FR3069618A1 - Dispositif de ventilation pour vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de ventilation destiné à générer un flux d'air en direction d'un échangeur de chaleur de véhicule automobile, comprenant : - des tubes (3), chaque tube étant muni d'au moins une ouverture d'éjection (10) d'un flux d'air (F) distincte de ses extrémités (6, 7), - au moins un collecteur d'air (5-1, 5-2) pour distribuer l'air aux tubes (3), ledit au moins un collecteur d'air (5-1, 5-2) comprenant une extrémité (17-1, 17-2) formant entrée d'air dans le collecteur (5-1, 5-2), - un élément d'alimentation en air (20) dudit au moins un collecteur d'air (5-1, 5-2) solidaire de ladite extrémité (17-1, 17-2) dudit au moins un collecteur d'air (5-1, 5-2), l'élément d'alimentation (20) comprenant un organe (21) conformé pour recevoir un moyen (22) de mise en mouvement de l'air à destination de l'élément d'alimentation (20), dit organe de réception (21).
Description
DISPOSITIF DE VENTILATION POUR VEHICULE AUTOMOBILE
L’invention a pour objet un dispositif 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 >> ou « intercalaires >>. 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 dispositif 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 dispositif de ventilation destiné à générer un flux d’air en direction d’un échangeur de chaleur de véhicule automobile, comprenant des tubes, chaque tube étant muni d’au moins une ouverture d’éjection d’un flux d’air distincte de ses extrémités, au moins un collecteur d’air pour distribuer l’air aux tubes, ledit au moins un collecteur d’air comprenant une extrémité formant entrée d’air dans le collecteur, un élément d’alimentation en air dudit au moins un collecteur d’air solidaire de ladite extrémité dudit au moins un collecteur d’air, l’élément d’alimentation comprenant un organe conformé pour recevoir un moyen de mise en mouvement de l’air à destination de l’élément d’alimentation, dit organe de réception.
Ainsi, avantageusement, la pluralité de tubes 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 tubes est plus facile à contrôler et peut être rendue plus homogène.
En outre, grâce au dispositif selon l’invention, on limite l’obstruction de l’écoulement de l’air vers l’échangeur de chaleur. En effet, les tubes du dispositif 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 tubes 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, grâce à l’élément d’alimentation, le moyen de mise ne mouvement est parfaitement intégré au dispositif de ventilation, ce qui réduit les pertes de charge dans le dispositif et assure une installation simplifiée du dispositif dans le compartiment moteur du véhicule automobile.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le dispositif comprend deux collecteurs.
Selon une autre caractéristique de l’invention, l’élément d’alimentation comprend une zone centrale dans laquelle est disposé l’organe de réception, et deux branches, chaque branche étant reliée fluidiquement à l’organe de réception et à l’extrémité formant entrée d’air de l’un des collecteurs, respectivement.
Selon une autre caractéristique de l’invention, les deux branches sont disposées dans le prolongement l’une de l’autre, de sorte que l’élément d’alimentation présente une forme essentiellement rectiligne.
Selon une autre caractéristique de l’invention, les deux branches forment un angle aigu l’une avec l’autre, de sorte que l’élément d’alimentation présente une forme essentiellement en V.
Selon une autre caractéristique de l’invention, l’organe de réception comprend une fente dimensionnée pour que l’air issu d’une sortie du moyen de mise en mouvement d’air pénètre entièrement dans la fente.
Selon une autre caractéristique de l’invention, l’organe de réception comprend un logement du moyen de mise en mouvement d’air.
Selon une autre caractéristique de l’invention, chaque tube 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 tube 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.
L’invention a également pour objet un module d’échange de chaleur pour véhicule automobile, comprenant un dispositif de ventilation tel que décrit précédemment, et un échangeur de chaleur, le dispositif 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 dispositif de ventilation alimente en air l’échangeur de chaleur.
L’invention a également pour objet un système de ventilation pour véhicule automobile, comprenant un dispositif de ventilation tel que décrit précédemment, et un moyen de mise en mouvement d’air solidaire de l’organe de réception.
