9 88136 1 SYSTEME DE REFROIDISSEMENT D'AIR DE SURALIMENTATION [0001] L'invention concerne un système de refroidissement d'air de suralimentation adapté à alimenter un moteur à combustion interne, notamment pour un véhicule dont le groupe moteur ne comprend que le moteur à combustion interne (moteur à essence) ou pour un véhicule dont le groupe moteur comprend le moteur à combustion interne associé à un moteur électrique (véhicule hybride). [0002] Différents systèmes de refroidissement d'air de suralimentation pour un véhicule automobile sont connus. Ces systèmes comprennent au moins un échangeur air/air ou échangeur air/eau, et ils sont dimensionnés de façon à répondre au mieux aux exigences du moteur à combustion interne qui est suralimenté en air. [0003] Cependant, les dimensions et les dispositions des différents éléments constitutifs d'un tel système de refroidissement, dont l'ensemble des échangeurs thermiques utilisés pour permettre le refroidissement de l'air de suralimentation sont définis de façon à correspondre à la fois au modèle de moteur à combustion interne utilisé et au volume disponible sous un capot avant du véhicule où se trouve notamment le moteur à combustion interne et le système de refroidissement. Ainsi, il est nécessaire de redimensionner le système de refroidissement dès qu'un changement dans les éléments du véhicule apparaît. [0004] L'invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients. [0005] L'invention porte ainsi sur un système de refroidissement d'air de suralimentation adapté à alimenter un moteur à combustion interne, le système comprenant deux échangeurs de refroidissement de l'air de suralimentation, l'un du type air/air, l'autre du type air/eau utilisant un liquide de refroidissement refroidit par un radiateur basse température, caractérisé en ce que l'échangeur air/air, l'échangeur air/eau et le radiateur basse température sont formé par trois échangeurs de chaleur distincts et fixés les uns aux autres de façon à former un module de refroidissement comportant un circuit de refroidissement basse température qui est scindé thermiquement d'un circuit de refroidissement haute température utilisé pour refroidir le moteur à combustion. [0006] Ainsi, il est possible de dimensionner les trois échangeurs précités de façon à permettre un refroidissement réellement efficace de l'air de suralimentation permettant d'assurer une puissance importante du moteur, tout en de disposant d'un module où les positions de ces échangeurs sont connues, figées et standardisées pour toutes les applications d'une même base de véhicule. De ce fait, le module permet une connaissance préalable du positionnement du module, des échangeurs et de leurs interfaces figées, un choix dans la dispositions des conduites définissant le circuit de refroidissement basse température et la partie interne au module du circuit d'air de suralimentation en fonction des besoins de refroidissement de l'air de suralimentation, et une facilité d'intégration au véhicule en fermant les circuits d'air de suralimentation et de refroidissement haute température. Ainsi pour les besoins des moteurs à haute performance où il est requis, le sous-module air/eau avec sa boucle basse température est intégré dans une logique modulaire légo (marque déposée) avec le module de refroidissement haute température invariant des applications de flux majeurs. [0007] Selon un premier mode de réalisation particulier, l'échangeur de chaleur air/air est monté en aval de l'échangeur de chaleur air/eau. [0008] Selon un second mode de réalisation particulier, l'échangeur de chaleur air/air est monté en parallèle avec l'échangeur de chaleur air/eau. [0009] Selon un troisième mode de réalisation particulier, le second liquide de refroidissement et l'air de suralimentation circulent à contre-courant dans l'échangeur air/eau. [0010] Selon un quatrième mode de réalisation particulier, le second liquide de refroidissement et l'air de suralimentation circulent à co-courant dans l'échangeur air/eau. [0011] Selon un cinquième mode de réalisation particulier, le circuit de refroidissement basse température comprend, quand le module est destiné à un moteur à combustion interne d'un groupe moteur hybride comprenant également un moteur électrique, deux connexions adaptées à permettre au liquide de refroidissement de refroidir des machines électriques utilisées par le groupe moteur hybride. [0012] Selon un sixième mode de réalisation particulier, le circuit de refroidissement basse température comprend une pompe permettant la circulation du liquide de refroidissement et une sonde de température disposée en sortie de l'échangeur air/eau. [0013] Selon un septième mode de réalisation particulier, le module comprend un unique ventilateur adapté à générer un flux d'air traversant en série le radiateur basse température et un radiateur principal du circuit de refroidissement haute température. [0014] Selon un huitième mode de réalisation particulier, un calculateur est adapté à piloter le ventilateur, la pompe du liquide de refroidissement et un actionneur de commande d'air de suralimentation en fonction de la température mesurée par la sonde de température. [0015] Selon un neuvième mode de réalisation particulier, le calculateur est adapté à déclencher une stratégie de protection du circuit d'air de suralimentation en fonction, d'une part, de la température mesurée par la 2 9 88136 3 sonde de température, et, d'autre part, de la valeur du résultat d'une cartographie de fonction de transfert entre une température moyenne mesurée par ce capteur et une température maximale à l'intérieur de l'échangeur air/eau dans des zones de faibles vitesse du liquide de refroidissement. 