FR3067399A1 - Systeme de ventilation pour vehicule automobile - Google Patents

Abstract

L invention se rapporte à un système de ventilation destiné à générer un flux d air en direction d un échangeur de chaleur de véhicule automobile, comprenant des conduits, au moins un collecteur d air comportant des orifices, chaque conduit débouchant par une de ses extrémités dans un orifice distinct du collecteur d air, les conduits étant munis d au moins une ouverture distincte de leurs extrémités et située à l extérieur du collecteur d air, une entrée d alimentation en air, le système de ventilation étant configuré de sorte que l air parcourt le système depuis l entrée d alimentation en air jusqu à ladite au moins une ouverture, et un dispositif de chauffage de l air en amont des conduits.

Description

La présente invention concerne un système de ventilation destiné à générer un flux d’air en direction d’un échangeur de chaleur de véhicule automobile.

La face avant d’un véhicule automobile comporte généralement un groupe motoventilateur muni d’échangeurs de chaleur. Un échangeur de chaleur comprend habituellement des tubes acheminant un fluide caloporteur, et des éléments d’échangeur de chaleur, dits « ailettes », reliés à ces tubes et qui permettent d’augmenter la surface d’échange entre les tubes et l’air ambiant.

Afin d’augmenter l’échange de chaleur entre le fluide caloporteur et l’air ambiant, une hélice est utilisée pour générer un flux d’air dirigé vers les tubes et les ailettes. Toutefois, les moyens de motorisation d’une telle hélice consomment généralement beaucoup d’énergie. De plus, le flux d’air généré par les pales étant par nature circulaire, l’échange de chaleur ne se fait pas de façon homogène sur toute la surface des tubes et des ailettes. En outre, lorsque la mise en marche du système de ventilation ne s’avère pas nécessaire, notamment lorsque l’échange de chaleur avec de l’air ambiant non accéléré suffit à refroidir le fluide caloporteur, les pales obstruent l’écoulement de l’air ambiant vers les tubes et les ailettes, ce qui limite l’échange de chaleur.

Enfin, pour des questions de gestion thermique, il peut être avantageux de, non pas apporter de l’air à température ambiante, mais d’apporter de l’air à une température supérieure à celle ambiante pour l’échange thermique sur les tubes.

L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients en fournissant un nouveau type de ventilation pour un échangeur thermique qui apporte en outre avantageusement une fonction de réchauffage de l’arrivée d’air permettant une meilleure gestion thermique d’un véhicule automobile.

A cet effet, l’invention se rapporte à un système de ventilation destiné à générer un flux d’air en direction d’un échangeur de chaleur de véhicule automobile, comprenant des conduits, au moins un collecteur d’air comportant des orifices, chaque conduit débouchant par une de ses extrémités dans un orifice distinct du collecteur d’air, les conduits étant munis d’au moins une ouverture distincte de leurs extrémités et située à l’extérieur du collecteur, une entrée d’alimentation en air, le système de ventilation étant configuré de sorte que l’air parcourt le système depuis l’entrée d’alimentation en air jusqu’à ladite au moins une ouverture, et un dispositif de chauffage de l’air en amont des conduits.

Avantageusement selon l'invention, le système de ventilation permet d'ajuster le

-2débit et la température de l'air le traversant l’échangeur de chaleur. Il est ainsi possible d'optimiser l'efficacité énergétique d’un véhicule automobile en fonction des besoins.

De plus, l’intégration du dispositif de chauffage dans le système de ventilation offre une alternative bien plus avantageuse par rapport à l’utilisation d’une hélice de ventilation habituelle des groupes moto-ventilateurs qui ne proposent qu’une fonction de ventilation. Le système selon l'invention occupe donc un volume inférieur à celui d’une hélice de ventilation avec de surcroît une fonction de réchauffage sélectif.

Enfin, on comprend immédiatement que le système permet avantageusement de proposer un écoulement homogène grâce auxdits conduits (contrairement à une hélice dont les pales génèrent un écoulement circulaire), et de ne pas bloquer l’écoulement de l’air vers les tubes et les ailettes de l’échangeur de chaleur lorsque le système de ventilation est éteint (contrairement à une hélice dont les pales immobiles limitent l’échange de chaleur).

Selon d’autres caractéristiques optionnelles de réalisation de l’invention :

- les conduits s’étendent selon des axes parallèles, notamment sous forme de tubes aérodynamiques,

- le système comprend au moins une turbomachine,

- le dispositif de chauffage comporte au moins un élément accumulateur thermique (pouvant aussi être nommée « batterie thermique ») agencé pour réchauffer le flux d’air généré par le système de ventilation,

- ledit au moins un élément accumulateur thermique comprend une enceinte recevant une matière permettant de stocker de la chaleur,

- la matière permettant de stocker de la chaleur comporte un matériau à changement de phase,

- le dispositif de chauffage comporte un élément activateur thermique agencé pour régénérer ledit au moins un élément accumulateur thermique,

- chaque conduit présente une section comprenant : un bord d’attaque, un bord de fuite, opposé au bord d’attaque, un premier et un deuxième profils, s’étendant chacun entre le bord d’attaque et le bord de fuite, ladite au moins une ouverture du conduit étant sur l’un des premier et deuxième profils, ladite au moins une ouverture étant configurée de sorte qu’un flux d’air sortant de l’ouverture s’écoule le long d’au moins une portion dudit un des premier et deuxième profils,

- deux conduits adjacents sont disposés en regard l’un de l’autre de sorte que les ouvertures sont pratiquées dans les profils se faisant face,

- chaque conduit comporte une première ouverture débouchant sur le premier profil et une deuxième ouverture débouchant sur le deuxième profil.

