FR2995631A1

FR2995631A1 - COOLING SYSTEM FOR A MOTOR VEHICLE OR A STATIONARY COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: FR2995631A1
Application number: FR1359035A
Authority: FR
Inventors: Roland Schmid; Jurgen Dossner
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2013-09-19
Publication date: 2014-03-21
Anticipated expiration: 2033-09-19
Also published as: DE102012018571B3; FR2995631B1; US20140090800A1

Abstract

L'invention concerne un système de refroidissement comprenant : - au moins un échangeur de chaleur (1) ; - au moins un ventilateur (2) installé en amont de l'échangeur de chaleur (1) ; - un conduit de liaison (3) disposé entre le ventilateur (2) et l'échangeur de chaleur (1) ; - une conduite de dérivation (4), raccordée au conduit de liaison (3) ou entre les divers échangeurs de chaleur (1), prélevant de celui-ci un flux partiel de l'air de refroidissement ; - un filtrage de l'air de combustion amené au moteur (9) ; - une buse venturi (5) montée dans la conduite de dérivation (4) ; - une conduite d'aspiration (6) raccordée à une zone de rétrécissement (5.1) de la buse venturi (5) et aspirant les particules filtrées du filtre à air (7).The invention relates to a cooling system comprising: - at least one heat exchanger (1); - At least one fan (2) installed upstream of the heat exchanger (1); - a connecting duct (3) disposed between the fan (2) and the heat exchanger (1); - a bypass line (4), connected to the connecting pipe (3) or between the various heat exchangers (1), taking from it a partial flow of the cooling air; a filtering of the combustion air supplied to the engine (9); a venturi nozzle (5) mounted in the bypass line (4); - A suction pipe (6) connected to a narrowing zone (5.1) of the venturi nozzle (5) and sucking the filtered particles of the air filter (7).

Description

SYSTÈME DE REFROIDISSEMENT POUR UN VEHICULE À MOTEUR OU POUR UN MOTEUR À COMBUSTION STATIONNAIRE La présente invention concerne un système de refroidissement pour un véhicule à moteur, par exemple un véhicule routier ou un véhicule ferroviaire. Dans le cas présent, il s'agit d'un tracteur équipé d'un moteur diesel. L'invention concerne également des moteurs à combustion stationnaires.The present invention relates to a cooling system for a motor vehicle, for example a road vehicle or a railway vehicle. In this case, it is a tractor equipped with a diesel engine. The invention also relates to stationary combustion engines.

Le document DE 43 05 237 Al décrit un système de refroidissement pour un moteur à combustion refroidi par eau, équipé d'un échangeur de chaleur air/eau servant à refroidir le liquide de refroidissement. Un ventilateur exerçant une pression est installé en amont de l'échangeur de chaleur. D'autres systèmes de refroidissement sont connus d'après les documents DE 102 02 533 Al, DE 41 09 406 Cl et EP 1 541 855 Bl. Les moteurs à combustion ainsi que les autres groupes de la chaîne cinématique doivent être refroidis. On prend en considération dans le cas présent le refroidissement d'air ou refroidissement de liquide (eau). Le dispositif de refroidissement comprend un ou plusieurs échangeurs de chaleur. Un échange d'énergie thermique a lieu dans l'échangeur de chaleur. Dans ce cadre, l'énergie thermique contenue dans l'eau de refroidissement est délivrée à l'air de refroidissement. L'air peut être amené à l'échangeur de chaleur par un ventilateur exerçant une pression ou une aspiration. On considère l'un ou l'autre principe selon les structures données.DE 43 05 237 A1 describes a cooling system for a water-cooled combustion engine equipped with an air / water heat exchanger for cooling the coolant. A fan exerting a pressure is installed upstream of the heat exchanger. Other cooling systems are known from DE 102 02 533 A1, DE 41 09 406 C1 and EP 1 541 855 B1. The combustion engines as well as the other groups of the driveline must be cooled. In the present case, air cooling or cooling of liquid (water) is considered. The cooling device comprises one or more heat exchangers. An exchange of heat energy takes place in the heat exchanger. In this context, the thermal energy contained in the cooling water is delivered to the cooling air. The air can be brought to the heat exchanger by a fan exerting pressure or suction. We consider one or the other principle according to the given structures.