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 en perspective éclatée d'un module d’échanges de chaleur équipé d’un dispositif de ventilation, un élément d’alimentation en air ayant été omis ;
- la figure 2 illustre une vue en coupe transversale de deux tubes de la figure 1 ;
- la figure 3 illustre une vue en perspective du dispositif de ventilation de la figure 1 équipé d’un élément d’alimentation en air selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
- la figure 4 illustre une vue en coupe transversale de l’élément d’alimentation en air de la figure 3 ;
- la figure 5 illustre une vue en perspective éclatée du dispositif de la figure 1 selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ;
- la figure 6 illustre une vue en perspective du dispositif de la figure 1 selon un troisième mode de réalisation de l’invention ; et
- la figure 7 illustre une vue en perspective éclatée du dispositif de la figure 1 selon un quatrième mode de réalisation de l’invention.
Module d’échange de chaleur
L’invention a pour objet un dispositif de ventilation 1 pour véhicule automobile.
L’invention a également pour objet un module d’échange de chaleur 100, comprenant le dispositif de ventilation 1 et un échangeur de chaleur 101.
Comme visible sur la figure 1, le dispositif 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 dispositif de ventilation 1 alimente en air l’échangeur de chaleur, de préférence pour refroidir le moteur du véhicule automobile.
Le dispositif de ventilation 1 est disposé en amont de l’échangeur de chaleur 101 sur la figure 1 (relativement à un flux d’air provenant de l’extérieur du véhicule en mouvement).
Néanmoins, le dispositif de ventilation peut également être disposé en aval de l’échangeur de chaleur 101.
Dispositif de ventilation
Comme visible sur les figures, le dispositif de ventilation 1 comprend une pluralité de tubes 3.
Les tubes 3 sont sensiblement rectilignes, parallèles entre eux et alignés de manière à former une rangée de tubes.
Le dispositif 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 5-1,5-2 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.
Chaque collecteur 5-1, 5-2 assure la distribution en air des tubes 3 depuis une extrémité 17-1, 17-2 d’entrée d’air respectivement du collecteur 5-1,5-2 jusqu’aux extrémités 6, 7 des tubes 3.
Avantageusement, le circuit d’alimentation comprend également une ou plusieurs turbomachines pour éjecter l’air à travers les collecteurs d’admission 5, jusque dans les tubes de ventilation 3, comme il va être détaillé ultérieurement.
L’ensemble des tubes 3 délimite une grille de soufflage 8 disposée entre les collecteurs 4.
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 comprend une paroi longitudinale 19 dont 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.
La paroi longitudinale 19 est délimitée par une surface interne 16 et une surface externe 18.
Chaque ouverture 10 est pratiquée dans la paroi longitudinale 19 du tube 3, de préférence dans l’un ou l’autre des profils 12, 14.
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 illustrée 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.
Elément d’alimentation
Comme visible sur les figures 3 à 7, le dispositif de ventilation 1 comprend un élément 20 d’alimentation en air de chaque collecteur 5-1, 52.
L’élément d’alimentation 20 comprend un organe 21 conformé pour recevoir un moyen 22 de mise en mouvement de l’air à destination de l’élément d’alimentation, dit organe de réception 21.
Le moyen de mise en mouvement de l’air 22 est avantageusement une turbomachine, purement radiale ou en partie seulement radiale, dont les dimensions, son diamètre externe notamment, varient en fonction de la performance souhaitée de la grille soufflante 8.
Sur les modes des figures 3 et 7, la turbomachine 22 est de type à canal de retour, c’est-à-dire à flux d’air mi-axial, mi-radial.
Sur le mode de la figure 5, la turbomachine 22 est purement radiale.
Sur le mode de la figure 6, la turbomachine 22 est purement radiale, et munie d’une volute 23.
Comme il ressort des figures 3 à 7, l’élément d’alimentation 20 comprend une zone centrale 24 dans laquelle est disposé l’organe de réception 21.