-3L’invention a également pour objet un module d’échange de chaleur pour véhicule automobile, comprenant un système de ventilation tel que décrit précédemment, et un échangeur de chaleur, le système de ventilation et l’échangeur de chaleur étant positionnés l’un relativement à l’autre de sorte qu’un flux d’air mis en mouvement par le système de ventilation alimente en air l’échangeur de chaleur.

On va maintenant présenter des modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples non limitatifs et à l’appui des figures annexées sur lesquelles :

- la figure 1 est une représentation schématique vue de dessus d’un véhicule automobile ;

- les figures 2A, 2B et 2C sont des vues schématiques de différents types de dispositifs thermiques généralement rencontrés dans le domaine automobile ;

- la figure 3 est une vue schématique d’une première alternative d’un système de ventilation muni d’un dispositif de chauffage selon l'invention ;

- la figure 4 est une vue schématique d’une deuxième alternative d’un dispositif de chauffage selon l'invention ;

- la figure 5 est une vue en perspective d’un premier mode de réalisation d’un système de ventilation selon une première variante d’orientation ;

- la figure 6 est une vue en perspective du premier mode de réalisation d’un système de ventilation selon une deuxième variante d’orientation ;

- la figure 7 est une vue schématique en coupe de tubes aérodynamiques selon le premier mode de réalisation et d’un échangeur de chaleur selon l'invention ;

- la figure 8 est une vue schématique en perspective de tubes aérodynamiques selon le premier mode de réalisation et d’un échangeur de chaleur selon l'invention ;

- la figure 9 est une vue schématique en perspective de tubes aérodynamiques selon un deuxième mode de réalisation et d’un échangeur de chaleur.

- la figure 10 est une vue de détail d’un collecteur selon la présente invention ; et

- la figure 11 est une vue en perspective d’une plaque métallique en nid d’abeille du système de ventilation selon l’invention.

Sur les différentes figures, les éléments identiques ou similaires portent les mêmes références. La description de leur structure et de leur fonction n’est donc pas systématiquement reprise.

Comme illustré à la figure 1, un véhicule automobile 1 comporte une carrosserie 3 munie d’au moins une bouche d’admission 5, 7, 9 pour alimenter en air, par le déplacement du véhicule automobile 1, un (ou plusieurs) dispositif(s) thermique(s) 11 comportant par exemple au moins un échangeur de chaleur. Comme expliqué ci-4dessus, la bouche d’admission 5, généralement appelée calandre, est la plus répandue et forme une ouverture sur la face avant 3A du véhicule automobile 1. C’est pourquoi l’explication ci-dessous sera faite à partir de cette bouche d’admission 5.

Bien entendu, suivant la localisation du moteur 13 et/ou du dispositif thermique 11 dans le véhicule automobile 1, on comprend que l’invention s’appliquerait avec les mêmes résultats et mêmes avantages sur d’autres bouches d’admission telles que celles 7 et 9 illustrées à la figure 1 respectivement localisée sur le capot et les ailes arrière.

L’invention se rapporte à un système de ventilation 15 notamment destiné à être monté entre une bouche d’admission 5 d’air et qui, comme cela sera mieux expliqué cidessous, n’est pas un groupe moto-ventilateur généralement utilisé pour les véhicules automobiles. En effet, le système de ventilation selon l'invention, ne comporte pas d’hélice pour générer un flux d’air forcé, c'est-à-dire y compris en l’absence de déplacement du véhicule automobile.

L’invention a également pour objet le système de ventilation 15 et un dispositif thermique 11.

Ainsi, le dispositif thermique 11 peut, selon l'invention, comporter au moins un échangeur de chaleur 18, 19, 20 comme, par exemple, celui 18 utilisé pour le refroidissement du moteur 13, celui 19 utilisé pour le refroidissement de l’air de suralimentation du turbocompresseur du moteur 13, celui 20 utilisé pour la climatisation de l'habitacle, celui utilisé pour le refroidissement des circuits électroniques de puissance ou encore celui utilisé pour le refroidissement d’accumulateurs électriques.

Le système de ventilation 15 et le dispositif thermique 11 sont positionnés l’un relativement à l’autre de sorte que le système de ventilation 15 alimente en air le ou les échangeurs de chaleur du dispositif thermique 11.

Plus précisément, les échangeurs de chaleur 18, 19, 20 généralement rencontrés dans le domaine automobile sont présentés aux figures 2A à 2C. A la figure 2A, l’échangeur de chaleur 20, généralement appelé condenseur, utilisé pour la climatisation de l'habitacle et l’échangeur de chaleur 18 utilisé pour le refroidissement du moteur 13 sont montés l’un derrière l’autre par rapport au flux d’air provenant de la bouche d’admission 5. Comme visible à cette même figure, l’échangeur de chaleur 19, utilisé pour le refroidissement de l’air de suralimentation du turbocompresseur du moteur 13, est positionné latéralement par rapport aux échangeurs de chaleur 18 et 20.