De l'air de combustion est amené au moteur. L'air de combustion doit être exempt d'impuretés. C'est la raison pour laquelle il est filtré par un filtre à air avant d'être amené au moteur. Les particules filtrées de tous types se déposent dans le filtre à air. Ces dernières doivent être éliminées en continu ou de temps à autre afin de garantir le bon fonctionnement du filtre à air. L'élimination des particules d'impuretés se fait en règle générale par aspiration. À cet effet, une dépression est requise, laquelle génère un flux d'aspiration.Combustion air is supplied to the engine. The combustion air must be free of impurities. This is why it is filtered by an air filter before being brought to the engine. Filtered particles of all types are deposited in the air filter. These must be removed continuously or from time to time to ensure proper operation of the air filter. The removal of the particles of impurities is generally done by suction. For this purpose, a vacuum is required, which generates a suction flow.

Dans de nombreux cas aucune dépression n'est toutefois présente, par exemple du fait de la structure du moteur. En conséquence, il faut, pour nettoyer le filtre à air, générer de manière autonome une pression d'aspiration, par exemple au moyen d'une pompe d'aspiration. Cela est coûteux, requiert de l'espace et augmente les coûts d'investissements. La présente invention a pour objectif de combiner un système de refroidissement à un filtre à air de telle manière que les renforts de moyens liés à la construction et l'espace requis ainsi que les coûts d'investissements soient limités. Cet objectif est atteint grâce au système de refroidissement 10 pour un véhicule à moteur ou pour un moteur à combustion, caractérisé en ce qu'il comprend : - au moins un échangeur de chaleur doté d'une entrée et d'une sortie pour un milieu à refroidir ainsi qu'une entrée et une sortie pour de l'air de refroidissement ; 15 - au moins un ventilateur installé en amont de l'échangeur de chaleur ; - un conduit de liaison disposé entre le ventilateur et l'échangeur de chaleur, servant à transporter l'air de refroidissement sous pression en direction de l'échangeur de chaleur, caractérisé par les caractéristiques suivantes : - une conduite de dérivation, qui est raccordée au conduit de liaison ou 20 entre les divers échangeurs de chaleur et qui prélève de celui-ci un flux partiel de l'air de refroidissement ; - un filtre installé en amont du moteur, servant à filtrer l'air de combustion amené ; - une buse venturi, qui est montée dans la conduite de dérivation ; 25 - une conduite d'aspiration servant à aspirer les particules filtrées du filtre à air, raccordée à une zone de rétrécissement de la buse venturi. En conséquence, est prévu certes en dépit de toutes les règles un ventilateur de radiateur exerçant une pression. Ce dernier dévie un flux partiel qui est amené à traverser une buse venturi. Une conduite d'aspiration, qui fournit la dépression nécessaire au nettoyage du filtre à air, est raccordée à la zone de rétrécissement de la buse venturi. Cela permet d'éviter une pompe d'aspiration séparée. Avantageusement et selon l'invention, le système de 5 refroidissement est caractérisé en ce que deux ou plusieurs échangeurs de chaleur sont installés les uns derrière les autres, et en ce que la conduite de dérivation est disposée entre deux échangeurs de chaleur adjacents. Avantageusement et selon l'invention, le système de refroidissement est caractérisé en ce qu'un organe d'obturation est associé à la 10 conduite de dérivation ou la conduite d'aspiration. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaissent à la lecture de la description suivante de deux de ses modes de réalisation préférentiels donnés à titre d'exemples non limitatifs. L'invention est expliquée de manière plus détaillée à l'aide 15 des figures annexées, sur lesquelles on peut voir ce qui suit : - la figure 1 illustre un premier mode de réalisation d'un système de refroidissement équipé d'un seul échangeur de chaleur ; - la figure 2 illustre un système de refroidissement identique à celui de la figure 1, équipé toutefois de deux échangeurs de chaleur installés l'un derrière 20 l' autre. Le système illustré sur la figure 1 comprend un échangeur de chaleur 1, également désigné par le terme de groupe de refroidissement. L'échangeur de chaleur présente une entrée et une sortie pour un milieu à refroidir, ainsi qu'une entrée et une sortie pour de l'air de refroidissement. Le milieu est en 25 général un liquide, par exemple de l'eau. Le milieu à refroidir est chargé en énergie thermique, transmise par le moteur à combustion. Le milieu opérant le refroidissement est en règle générale de l'air. Ce dernier récupère du milieu à refroidir l'énergie thermique. L'air réchauffé est rejeté dans l'environnement. Un ventilateur 2 génère le flux d'air de refroidissement