5 [0016] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 illustre schématiquement un système de refroidissement d'air de suralimentation conforme à la présente invention, avec l'échangeur de 10 chaleur air/air monté en aval de l'échangeur de chaleur air/eau dans lequel le second liquide de refroidissement et l'air de suralimentation circulent à contre-courant ; - la figure 2 est une vue en perspective, depuis la face avant du véhicule, du système de refroidissement de la figure 1 ; et 15 - la figure 3 est une vue en perspective, depuis le moteur, du véhicule, du système de refroidissement des figures 1 et 2. [0017] Un véhicule automobile comprend un groupe moteur 1 qui comporte un moteur à combustion interne 2 et un turbocompresseur permettant une suralimentation en air du moteur à combustion 2. 20 [0018] Classiquement, le moteur à combustion 2 est refroidi par un premier liquide de refroidissement qui circule dans un circuit de refroidissement haute température 3. Ce circuit de refroidissement haute température 3 comprend notamment un radiateur principal 4 qui est utilisé pour refroidir le premier liquide de refroidissement et auquel est associé en ventilateur 5 générant un 25 flux d'air traversant le radiateur principal 4. De façon classique, le circuit de refroidissement haute température 3 comprend également des durites 6, 7 permettant de relier le moteur à combustion 2 et le radiateur principal 4. [0019] Afin de refroidir l'air suralimenté avant son introduction dans le moteur à combustion 2, le véhicule automobile comprend également un 30 système de refroidissement d'air de suralimentation 8. [0020] En l'occurrence, le système de refroidissement d'air de suralimentation 8 comprend un échangeur air/air 9 qui permet le refroidissement de l'air de suralimentation par une circulation d'air extérieur. Typiquement, cet échangeur air/air 9 est disposé au niveau d'un passage de 35 roue avant du véhicule. [0021] Le système de refroidissement d'air de suralimentation 8 comprend également un échangeur air/eau 10 qui permet le refroidissement de l'air de suralimentation par une circulation d'un second liquide de refroidissement. Ce second liquide de refroidissement circule dans un circuit de refroidissement 40 basse température 11. Une liaison hydraulique met en communication le circuit de refroidissement haute température 3 avec le circuit de refroidissement basse température 11 de façon à permettre un remplissage simultané des deux circuits 3, 11 en usine et en service après-vente, et garantit une pressurisation des deux circuits 3, 11 par une boite de dégazage du circuit de refroidissement haute température 3. La liaison hydraulique est également conçue pour assurer une indépendance thermique par la conception d'un raccord à trois voies de mise en communication des deux circuits 3, 11. Le circuit de refroidissement basse température 11 comprend également un radiateur basse température 12 qui permet le refroidissement du second liquide de refroidissement. [0022] Dans le présent mode de réalisation, l'échangeur de chaleur air/air 9 et l'échangeur de chaleur air/eau 10 sont montés en série, l'échangeur de chaleur air/air 9 étant en aval de l'échangeur de chaleur air/eau 10 (de préférence, l'échangeur de chaleur air/eau 10 prélève deux fois plus d'énergie que l'échangeur de chaleur air/air 9). Par rapport à une configuration en parallèle, la mise en série de ces deux échangeurs 9, 10 permet d'avoir une meilleure performance en terme de refroidissement de l'air de suralimentation, (dans le cadre d'une limitation de la surface disponible pour l'installation du radiateur basse température 12, ce qui réduit le potentiel d'échange thermique de l'étage air/eau 10), une implantation plus facile dans le véhicule et un prix de revient plus faible du fait de la réalisation de la liaison de ces deux échangeurs 9, 10 par une seule durite 13. La configuration en parallèle permet de réduire les transferts thermiques vers le second liquide de refroidissement et donc de minimiser les risques d'ébullition nucléée de ce dernier et de réduire la perte de charge interne aéraulique de la boucle d'air de suralimentation. [0023] Egalement dans le présent mode de réalisation, le second liquide de refroidissement et l'air de suralimentation circulent à contre-courant dans l'échangeur air/eau 10. Par rapport à la configuration à co-courant, celle à contre-courant permet d'avoir une meilleure performance en terme de refroidissement de l'air de suralimentation (différence d'environ 10°C sur la température de l'air de suralimentation en sortie de l'échangeur air/eau 10), mais augmente la température du second liquide de refroidissement. La configuration à co-courant permet de réduire les transferts thermiques vers le second liquide de refroidissement et donc de minimiser les risques d'ébullition nucléée de ce dernier. [0024] Selon l'invention, l'échangeur air/air 9, l'échangeur air/eau 10 et le radiateur basse température 12 sont formés par trois échangeurs de chaleur distincts les uns des autres et fixés les uns aux autres de façon à former un module de refroidissement, par exemple par l'intermédiaire d'une armature 14 (sans que ce principe d'intégration soit exclusif), le module de refroidissement comportant le circuit de refroidissement basse température 11 couplé hydrauliquement mais scindé thermiquement au circuit de refroidissement haute température 