A la figure 2B, l’échangeur de chaleur 20 utilisé pour la climatisation de l'habitacle, l’échangeur de chaleur 19 utilisé pour le refroidissement de l’air de suralimentation du turbocompresseur du moteur 13 et l’échangeur de chaleur 18 utilisé pour le

-5refroidissement du moteur 13 sont montés les uns derrière les autres par rapport au flux d’air provenant de la bouche d’admission 5. Comme visible à cette même figure, l’échangeur de chaleur 19 est intercalé entre l’échangeur de chaleur 20 et l’échangeur de chaleur 18.

A la figure 2C, l’échangeur de chaleur 19 utilisé pour le refroidissement de l’air de suralimentation du turbocompresseur du moteur 13, l’échangeur de chaleur 20 utilisé pour la climatisation de l'habitacle et l’échangeur de chaleur 18 utilisé pour le refroidissement du moteur 13 sont montés les uns derrière les autres par rapport au flux d’air provenant de la bouche d’admission 5. Comme visible à cette même figure, l’échangeur de chaleur 19 plus petit que les deux autres est positionné devant la partie basse de l’échangeur de chaleur 20.

Comme illustré aux figure 8 et 9, un échangeur de chaleur 18, 19, 20 comprend des tubes caloporteurs 4 qui acheminent un fluide comme de l’eau, du liquide de refroidissement, un fluide frigorigène ou de l’air par pompage. Généralement, les tubes caloporteurs 4 sont sensiblement rectilignes, parallèles entre eux de manière à former une rangée et s’étendent selon la largeur ou la hauteur du véhicule automobile 1.

De façon classique dans un échangeur de chaleur 18, 19, 20 de véhicule automobile, chaque tube caloporteur 4 possède une section sensiblement oblongue ou rectangulaire délimitée par des première 4a et seconde 4b parois sensiblement planes qui sont reliées à des ailettes 6 d’échange de chaleur.

Un premier mode de réalisation du système de ventilation 15 selon la présente invention est visible à la figure 5.

Le système de ventilation 15 comporte principalement un dispositif de ventilation 2 et un dispositif de chauffage 17. Comme mieux visible aux figures 7 et 8, le dispositif de ventilation 2 selon le premier mode de réalisation de l'invention comprend un (ou plusieurs) conduits 8, qui de la même façon que les tubes caloporteurs 4, peuvent être sensiblement rectilignes, parallèles entre eux et alignés de manière à former une rangée de tubes aérodynamiques 8.

Comme cela sera mieux expliqué ci-dessous, une première variante d’orientation du premier mode de réalisation illustrée à la figure 5, est destinée à coopérer avec un dispositif thermique 11 du type des figures 2B et 2C. Dans la première variante du premier mode de réalisation, les tubes caloporteurs 4 de tous les échangeurs 19 et les tubes aérodynamiques 8 sont tous parallèles entre eux. Ainsi, les rangées de tubes aérodynamiques 8 et de tubes caloporteurs 4 sont elles-mêmes parallèles. En outre, les tubes aérodynamiques 8 sont disposés de sorte que chacun d’entre eux se trouve en vis-à-vis d’un tube caloporteur 4.

-6Comme cela sera mieux expliqué ci-dessous, une deuxième variante d’orientation du premier mode de réalisation illustrée à la figure 6, est destinée à coopérer avec un dispositif thermique 11 du type de la figure 2A. Dans la deuxième variante du premier mode de réalisation, les tubes caloporteurs 4 de l’échangeur de chaleur 19 et les tubes aérodynamiques 8 sont parallèles entre eux, alors les tubes caloporteurs 4 des échangeurs de chaleur 18, 20 et les tubes aérodynamiques 8 sont perpendiculaires entre eux. Ainsi, les rangées de tubes aérodynamiques 8 et de tubes caloporteurs 4 sont respectivement parallèles par rapport à l’échangeur de chaleur 19 et perpendiculaires par rapport aux échangeurs de chaleur 18, 20. En outre, les tubes aérodynamiques 8 sont disposés de sorte que chacun d’entre eux se trouve en vis-àvis d’un tube caloporteur 4 de l’échangeur de chaleur 19.

Le nombre de tubes aérodynamiques 8 est adapté au nombre de tubes caloporteurs 4 qu’ils soient parallèles ou perpendiculaires. Par exemple, pour un échangeur de chaleur 18, 19, 20 classique, le dispositif de ventilation 2 pourra comprendre par exemple entre 10 à 50 conduits 8, de préférence entre 15 et 36 conduits 8, de préférence entre 24 et 30 tubes aérodynamiques 8 pour un échangeur de chaleur comportant entre 60 et 70 tubes caloporteurs 4.

Afin de limiter le volume occupé par l’ensemble composé de l’échangeur de chaleur 18, 19, 20 et du dispositif de ventilation 2, tout en obtenant des performances d’échange de chaleur similaires à celle d’un dispositif de ventilation à hélice, on dispose la rangée de tubes aérodynamiques 8 à une distance inférieure à 100 mm de la rangée de tubes caloporteurs 4, cette distance étant de préférence comprise entre 10 mm et 50 mm.