sous 30 pression. Une buse d'aspiration 2.1 est installée en amont du ventilateur 2, un conduit de liaison 3 est installé en amont dudit ventilateur. Le conduit de liaison 3 établit ce faisant une liaison conductrice entre le ventilateur 2 et l'échangeur de chaleur 1. Le flux d'air de refroidissement généré par le ventilateur 2 parvient ainsi à l'échangeur de chaleur 1 en passant par le conduit de liaison 3. Le conduit de liaison 3 s'élargit dans le cas présent. Elle pourrait toutefois également présenter une section transversale quelconque, par exemple constante. En lieu et place d'un unique échangeur de chaleur, il est possible de prévoir plusieurs échangeurs de chaleur, plusieurs ventilateurs 2 étant installés en amont desdits échangeurs de chaleur. Il est également envisageable d'installer en aval d'un seul ventilateur 2 plusieurs échangeurs de chaleur 1. Un flux partiel est dévié du flux d'air circulant dans le conduit de liaison 3. A cette fin, on prévoit une conduite de dérivation 4. Une buse venturi 5 est installée en aval de la conduite de dérivation 4. Ladite buse venturi comprend comme on le sait une zone de rétrécissement (étranglement) 5.1 ainsi qu'un élargissement venturi 5.2. A la zone de rétrécissement 5.1 est raccordée une conduite d'aspiration 6. Un filtre à air 7 est prévu à l'entrée de la conduite d'aspiration. De l'air de combustion est amené au filtre à air par une conduite d'amenée 8. L'air traverse le filtre à air 7 et parvient à un moteur 9 purifié. Les particules retenues par le filtre à air sont aspirées. Elles parviennent à l'air libre en passant par la conduite d'aspiration 6, par la zone de rétrécissement 5.1 et par l'élargissement venturi 5.2. On prend en compte comme filtre à air différents types de filtre à air. Ainsi, il existe des filtres à air doté d'un tamis filtrant. Un type spécifique consiste en un filtre à air sans milieu filtrant ; il peut fonctionner par exemple selon le principe de la force centrifuge. Le système de refroidissement illustré sur la figure 2 présente deux échangeurs de chaleur, à savoir un premier échangeur de chaleur 1 et un deuxième échangeur de chaleur 10. Le système selon la figure 2 se distingue de celui de la figure 1 également en ce que la conduite de dérivation destinée à la buse venturi est disposée entre les deux échangeurs de chaleur 1 et 10. La conduite de dérivation 4 est donc raccordée à l'espace entre les deux échangeurs de chaleur 1 et 10. Un organe d'obstruction - non représenté ici- peut être associé à la conduite de dérivation 4. Cela permet d'ajuster la puissance d'aspiration de la buse venturi 5. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir du cadre de l'invention.In many cases, however, no depression is present, for example due to the structure of the engine. Therefore, to clean the air filter, it is necessary to autonomously generate a suction pressure, for example by means of a suction pump. This is expensive, requires space and increases investment costs. The object of the present invention is to combine a cooling system with an air filter in such a way that the reinforcements of means related to the construction and the space required as well as the investment costs are limited. This objective is achieved by the cooling system 10 for a motor vehicle or for a combustion engine, characterized in that it comprises: at least one heat exchanger having an inlet and an outlet for a medium to cool as well as an inlet and an outlet for cooling air; At least one fan installed upstream of the heat exchanger; - a connection duct arranged between the fan and the heat exchanger, for conveying the pressurized cooling air to the heat exchanger, characterized by the following characteristics: - a bypass line, which is connected to the connecting duct or between the various heat exchangers and taking from it a partial flow of the cooling air; a filter installed upstream of the engine, for filtering the combustion air supplied; a venturi nozzle, which is mounted in the bypass line; A suction line for sucking the filtered particles from the air filter, connected to a narrowing zone of the venturi nozzle. Therefore, despite all the rules, a radiator fan exerting pressure is provided. The latter deviates a partial flow that is forced through a venturi nozzle. A suction line, which provides the vacuum necessary to clean the air filter, is connected to the narrowing area of the venturi nozzle. This avoids a separate suction pump. Advantageously and according to the invention, the cooling system is characterized in that two or more heat exchangers are installed one behind the other, and in that the bypass line is disposed between two adjacent heat exchangers. Advantageously and according to the invention, the cooling system is characterized in that a closure member is associated with the bypass line or the suction line. Other