FR3067400A1 - Systeme de ventilation pour vehicule automobile - Google Patents

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Abstract

L invention concerne un système de ventilation destiné à générer un flux d air en direction d un échangeur de chaleur (1) de véhicule automobile, comprenant des conduits (3), chaque conduit étant muni d au moins une ouverture d éjection d un flux d air distincte de ses extrémités, et un dispositif de chauffage (20) d au moins un des conduits (3).

Description

SYSTEME DE VENTILATION POUR VEHICULE AUTOMOBILE
L’invention a pour objet un système de ventilation pour véhicule automobile.
L'invention se rapporte au domaine de l’automobile, et plus particulièrement au domaine de la circulation d’air pour le refroidissement du moteur et de ses équipements.
Les véhicules à moteur, qu’ils soient à combustion ou électriques, ont besoin d'évacuer les calories que génère leur fonctionnement et sont pour cela équipés d'échangeurs de chaleur. Un échangeur de chaleur de véhicule automobile comprend généralement des tubes, dans lesquels un fluide caloporteur est destiné à circuler, notamment un liquide tel que l’eau, et des éléments d’échange de chaleur reliés à ces tubes, souvent désignés par le terme « ailettes ». Les ailettes permettent d’augmenter la surface d’échange entre les tubes et l’air ambiant.
Toutefois, afin d’augmenter encore l’échange de chaleur entre le fluide caloporteur et l’air ambiant, il est fréquent qu’un dispositif de ventilation soit utilisé en sus, pour générer ou accroître un flux d’air dirigé vers les tubes et les ailettes.
Un tel dispositif de ventilation comprend le plus souvent un ventilateur à hélice, qui présente plusieurs inconvénients.
En premier lieu, l’ensemble formé par le ventilateur à hélice et son système de motorisation occupe un volume important.
De plus, la distribution de l’air ventilé par l’hélice, souvent placée au centre de la rangée de tubes, n’est pas homogène sur l’ensemble de la surface de l’échangeur de chaleur. En particulier, certaines régions de l’échangeur de chaleur, comme les extrémités des tubes caloporteurs et les coins de l’échangeur de chaleur, ne sont pas ou peu atteintes par le flux d’air éjecté par l’hélice.
Par ailleurs, lorsque la mise en marche du dispositif de ventilation ne s’avère pas nécessaire, notamment lorsque l’échange de chaleur avec l’air ambiant suffit à refroidir le fluide caloporteur, les pales de l’hélice obstruent ou « masquent » en partie l’écoulement de l’air ambiant vers les tubes et les ailettes. Ceci limite l’échange de chaleur entre l’air ambiant, d’une part, et les tubes et les ailettes, d’autre part.
Un autre inconvénient réside dans le fait que, quand la température extérieure est peu élevée voire négative, le ventilateur à hélice souffle un air froid sur l’échangeur de chaleur, ce qui a pour conséquence de ralentir la montée en température du moteur du véhicule.
De surcroît, dans ce cas, les frictions du moteur sont moins vite réduites, ce qui augmente la consommation du véhicule et donc l’émission de dioxyde de carbone.
Un but de l’invention est de fournir un dispositif de ventilation pour échangeur de chaleur ne présentant pas au moins certains des inconvénients des dispositifs de ventilation pour échangeur de chaleur connus.
A cet effet, l’invention a pour objet un système de ventilation destiné à générer un flux d’air en direction d’un échangeur de chaleur de véhicule automobile, comprenant des conduits, chaque conduit étant muni d’au moins une ouverture d’éjection d’un flux d’air distincte de ses extrémités, et un dispositif de chauffage d’au moins un des conduits.
Ainsi, avantageusement, la pluralité de conduits desquels est éjecté de l’air permet de remplacer l’hélice conventionnelle disposée devant les tubes de circulation d’un fluide caloporteur de l’échangeur de chaleur, sans en présenter les inconvénients évoqués ci-dessus.
En effet, à capacités d’échange de chaleur égales, le volume occupé par un tel dispositif de ventilation est bien moindre qu’un dispositif de ventilation à hélice. En outre, la répartition de l’air ventilé par les conduits est plus facile à contrôler et peut être rendue plus homogène.
En outre, grâce au système selon l’invention, on limite l’obstruction de l’écoulement de l’air vers l’échangeur de chaleur. En effet, les conduits du système de ventilation peuvent avantageusement être disposés en regard de zones de faible échange de chaleur de l’échangeur de chaleur, dites « zones mortes », telles que les faces frontales des tubes traversés par le fluide caloporteur, qui ne sont pas en contact avec des ailettes de refroidissement. Ceci n’est pas réalisable avec une hélice conventionnelle.