De plus, on s’assurera que la hauteur de la rangée de tubes aérodynamiques 8 soit, de préférence, sensiblement égale ou inférieure à celle de la hauteur ou de la largeur de la rangée de tubes caloporteurs 4 suivant que l’orientation soit parallèle ou perpendiculaire. Par exemple, la hauteur de la rangée de tubes caloporteurs 4 étant de 400 mm, on s’assurera que la hauteur ou la largeur de la rangée de tubes aérodynamiques 8 soit sensiblement égale ou inférieure à cette valeur.

Le dispositif de ventilation 2 comprend en outre au moins une entrée d’alimentation en air 23 du dispositif de ventilation 2.

Sur les modes de réalisation illustrés, le dispositif de ventilation comprend deux entrées d’alimentation en air 23.

Chaque entrée d’alimentation en air 23 est destinée à alimenter en air les tubes aérodynamiques 8.

Chaque entrée d’alimentation en air 23 peut par exemple déboucher dans un

-7collecteur d’air 12, disposé à une extrémité du dispositif de ventilation 2. En effet, comme visible dans les variantes des figures 5 et 6, les tubes aérodynamiques 8 sont, préférentiellement, reliés à chacune de leurs extrémités à un des collecteurs d’air 12 afin d’homogénéiser la ventilation de chacun des tubes aérodynamiques 8.

Chaque tube aérodynamique 8 débouche par une de ses extrémités dans un orifice distinct du collecteur d’air 12.

De préférence, chaque collecteur 12 est réalisé en aluminium, en matériau polymère ou en polyamide, de préférence en PA66.

Pour des raisons de simplification de fabrication et de compactage, les collecteurs 12 pourraient également être utilisés pour le fluide des tubes caloporteurs 4, on a alors des collecteurs dits bi-fluides. La circulation de fluide dans un échangeur de chaleur de véhicule automobile étant très connue, elle ne sera pas d’avantage décrite ci-dessous.

Comme illustré aux figures 5 et 6, une turbomachine 25 peut être intégrée à un collecteur 12 d’air ou à chaque collecteur d’air. La turbomachine 25 peut être un ventilateur du type centrifuge, axial, hélicoïdal, tangentiel ou tout autre type de ventilateur compact. Alternativement, il est également possible de déporter la turbomachine 25 de son collecteur d’air 12 ou même qu’une turbomachine 25 unique soit déportée pour alimenter les deux collecteurs d’air 12.

Dans l’exemple illustré aux figures 7 et 8, on peut voir que chaque tube aérodynamique 8 possèdent une section comprenant un bord d’attaque 37 libre sensiblement parabolique à partir duquel partent un premier profil 42 et un deuxième profil 44 pour se rejoindre au niveau d’un bord de fuite 38 disposé en regard d’un échangeur de chaleur 18, 19, 20. La forme des tubes aérodynamiques 8 permet, de manière avantageuse, une fabrication qui peut être obtenue, par exemple, par pliage d’une feuille métallique tel qu’à base d’aluminium ou par impression métallique en trois dimensions mais aussi par moulage, surmoulage ou autre, en matière plastique

A titre d’exemple nullement limitatif, la corde C de la section, ou encore la largeur du tube aérodynamique 8, peut être comprise entre 50 mm et 700 mm. Par ailleurs, le bord d’attaque 37 peut comporter une corde comprise entre 10 mm et 30 mm.

A ces figures 7 et 8, on peut voir que chaque tube aérodynamique 8 comporte au moins une ouverture 40 pratiquée à proximité du bord d’attaque 37 qui forme des moyens de projection 27 d’air du dispositif de ventilation 2. Comme mieux expliqué cidessous, ladite au moins une ouverture et ledit profil de chaque tube aérodynamique 8 sont agencés pour que l’air projeté F depuis chaque ouverture 40 entraine une partie I de l’air A présent autour de chaque ouverture 40 afin de créer le flux d’air 46 généré par le dispositif de ventilation 2.

-8Plus précisément, ladite au moins une ouverture 40 est configurée de sorte que de l’air acheminé via ladite au moins un entrée d’alimentation en air 23 , qui s’écoule ensuite dans les conduits 8, , soit éjectée ensuite à travers ladite au moins une ouverture 40. Il est à noter ici que le flux d’air éjecté par les ouvertures 40 longe une partie au moins du premier profil 42 du tube aérodynamique 8, par exemple par effet Coanda, comme illustré par exemple sur les figures 8 et 9 avec la flèche F. Tirant parti de ce phénomène, il est possible, grâce à l’entraînement de l’air ambiant A dans le passage d’air 46 créé, d’obtenir un débit d’air envoyé vers les tubes caloporteurs 4 identique à celui généré par un ventilateur à hélice tout en consommant moins d’énergie. On rappelle que l’effet Coanda est un effet aérodynamique se traduisant par le fait qu’un fluide s’écoulant le long d’une surface à faible distance de celle-ci a tendance à l’affleurer.

De préférence, chaque ouverture 40 est disposée en regard de l’échangeur de chaleur 18, 19, 20. Ainsi, chaque ouverture 40 est disposée en vis-à-vis de la paroi frontale 4f reliant les première 4a et seconde 4b parois planes d’un tube caloporteur 4 correspondant. De préférence, chaque ouverture 40 est configurée de sorte que le flux d’air 46 soit éjecté de façon sensiblement perpendiculaire à la direction de la longueur des tubes aérodynamiques 8.