objects, features and advantages of the invention appear on reading the following description of two of its preferred embodiments given as non-limiting examples. The invention is explained in more detail by means of the appended figures, in which we can see the following: FIG. 1 illustrates a first embodiment of a cooling system equipped with a single heat exchanger, heat; - Figure 2 illustrates a cooling system identical to that of Figure 1, however equipped with two heat exchangers installed one behind the other. The system illustrated in Figure 1 comprises a heat exchanger 1, also referred to as a cooling group. The heat exchanger has an inlet and an outlet for a medium to be cooled, as well as an inlet and an outlet for cooling air. The medium is usually a liquid, for example water. The medium to be cooled is charged with thermal energy, transmitted by the combustion engine. The medium operating the cooling is generally air. The latter recovers from the medium to cool the thermal energy. The heated air is released into the environment. A fan 2 generates the flow of cooling air under pressure. A suction nozzle 2.1 is installed upstream of the fan 2, a connecting pipe 3 is installed upstream of said fan. The connecting duct 3 thereby establishes a conductive connection between the fan 2 and the heat exchanger 1. The flow of cooling air generated by the fan 2 thus reaches the heat exchanger 1 via the duct link 3. The connecting conduit 3 widens in this case. However, it could also have any cross section, for example constant. Instead of a single heat exchanger, it is possible to provide a plurality of heat exchangers, several fans 2 being installed upstream of said heat exchangers. It is also conceivable to install downstream of a single fan 2 several heat exchangers 1. A partial flow is diverted from the flow of air flowing in the connecting pipe 3. For this purpose, a bypass pipe 4 is provided. A venturi nozzle 5 is installed downstream of the bypass line 4. Said venturi nozzle comprises, as is known, a narrowing (throttling) zone 5.1 and a venturi enlargement 5.2. At the narrowing zone 5.1 is connected a suction line 6. An air filter 7 is provided at the inlet of the suction line. Combustion air is supplied to the air filter via a supply line 8. The air passes through the air filter 7 and reaches a purified motor 9. The particles retained by the air filter are sucked up. They reach the open air via the suction pipe 6, the shrinkage zone 5.1 and the widening venturi 5.2. As air filter, different types of air filter are taken into account. Thus, there are air filters with a filter screen. A specific type consists of an air filter without a filter medium; it can work for example according to the principle of centrifugal force. The cooling system illustrated in FIG. 2 has two heat exchangers, namely a first heat exchanger 1 and a second heat exchanger 10. The system according to FIG. 2 differs from that of FIG. Bypass line for the venturi nozzle is disposed between the two heat exchangers 1 and 10. The bypass line 4 is thus connected to the space between the two heat exchangers 1 and 10. An obstruction member - not shown here- can be associated with the bypass line 4. This allows to adjust the suction power of the venturi nozzle 5. Of course, the invention is not limited to the embodiments described above and shown, from which we can provide other modes and other embodiments, without departing from the scope of the invention.

Claims

CLAIMS1 / Cooling system for a motor vehicle or a combustion engine (9), characterized in that it comprises: - at least one heat exchanger (1, 10) with an inlet and an outlet for a medium to be cooled as well as an inlet and an outlet for cooling air; - At least one fan (2) installed upstream of the heat exchanger (1, 10); a connecting pipe (3) arranged between the fan (2) and the heat exchanger (1, 10) for conveying the pressurized cooling air to the heat exchanger (1, 10); ), characterized by the following characteristics: - a bypass line (4), which is connected to the connecting pipe (3) or between the various heat exchangers (1, 10) and which takes from it a partial flow of cooling air; A filter installed upstream of the engine (9) for filtering the combustion air supplied; - a venturi nozzle (5), which is mounted in the bypass line (4); - a suction line (6) for sucking the filtered particles of the air filter (7), connected to a narrowing zone (5.1) of the venturi nozzle (5). 2 / Cooling system according to claim 1, characterized in that two or more heat exchangers (1, 10) are installed one behind the other, and in that the branch line (4) is arranged between two exchangers heat (1, 10) adjacent. 3 / A cooling system according to any one of claims 1 or 2, characterized in that a closure member is associated with the branch line (4) or the suction line (6).