Par ailleurs, l’invention permet de déporter les moyens d’éjection d’air alimentant en flux d’air les conduits du dispositif de ventilation, à distance de la rangée de tubes de circulation de fluide caloporteur, ce qui offre davantage de libertés dans la conception de l’échangeur de chaleur.
De plus, le dispositif de chauffage assure un réchauffement de l’air alimentant l’échangeur de chaleur associé au refroidissement moteur, ce qui permet d’optimiser la montée en température du moteur au démarrage du véhicule.
De surcroît, même si de l’eau, due à la pluie ou à l’humidité de l’air, se dépose et gèle sur le système de ventilation, le dispositif de chauffage assure le dégivrage du système de ventilation.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le dispositif de chauffage 20 comprend au moins un élément de chauffage, ledit au moins un élément de chauffage étant un élément chauffant sérigraphié ou une résistance électrique.
Selon une autre caractéristique de l’invention, ledit au moins un élément chauffant sérigraphié présente une épaisseur comprise entre 0,2 mm à 1 mm.
Selon une autre caractéristique de l’invention, ledit au moins un élément de chauffage est disposé en contact d’une paroi, dite paroi de chauffage, la paroi de chauffage étant une paroi interne de l’un des tubes ou une paroi externe de l’un des tubes.
Selon une autre caractéristique de l’invention, ledit au moins un élément de chauffage est collé ou surmoulé ou solidarisé par un organe de maintien à ladite paroi de chauffage.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le dispositif de chauffage comprend une source électrique.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le ou les conduits sont constitués à partir d’une matière électriquement conductrice.
Selon une autre caractéristique de l’invention, 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.
Selon une autre caractéristique de l’invention, 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.
L’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.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 illustre une vue de face d'un module d’échange de chaleur équipé d’un système de ventilation selon la présente invention ;
- la figure 2 illustre une vue en coupe transversale de deux conduits adjacents du système de ventilation de la figure 1 ;
- la figure 3 illustre une vue en perspective d’un conduit du système de ventilation de la figure 1 selon un premier mode de réalisation ; et
- la figure 4 illustre une vue en perspective d’un conduit du système de ventilation de la figure 1 selon un deuxième mode de réalisation.
io Module d’échange de chaleur
L’invention a pour objet un système de ventilation 1 pour véhicule automobile.
L’invention a également pour objet un module d’échange de chaleur 100, comprenant le système de ventilation 1 et un échangeur de chaleur 101.
Comme visible sur la figure 1, le système de ventilation 1 et l’échangeur de chaleur 101 sont positionnés l’un relativement à l’autre de sorte qu’un flux d’air mis en mouvement par le système de ventilation 1 alimente en air l’échangeur de chaleur, de préférence pour refroidir le moteur du véhicule automobile.
Système de ventilation
Comme visible sur la figure 1, le système de ventilation 1 comprend une pluralité de conduits 3.
Les conduits 3 peuvent notamment être sensiblement rectilignes, parallèles entre eux et alignés de manière à former une rangée de tubes.
Le système de ventilation 1 comprend également un dispositif d’alimentation en air d’un flux d’air F.
Ce dispositif alimente les tubes de ventilation 3 via un circuit d’alimentation en air 4.
Le circuit d’alimentation en air 4 comporte notamment deux collecteurs d’admission d’air 5 auxquels sont reliés les tubes de ventilation 3 par l’intermédiaire d’entrées d’alimentation en air situées à chacune de leurs extrémités 6, 7.
Avantageusement, le circuit d’alimentation comprend également une ou plusieurs turbomachines (non illustrées), par exemple une turbomachine disposée en pied de chaque collecteur, pour éjecter l’air à travers les collecteurs d’admission 5, jusque dans les tubes de ventilation 3.
io Comme plus particulièrement visible sur la figure 2, chaque tube de ventilation 3 comprend une ouverture 10 distincte des extrémités 6, 7, pour éjecter l’air hors du tube 3.
De préférence, les ouvertures 10 sont destinées à être disposées en regard de l’échangeur de chaleur.
Comme visible sur la figure 2, chaque tube 3 présente une section transversale comprenant un bord d’attaque 11 libre, un bord de fuite 15 et un premier et un deuxième profils 12, 14, s’étendant chacun entre le bord d’attaque 11 et le bord de fuite 15.
Le bord de fuite 15 est de préférence disposé en regard de l’échangeur de chaleur.
Chaque ouverture 10 est pratiquée dans une paroi externe 16 du tube 3, de préférence dans l’un ou l’autre des profils 12, 14.