On note que chaque ouverture 40 est distincte des extrémités du tube aérodynamique 8.

On note également que chaque ouverture 40 est située à l’extérieur du ou des collecteur(s) d’air 12.

Préférentiellement selon l'invention, chaque ouverture 40 est en forme de fente permettant de constituer un flux d’air 46 de grandes dimensions en direction de l’échangeur de chaleur 19 sans trop réduire la résistance mécanique des tubes aérodynamiques 8. Par conséquent, pour obtenir un passage d’air le plus grand possible, les ouvertures 40 s’étendent avantageusement sur une grande partie de la longueur des tubes aérodynamiques 8, de préférence sur au moins 90%.

Comme mieux visible aux figures 7 et 8, chaque ouverture 40 est délimitée par des lèvres distale 40a et proximale 40b. La lèvre distale 40a est une prolongation du bord d’attaque 37 alors que la lèvre proximale 40b est une prolongation d’une partie courbe du premier profil 42. A titre d’exemple, l’épaisseur de l’ouverture 40, c'est-à-dire la distance séparant lèvres distale 40a et proximale 40b, peut être comprise entre 0,5 mm et 2 mm.

Ainsi dans le premier mode de réalisation de l’invention dans lequel les tubes aérodynamiques 8 ne comportent qu’une ouverture 40, les tubes aérodynamiques 8

-9fonctionnent par paire de tubes aérodynamiques 8 identiques mais orientés différemment. Préférentiellement selon le premier mode de réalisation, chaque tube aérodynamique 8 d’une paire est symétrique par rapport au flux d’air 46 souhaité du dispositif de ventilation 2, c'est-à-dire de symétrie axiale dite « miroir » par rapport au flux d’air 46. Dans le premier mode de réalisation illustré aux figures 7 et 8, chaque ouverture 40 débouche sur le profil 42 de la section, les profils 42 d’une paire se faisant vis-à-vis. Bien entendu, l’ouverture 40 peut indifféremment déboucher soit sur le profil 44 soit sur le profil 42.

Ainsi, les flux d’air F éjectés par les ouvertures 40 créent ainsi un flux d’air 46 dans lequel une partie induite I de l’air A ambiant est entraîné comme illustré sur la figure 8.

Tirant parti de cet effet, l’invention permet, grâce à l’entraînement de l’air ambiant A dans le flux d’air 46 ainsi créé, d’obtenir un débit d’air envoyé vers l’échangeur de chaleur 18, 19, 20 sensiblement identique à celui généré par un ventilateur à hélice classique mais en consommant moins d’énergie. En effet, le flux d’air 46 du dispositif de ventilation est la somme du flux d’air F éjecté par les ouvertures 40 et de celui I de l’air ambiant A entraîné.

Dans le premier mode de réalisation visible à la figure 7, le bord de fuite 38 de chaque tube aérodynamique 8 comprend une portion de bord de fuite 39 délimitée par une première paroi de bord de fuite 38a et une seconde paroi de bord de fuite 38b sensiblement parallèles. En effet, afin d’optimiser la ventilation, la distance entre la première paroi de bord de fuite 38a et la seconde paroi de bord de fuite 38b est agencée pour correspondre à la hauteur de la face frontale 4f d’un tube caloporteur 4 comme visualisé en traits interrompus sur la figure 7. On comprend que le flux d’air 46 peut ainsi traverser un maximum de surface des ailettes 6 pour optimiser l’échange de chaleur. Bien entendu, il peut être envisagé d’autres types de bord de fuite 38.

Dans le premier mode de réalisation de l’invention, deux rangs de tubes caloporteurs 4 et trois rangs d’ailettes 6 sont contenus dans le volume délimité par les deux tubes aérodynamiques 8 d’une même paire. Bien entendu, le nombre de chaque rang ne saurait se limiter à deux et trois. Ainsi, le flux d’air 46 entre les deux tubes aérodynamiques 8 pourrait faire face à plus ou moins de deux rangs de tubes caloporteurs 4 et/ou plus ou moins de trois rangs d’ailettes 6. A titre d’exemple, il est donc envisageable que l’espace les deux tubes aérodynamiques 8 ventile un unique rang d’ailettes 6.

Selon un deuxième mode de réalisation de l’invention illustré à la figure 9, les tubes aérodynamiques 8 comportent chacun deux ouvertures 40. Ce deuxième mode de réalisation est particulièrement avantageux pour maximiser le flux d’air 46 du dispositif

- 10de ventilation 2. En effet, entre chaque paire de tubes aérodynamiques 8 dans le premier mode de réalisation, un interstice est présent dans lequel aucune ventilation n’est présente. Cet interstice forme par conséquent une zone « morte ».

Avantageusement selon l'invention, le deuxième mode de réalisation propose donc de souffler aussi bien sur le premier profil 42 que sur le deuxième profil 44 afin qu’il n’y ait aucune zone « morte ». Comme visible à la figure 9, la section de chaque tube aérodynamique 8 est sensiblement symétrique par rapport à la largeur du tube aérodynamique 8. On comprend notamment que les profils 42 et 44 offrent des courbures symétriques suivant une symétrie axiale dite « miroir » par rapport à la largeur du tube aérodynamique 8.

