosensible. Les éléments thermosensibles sont des éléments qui se déforment en réponse à une variation de la température de l'air de suralimentation. Par exemple, il peut s'agir d'éléments tel qu'un bilame. De préférence, le volet 64 lui-même est réalisé dans cet élément thermosensible. Ainsi, l'unité de commande 70, l'actionneur 68 et le capteur 66 peuvent être omis. [0059] Un capteur de température extérieur au boîtier 40 peut être utilisé à la place du capteur 66. Dans ce cas, le capteur 66 est omis. Par exemple, le capteur extérieur est un capteur qui mesure la température extérieure ambiante. [0060] Les capteurs de pression peuvent être omis dans un mode de réalisation simplifié. [0061] Dans un autre mode de réalisation, l'information sur la différence de pression est obtenue à partir de capteurs préexistants situés en amont et en aval du refroidisseur 28 mais en dehors du raccord 30. Dans ce cas, les sondes 72 et 74 peuvent être omises. [0062] Dans un mode de réalisation simplifié, le déplacement du volet 64 est uniquement commandé en fonction de la température. Dans un autre mode de réalisation, le déplacement du volet 64 est uniquement commandé en fonction à la fois de la différence de pressions mesurée et de la température mesurée. [0063] Le raccord décrit ici peut être utilisé aussi bien dans un véhicule équipé d'un moteur à essence que d'un moteur diesel. Ce véhicule peut être dépourvu de système pour refaire recirculer les gaz d'échappement vers le collecteur d'admission. [0064] Le raccord 30 peut également être utilisé pour court-circuiter le refroidisseur 28 lorsqu'une montée en température rapide du moteur 4 est souhaitée. Cela peut être le cas lors du démarrage du véhicule.