On référence 18 une paroi interne de chaque tube 3.
Sur la figure 2, chaque ouverture 10 est positionnée à proximité du bord d’attaque 11.
Comme également visible sur la figure 2, les ouvertures 10 de la paire de tubes 3 illustrées sont pratiquées dans les profils 12 se faisant face.
Ainsi, les tubes de ventilation 3 et leurs ouvertures 10 sont configurés de sorte que le flux d’air F circulant dans les tubes de ventilation 3 soit éjecté par l’ouverture 10 en s’écoulant le long de chaque profil 12, sensiblement jusqu’à leurs bords de fuite 52, par effet Coanda.
Le flux d’air F éjecté des tubes 3 permet d’accélérer un autre flux F’ dans un sens d’écoulement vers l’échangeur de chaleur.
On note que les sections transversales des tubes 3 sont telles que les profils 12 s’étendent dans un sens d’éloignement des tubes 3 depuis les bords d’attaque 11 jusqu’aux bords de fuite 15.
io Dispositif de chauffage
Comme visible sur les figures, le système de ventilation 1 comprend un dispositif de chauffage 20.
Le dispositif de chauffage 20 comprend au moins un élément de chauffage 21.
Sur les modes de réalisation illustrés, le dispositif de chauffage 20 comprend une pluralité d’éléments de chauffage 21.
Les éléments de chauffage sont avantageusement des éléments chauffants sérigraphiés et/ou des résistances électriques.
De préférence, chaque élément chauffant sérigraphié présente une 20 épaisseur comprise entre 0,2 mm à 1 mm.
Ces valeurs d’épaisseur assurent que les éléments de chauffage réduisent au minimum les pertes de charge.
Chaque résistance électrique peut être sous forme d’un fil métallique droit ou en spirale.
Sur les figures, les éléments de chauffage sont des fils métalliques en spirale.
Selon une autre variante, les résistances électriques sont des thermistances, par exemple des thermistances à coefficient de température positif.
Chaque élément de chauffage 21 est disposé en contact des tubes 3.
Selon un premier mode de réalisation illustré à la figure 3, les éléments 5 de chauffage 21 sont disposés en contact de la paroi interne 18 de chaque tube 3.
Comme visible sur la figure 3, chaque élément de chauffage 21 s’étend le long de la paroi interne 18.
Avantageusement, les éléments de chauffage 21 sont parallèles les uns io aux autres.
Ainsi, le flux d’air F circulant dans le tube 3 avant son éjection par l’ouverture 10 est réchauffé, ce qui permet un réchauffement de l’échangeur de chaleur associé au système de ventilation 1.
De plus, la paroi externe 18 est indirectement réchauffée, ce qui permet 15 de dégivrer éventuellement la paroi externe 18 et de libérer le passage du flux d’air F’.
Selon un deuxième mode de réalisation illustré à la figure 4, les éléments de chauffage 21 sont disposés en contact de la paroi externe 16 de chaque tube 3.
Comme visible sur la figure 4, chaque élément de chauffage 21 s’étend le long de la paroi externe 16.
Avantageusement, les éléments de chauffage 21 sont parallèles les uns aux autres.
Ainsi, la paroi externe 18 est réchauffée par les éléments de chauffage 25 21, ce qui permet son dégivrage et assure de libérer le passage du flux d’air
F’.
De plus, la paroi interne 16 étant réchauffée indirectement, il est possible de réchauffer le flux d’air F circulant dans le tube 3, ce qui permet un réchauffement de l’échangeur de chaleur associé au système de ventilation
1.
Par la suite, on appelle paroi de chauffage 22 la paroi en contact de laquelle sont disposés les éléments de chauffage 21.
Selon une première variante, les éléments de chauffage 21 sont solidarisés à la paroi de chauffage 22 par collage.
Par exemple, chaque élément de chauffage 21 peut être contenu dans un autocollant qu’il suffit de coller sur la paroi de chauffage 22.
Selon une deuxième variante, chaque élément de chauffage 21 est surmoulé, par exemple dans une matière plastique formant au moins partiellement la paroi de chauffage 22.
Selon une troisième variante, le système 1 comprend un organe de maintien de chaque élément de chauffage 21 au tube 3.
Par exemple, l’organe de maintien est un moyen d’encliquetage, connu sous le terme « clip », notamment en élastomère.
On note que les éléments de chauffage peuvent également être constitués au moins partiellement par la paroi de chauffage 22 réalisée à partir d’une matière électriquement conductrice.