Selon le deuxième mode de réalisation, une première ouverture 40 débouche donc sur le premier profil 42 et, une deuxième ouverture 40, sur le deuxième profil 44. Ces ouvertures 40 sont analogues à celles du premier mode de réalisation avec les mêmes résultats et avantages. Par conséquent, comme visible à la figure 9, le flux d’air 46 correspond à l’air ambiant A entraîné entre chaque tube aérodynamique 8 adjacent et non plus uniquement entre chaque paire comme dans le premier mode de réalisation.

Quel que soit le mode de réalisation de tubes aérodynamiques 8, le système de ventilation 15 comporte en outre un dispositif de chauffage 17 destiné à sélectivement augmenter la température du flux d’air 46 du dispositif de ventilation.

On note que le dispositif de chauffage 17 est disposé en amont des tubes aérodynamiques relativement au sens d’écoulement de l’air dans le dispositif de ventilation.

Comme visible aux figures 3 et 4, le dispositif de chauffage 17 peut avantageusement être intégré dans le dispositif de ventilation. Plus précisément, le dispositif de chauffage 17 peut être monté en série ou en parallèle entre la turbomachine 25 et un (ou plusieurs) tube(s) aérodynamique(s) 8. A titre d’exemples nullement limitatifs, un dispositif de chauffage 17 pourrait ainsi être monté dans un (ou les deux) collecteur(s) 12 des figures 5 et 6, ou, alternativement, déporté au niveau d’une bouche d’aspiration d’air par la turbomachine 25 par exemple.

Le dispositif de chauffage 17 comporte, préférentiellement, un élément accumulateur thermique 26 agencé pour réchauffer le flux d’air 46 du dispositif de ventilation 2. Un tel élément accumulateur thermique 26, également appelé batterie thermique, peut comprendre une enceinte recevant une matière permettant de stocker de la chaleur. La matière est généralement choisie en fonction de l’application. L’enceinte peut être réalisée en métal ou en polymère et, éventuellement, comporter une enveloppe extérieure thermiquement isolante.

- 11 Un premier type de matière pourrait par exemple permettre le stockage dit sensible, c'est-à-dire que les matériaux sont caloporteurs comme des polymères, des céramiques, des fluides caloporteurs tels de l’eau, du liquide de refroidissement ou de l’huile.

Un deuxième type de matière pourrait par exemple permettre le stockage dit par chaleur latente, c'est-à-dire que les matériaux changent de phase à une température fixe, ou sur une plage de température (par exemple entre 50°C et 80°C), comme par exemple les paraffines, les sels hydrates, les huiles végétales. De tels matériaux à changement de phase sont généralement connus sous l’abréviation PCM venant des termes anglais « Phase-Change Material ». Afin de garantir une grande capacité de stockage d’énergie, le matériau à changement de phase peut avoir une chaleur latente comprise entre 100 et 300 kJ.kg'¹.

Quel que soit le type de matière choisie, chaque élément accumulateur thermique 26 peut échanger de la chaleur avec le fluide circulant vers un (ou plusieurs) tube(s) aérodynamique(s) 8 du dispositif de ventilation 2.

Le dispositif de chauffage 17 comporte un élément activateur thermique 29 agencé pour régénérer l’élément accumulateur thermique 26. La contrainte principale du dispositif de chauffage 17 est donc la gestion de l’énergie dans le stockeur de chaleur et en particulier la régénération de l’énergie.

Plusieurs solutions techniques sont possibles pour régénérer l’élément accumulateur thermique 26. Selon une première technique, l’élément activateur thermique 29 peut, par exemple, comporter un élément chauffant destiné à chauffer l’air en amont de l’élément accumulateur thermique 26. Un tel élément chauffant pourrait être une résistance chauffante alimentée par le réseau électrique du véhicule automobile 1 ou un brûleur alimenté par le réseau en carburant du véhicule automobile 1.

Selon une deuxième technique, l’élément activateur thermique 29 peut, par exemple, comporter une récupération d’énergie sur un autre organe du véhicule automobile. L’autre organe peut être, par exemple, le dispositif d’échappement 10 du moteur 13 par échange thermique avec les gaz chauds, la boucle de refroidissement du moteur 13 par échange thermique en amont de l’échangeur de chaleur 18, la boucle de refroidissement de l’air de suralimentation du moteur 13 par échange thermique en sortie du compresseur ou la boucle de climatisation de l’habitacle par échange thermique en amont du condenseur 20.

Selon une première alternative illustrée à la figure 3, l’élément activateur thermique 29 est formé sur un circuit secondaire 30 permettant de régénérer l’élément accumulateur thermique 26 seul présent dans le circuit d’air en amont d’un (ou

- 12 plusieurs) tube(s) aérodynamique(s) 8. Cette première alternative permet de limiter la perte de charge au niveau de l’au moins une entrée d’alimentation en air 23 et/ou du collecteur d’air 12, mais rend nécessaire l’utilisation de vannes de contrôle pour gérer le circuit secondaire 30.