3. [0025] Le module de refroidissement comprend également le ventilateur 5 comme unique ventilateur adapté à générer un flux d'air traversant le radiateur basse température 12 et le radiateur principal 4. Ici, le radiateur basse température 12 est disposé devant le radiateur principal 4, la différence de surface de ces deux radiateurs 4, 12 laissant une forte proportion de la surface du radiateur principal 4 non occultée par le radiateur basse température 12 en face avant du véhicule, mais occupé par un condenseur de climatisation. [0026] Le module de refroidissement est adapté à être relié au moteur à combustion 2 pour participer à la réalisation du circuit de refroidissement haute température 3 et du circuit d'air de suralimentation 15. [0027] Le module de refroidissement peut être fixé à un module principal de refroidissement qui comprend également le radiateur principal 4, le groupe motoventilateur avec le ventilateur 5, et le condenseur de climatisation. [0028] Le module de refroidissement comprend le circuit de refroidissement basse température 11 dans lequel sont disposés, d'une part, une pompe 16 à eau électrique qui permet la circulation du second liquide de refroidissement, et, d'autre part, une sonde de température 17 qui permet de mesurer la température de ce liquide en sortie de l'échangeur air/eau 10. Par ailleurs, quand le module de refroidissement est destiné à un moteur à combustion interne d'un groupe moteur hybride comprenant également un moteur électrique, le circuit de refroidissement basse température 11 comprend également deux connexions permettant à ce liquide de refroidir, par une boucle de refroidissement, des machines électriques utilisées par le groupe moteur hybride, avec une synergie totale et un partage des composants du circuit de refroidissement basse température ainsi que du groupe moto- ventilateur Par ailleurs les composants du circuit de refroidissement basse température 11 (la pompe 16, le radiateur basse température 12, le raccord à trois voies) ainsi que le groupe moto-ventilateur qui comprend le ventilateur 5 sont identiques pour les applications avec les deux types de chaîne de traction (véhicule hybride ou non). De ce fait, le module de refroidissement est caractérisé par un dimensionnement et une pré-disposition des interfaces de réception anticipée et couvrant ces applications. [0029] Un calculateur permet d'assurer le thermo-management du système et les fonctions de détarage et de protection vis-à-vis du gel du circuit d'air de suralimentation (par l'arrêt de l'échange thermique et stockage de chaleur dans le second liquide de refroidissement) par l'hébergement de la loi de commande et/ou des entrées/sorties matériels des capteurs et signaux de commande des actionneurs. A cet effet, le calculateur pilote le ventilateur 5, la pompe 16 et un actionneur de commande d'air de suralimentation en fonction de la température mesurée par la sonde de température 17 en utilisant des cartographies de consigne de pilotage de ces trois actionneurs, ces paramètres étant de préférence pondérés selon un typage « nominal » ou « sport » et selon l'altitude et la température d'air ambiant de la zone climatique de circulation du véhicule. Le calculateur tient compte également de la température mesurée par la sonde de température d'air en entrée du moteur, avec un pas de temps plus long que le pas utilisé pour les capteurs du circuit de refroidissement basse température. [0030] Afin de limiter les risques d'ébullition nucléée du second liquide de refroidissement, le calculateur est également adapté à déclencher une stratégie de détarage du circuit d'air de suralimentation (typiquement le détarage de la vanne d'échappement de la turbine du turbocompresseur) en fonction de la température mesurée par la sonde de température 17 (correspondant à la température la plus chaude du circuit de refroidissement basse température 11) et le résultat donné par une cartographie de fonction de transfert entre une température moyenne mesurée par ce capteur et une température maximale à l'intérieur de l'échangeur air/eau dans des zones de faibles vitesse du second liquide de refroidissement, ainsi qu'un estimateur de pression de la boucle basse température, en fonction de l'état du thermostat et de la température de la boucle d'eau principale dite haute température. Ce détarage peut aussi être activé en cas de dysfonctionnement d'un des éléments du système (typiquement arrêt de la pompe, lecture erronée d'un des capteurs, etc.), jusqu'à la résolution de ce dysfonctionnement. Là encore, le calculateur tient compte également de la température mesurée par la sonde de température d'air en entrée du moteur, avec un pas de temps plus long que le pas utilisé pour les capteurs du circuit de refroidissement basse température. [0031] Un tel système de refroidissement permet de réduire l'encombrement généré par les éléments permettant le refroidissement excédentaire de l'air de suralimentation des moteurs haute performance, de réduire les coûts de fabrication et de développement par la réalisation d'un assemblage modulaire à interfaces et conception figées des échangeurs de chaleur air/air et air/eau, de pompe pour le second liquide de refroidissement et de ventilateur standards, pour toutes les applications hybride comme conventionnelle. Le système permet également d'augmenter l'efficacité du refroidissement de l'air de suralimentation et la fiabilité de la protection contre l'ébullition nucléée par l'usage du capteur de température en sortie de l'échangeur de chaleur air/eau.40