La matière conductrice est avantageusement choisie parmi un métal électriquement conducteur, ou un substrat isolant chargé électriquement en surface, ou une matière comprenant un fil métallique surmoulé dans une matière plastique, ou une résine à base de polypropylène munie de fibres conductrices.
En particulier, la matière conductrice peut être une résine à base de polypropylène munie de fibres de carbone, comprenant par exemple 20% en masse de fibres de carbone.
Comme visible sur les figures 3 et 4, le dispositif de chauffage 10 comprend une source électrique 23 pour alimenter électrique les éléments de chauffage 21.
De préférence, la source électrique 23 est une source de courant ou de tension permanent faible, par exemple de quelques milliampères ou de quelques volts.
La source électrique 23 alimente les éléments de chauffage 21 au moins au démarrage du véhicule.
Selon un mode de réalisation, la source électrique 23 est une source dédiée aux éléments de chauffage 21.
Selon un autre mode de réalisation, la source électrique 23 est une unité de commande électrique pour un autre élément du système de ventilation ou du véhicule automobile, tel qu’un actionneur par exemple.
Avantages
Comme déjà indiqué, le système selon la présente invention est autodégivrant et permet un préchauffage de l’échangeur de chaleur auquel il est associé.
L’invention a été illustrée selon divers modes de réalisation, qui, bien entendu, ne sont pas limitatif.
En particulier, les tubes ne sont pas nécessairement profilés pour permettre un effet coanda.
De plus, on peut prévoir de combiner plusieurs types d’éléments de chauffage 21, sur plusieurs tubes ou sur un même tube.
De même, chaque tube 3 est équipé d’un ou plusieurs éléments de chauffage 21, ou, au contraire, seulement certains des tubes 3 sont équipés d’élément(s) de chauffage.
De manière analogue, toute la surface de la paroi de chauffage est recouverte d’éléments de chauffage, ou, au contraire, la paroi de chauffage n’est recouverte que sur une partie de sa longueur, selon la puissance de chauffage recherchée.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Système de ventilation destiné à générer un flux d’air en direction d’un échangeur de chaleur (1 ) de véhicule automobile, comprenant :
    5 - des conduits (3), chaque conduit étant muni d’au moins une ouverture d’éjection (10) d’un flux d’air (F) distincte de ses extrémités (6, 7), et un dispositif de chauffage (20) d’au moins un des conduits (3).
  2. 2. Système de ventilation selon la revendication 1, dans lequel le io dispositif de chauffage (20) comprend au moins un élément de chauffage (21), ledit au moins un élément de chauffage (21) étant un élément chauffant sérigraphié ou une résistance électrique.
  3. 3. Système de ventilation selon la revendication précédente, dans lequel ledit au moins un élément chauffant sérigraphié (21) présente une
    15 épaisseur comprise entre 0,2 mm à 1 mm.
  4. 4. Système de ventilation selon l’une des revendications 2 ou 3, dans lequel ledit au moins un élément de chauffage (21) est disposé en contact d’une paroi, dite paroi de chauffage (22), la paroi de chauffage (22) étant une paroi interne (18) de l’un des conduits (3) ou une paroi externe (16) de
    20 l’un des conduits (3).
  5. 5. Système de ventilation selon la revendication précédente, dans lequel ledit au moins un élément de chauffage (21) est collé ou surmoulé ou solidarisé par un organe de maintien à ladite paroi de chauffage (22).
  6. 6. Système de ventilation selon l’une des revendications précédentes, 25 dans lequel le dispositif de chauffage (20) comprend une source électrique (23).
  7. 7. Système de ventilation selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le ou les conduits (3) sont constitués à partir d’une matière électriquement conductrice.
  8. 8. Système de ventilation selon l’une des revendications précédentes, dans lequel chaque conduit (3) présente une section comprenant :
    5 - un bord d’attaque (11 ),
    - un bord de fuite (15), opposé au bord d’attaque (11),
    - un premier et un deuxième profils (12, 14), s’étendant chacun entre le bord d’attaque (11 ) et le bord de fuite (15), ladite au moins une ouverture (10) du conduit (3) étant sur l’un des io premier et deuxième profils (12, 14), ladite au moins une ouverture (10) étant configurée de sorte qu’un flux d’air sortant de l’ouverture (10) s’écoule le long d’au moins une portion dudit un des premier et deuxième profils (12,
    14).
  9. 9. Système de ventilation selon la revendication précédente, dans lequel 15 deux conduits adjacents sont disposés en regard l’un de l’autre de sorte que les ouvertures (10) sont pratiquées dans les profils (12) se faisant face.
  10. 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
    20 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.
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