Selon une deuxième alternative illustrée à la figure 4, l’élément activateur thermique 29 est formé sur le circuit d’air en amont d’un (ou plusieurs) tube(s) aérodynamique(s) 8 permettant de régénérer, par le flux induit par ladite au moins une entrée d’alimentation en air 23, l’élément accumulateur thermique 26. Cette deuxième alternative augmente cependant la perte de charge au niveau de l’au moins une entrée d’alimentation en air 23 mais rend plus simple la gestion de la régénération.

Avantageusement selon l'invention, le système de ventilation 15 permet d'ajuster le débit et la température de l'air traversant chaque entrée d'air 5, 7, 9 dans laquelle le système 15 est monté et qui arrive aux échangeurs de chaleur 18, 19, 20. Il est ainsi possible d'optimiser l'efficacité énergétique d’un véhicule automobile en fonction des besoins.

De plus, l’intégration du dispositif de chauffage 17 dans le dispositif de ventilation 2 offre une alternative bien plus avantageuse par rapport à l’utilisation d’une hélice de ventilation habituelle des groupes moto-ventilateurs qui ne proposent qu’une fonction de ventilation. Le système selon l'invention occupe donc un volume inférieur à celui d’une hélice de ventilation avec de surcroît une fonction de réchauffage sélectif.

Enfin, on comprend immédiatement que le système de ventilation selon l’invention permet avantageusement de proposer un écoulement laminaire grâce audit au moins un tube aérodynamique, contrairement à une hélice dont les pales génèrent un écoulement turbulent, et de ne pas bloquer l’écoulement de l’air ambiant vers les tubes 4 et les ailettes 6 lorsque le dispositif de ventilation 2 est éteint, contrairement à une hélice dont les pales immobiles limitent l’échange de chaleur.

Par conséquent, à titre d’exemple nullement limitatif, avantageusement selon l'invention, au démarrage, il peut, par exemple, être souhaité de préchauffer tout ou partie du ou des échangeurs de chaleur. En effet, le refroidisseur d’air de suralimentation peut, lorsque celui-ci est froid, condenser de l’eau contenue dans l’air moteur lorsqu’il va rencontrer la paroi froide de l’échangeur de chaleur 19 avec un grand risque de corrosion de l’échangeur de chaleur 19. Ainsi, en augmentant la température de l’échangeur de chaleur 19, cette condensation peut être limitée voire évitée.

Selon une interprétation similaire, la boucle de refroidissement du moteur 13 peut, lorsque celle-ci est froide, induire une surconsommation en carburant du moteur 13

- 13avec une inertie thermique plus longue avant d’atteindre la température optimale du moteur 13. Ainsi, en augmentant la température de l’échangeur de chaleur 18, cette inertie thermique peut être limitée.

Ainsi, suivant le type d’échangeurs de chaleur du véhicule automobile, un mode de réalisation et une variante d’orientation de dispositif de ventilation est avantageusement appliquée. A titre d’exemple nullement limitatif, dans le cas d’un dispositif thermique illustré à la figure 2A pour lequel on souhaite réchauffer l’échangeur de chaleur 19, la deuxième variante d’orientation illustrée à la figure 6 pourrait être appliquée afin que le dispositif de chauffage 17 décharge au moins un élément accumulateur thermique 26 dans l’air d’alimentation uniquement dans les cinq tubes aérodynamiques 8 de droite qui font face à l’échangeur de chaleur 19 de la figure 2A. Comme expliqué ci-dessus, un élément accumulateur thermique 26 peut ainsi être présent dans chaque collecteur 12 et en amont des cinq tubes aérodynamiques 8 en face de l’échangeur de chaleur 19 de la figure 2A.

Selon un exemple supplémentaire, dans le cas d’un dispositif thermique illustré à la figure 2C pour lequel on souhaite réchauffer l’échangeur de chaleur 19, la première variante d’orientation illustrée à la figure 5 pourrait être appliquée afin que le dispositif de chauffage 17 décharge au moins un élément accumulateur thermique 26 dans l’air d’alimentation uniquement dans les cinq tubes aérodynamiques 8 du bas qui font face de l’échangeur de chaleur 19 de la figure 2C. Comme expliqué ci-dessus, un élément accumulateur thermique 26 peut ainsi être présent dans chaque collecteur 12 et en amont des cinq tubes aérodynamiques 8 en face de l’échangeur de chaleur 19 de la figure 2C.

L’invention est maintenant décrite en relation avec les figures 10 et 11.

Selon un mode de réalisation illustré sur la figure 10, le dispositif de chauffage 17 comprend une résistance électrique 100.

Sur la figure 10, la résistance électrique 100 présente une forme générale de serpentin.

Cette forme assure un bon chauffage de l’air tout en évitant de dégrader l’écoulement d’air dans le circuit tout en

Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à cette forme précise mais au contraire la résistance électrique présente toute géométrie appropriée.

La résistance électrique est disposée en amont des tubes aérodynamiques 8.

Sur la figure 10, la résistance électrique 100 est positionnée dans l’un des collecteurs 12.

Comme visible sur la figure 10, la résistance 100 est agencée à proximité de l’une

- 14des turbomachines 25.

Selon une autre variante non illustrée, le dispositif de chauffage comprend une ou plusieurs plaques métalliques.

Cette variante assure que le passage d’air reste suffisamment important grâce à une faible épaisseur de plaque, tout en garantissant une grande surface d’échange avec l’air.

Chaque plaque métallique est alimentée en courant par une source électrique.

Selon un autre mode de réalisation illustré sur la figure 11, le dispositif de chauffage 17 comprend une matrice métallique en nid d’abeille 110, alimentée par une source électrique non illustrée.

L’utilisation d’une matrice métallique en nid d’abeille présente les mêmes avantages que les plaques métalliques.

On note que la section de passage pour l’air reste suffisante et que la surface d’échange est d’autant plus grande que le nid d’abeille est long.

L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation présentés et d'autres modes de réalisation apparaîtront clairement à l'homme du métier. Il est notamment possible, suivant le type de bouche d’admission 5, 7, 9 (localisation sur la carrosserie, forme de l’ouverture, etc.), le type de dispositif thermique 11 (type d’échangeur de chaleur 19, forme d’échangeur de chaleur 19, etc.), le type de dispositif de chauffage 17 (type d’élément activateur thermique, type d’élément accumulateur thermique, etc.) et le dispositif de ventilation 2 (type de collecteur 12, type de turbomachine 25, etc.), que la géométrie et/ou le nombre des tubes aérodynamiques 8 puissent être adaptés sans sortir du cadre de l’invention.

Les tubes aérodynamiques 8 des premier et deuxième modes de réalisation pourraient également être combinés. Ainsi, à titre d’exemple, des tubes aérodynamiques 8 du deuxième mode de réalisation pourraient être intercalés entre une paire de tubes aérodynamiques 8 du premier mode de réalisation. De même, les variantes d’orientation sont applicables aussi bien au premier mode de réalisation qu’au deuxième.

Il est également envisageable que tout ou partie du creux des conduits 8 des premier et deuxième modes de réalisation comprenne des moyens de guidage de l’air acheminé vers le (ou les) ouverture(s) 40. En effet, le flux d’air s’écoule dans le creux du tube aérodynamique 8 selon la longueur du tube aérodynamique 8. Ces moyens de guidage permettraient de faciliter la déviation du flux d’air afin qu’il se dirige vers le (ou les) ouverture(s) 40. A titre d’exemple, ces moyens de guidage pourraient prendre la

- 15forme d’un (ou plusieurs) déflecteur(s) venu(s) de matière avec le tube aérodynamique 8 associé.

Claims (10)

1. Système de ventilation (15) destiné à générer un flux d’air en direction d’un échangeur de chaleur (1) de véhicule automobile, comprenant :

- des conduits (8) ;

- au moins un collecteur d’air (12) comportant des orifices, chaque conduit (8) débouchant par une de ses extrémités dans un orifice distinct du collecteur d’air (12), les conduits (8) étant munis d’au moins une ouverture (40) distincte de leurs extrémités et située à l’extérieur du collecteur d’air (12),

- une entrée d’alimentation en air (23), le système de ventilation étant configuré de sorte que l’air parcourt le dispositif de ventilation depuis l’entrée d’alimentation en air (23) jusqu’à ladite au moins une ouverture (40), et

- un dispositif de chauffage (17) de l’air en amont des conduits (8).

2. Système de ventilation selon la revendication précédente, dans lequel les conduits (8) s’étendent selon des axes parallèles, formant de préférence des tubes aérodynamiques.

3. Système de ventilation selon l’une des revendications précédentes, comprenant au moins une turbomachine (25).

4. Système de ventilation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de chauffage (17) comporte au moins un élément accumulateur thermique (26) agencé pour réchauffer le flux d’air généré par le système de ventilation.

5. Système de ventilation selon la revendication précédente, dans lequel ledit au moins un élément accumulateur thermique (26) comprend une enceinte recevant une matière permettant de stocker de la chaleur.

6. Système de ventilation selon la revendication précédente, dans lequel la matière permettant de stocker de la chaleur comporte un matériau à changement de phase.

7. Système de ventilation selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel le dispositif de chauffage (17) comporte un élément activateur thermique (29) agencé pour régénérer ledit au moins un élément accumulateur thermique (26).

- 178. Système de ventilation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque conduit (

8) présente une section comprenant :

- un bord d’attaque (37),

- un bord de fuite (38), opposé au bord d’attaque (11),

5 - un premier et un deuxième profils (12, 14), s’étendant chacun entre le bord d’attaque (37) et le bord de fuite (38), ladite au moins une ouverture (40) du conduit (8) étant sur l’un des premier et deuxième profils (42, 44), ladite au moins une ouverture (40) étant configurée de sorte qu’un flux d’air sortant de l’ouverture (40) s’écoule le long d’au moins une portion dudit

10 un des premier et deuxième profils (42, 44).

9. Système de ventilation selon la revendication précédente, dans lequel deux conduits adjacents sont disposés en regard l’un de l’autre de sorte que les ouvertures (40) sont pratiquées dans les profils (42, 44) se faisant face.

10. Module d’échange de chaleur pour véhicule automobile, comprenant un système de ventilation selon l’une des revendications précédentes, et un échangeur de chaleur, le système de ventilation et l’échangeur de chaleur étant positionnés l’un relativement à l’autre de sorte qu’un flux d’air mis en mouvement par le système de ventilation

20 alimente en air l’échangeur de chaleur.