L’élément d’alimentation 20 comprend également deux branches, 26, 27, chaque branche 26, 27 étant reliée fluidiquement à l’organe de réception 21 par l’une 28, 29 de ses extrémités et à l’entrée d’air 17-1, 17-2 de l’un des collecteurs, 5-1,5-2, respectivement, par l’autre 30, 31, de ses extrémités.
L’élément d’alimentation 20 est par la suite appelé socle du dispositif de ventilation.
Le socle 20 est avantageusement disposé sous la grille soufflante 8.
Sur le mode de réalisation des figures 3 à 6, les deux branches 26, 27 sont disposées dans le prolongement l’une de l’autre, de part et d’autre dans la zone centrale 24, de sorte que le socle 20 présente une forme essentiellement rectiligne.
En d’autres termes, selon ces modes de réalisations, le socle 20 est plat, ce qui réduit l’encombrement du dispositif de ventilation.
Sur le mode de réalisation de la figure 7, les deux branches 26, 27 forment un angle aigu l’une avec l’autre, de sorte que l’élément d’alimentation présente une forme essentiellement en V.
Cette forme permet d’adapter la configuration du dispositif de ventilation aux contraintes spatiales du compartiment moteur du véhicule automobile.
L’invention est maintenant décrite plus particulièrement en référence aux figures 3 et 4.
Selon ce premier mode de réalisation, l’organe de réception 21 comprend un logement 34 de la turbomachine 22 situé dans la zone centrale 24.
Le logement 34 est dimensionné selon les dimensions de la turbomachine 22.
Le logement 34 comprend un orifice 35 pour laisser entrer l’air dans le socle 20.
Ainsi, comme visible sur les figures 3 et 4, le socle 20 présente un volume fermé à l’exception des extrémités des branches 26 et 27 et de l’entrée d’air 35.
Un flux d’air F aspiré par la turbomachine 22 pénètre dans le socle 20 par l’entrée d’air 35 puis bifurque à 90° tout en se séparant en un premier flux F1 dans la branche 26 et un second flux F2 dans la branche 27.
Le flux d’air F1 circule ensuite dans le collecteur 5-1 jusque dans les tubes 3.
De manière analogue, le flux d’air F2 circule ensuite dans le collecteur 52 jusque dans les tubes 3.
L’invention est maintenant décrite plus particulièrement à la figure 5.
Selon ce deuxième mode de réalisation, l’organe de réception 21 comprend un logement 34 de la turbomachine 22 situé dans la zone centrale 24.
Le logement 34 est dimensionné selon les dimensions de la turbomachine 22.
Le logement 34 comprend un orifice 35 pour laisser entrer l’air dans le socle 20.
Comme déjà indiqué, la turbomachine 22 est purement radiale.
Comme visible sur la figure 5, le socle 20 présente un volume fermé à l’exception des extrémités des branches 26 et 27 et de la fente 33.
Un flux d’air F aspiré par la turbomachine 22 pénètre dans le socle 20 par la fente 33 puis bifurque à 90° tout en se séparant en un premier flux F1 dans la branche 26 et un second flux F2 dans la branche 27.
Le flux d’air F1 circule ensuite dans le collecteur 5-1 jusque dans les tubes 3.
De manière analogue, le flux d’air F2 circule ensuite dans le collecteur 52 jusque dans les tubes 3.
L’invention est maintenant décrite plus particulièrement à la figure 6.
Selon ce troisième mode de réalisation, l’organe de réception 21 comprend une fente 33 de solidarisation de la turbomachine 22.
Sur la figure 6, la volute 23 est fixée au socle 20 de sorte que l’air issu de la turbomachine 22 par la volute 23 pénètre entièrement dans la fente 33.
Ainsi, comme visible sur la figure 5, le socle 20 présente un volume fermé à l’exception des extrémités des branches 26 et 27 et de la fente 33.
Un flux d’air F aspiré par la turbomachine 22 pénètre dans le socle 20 par la fente 33 puis bifurque à 90° tout en se séparant en un premier flux F1 dans la branche 26 et un second flux F2 dans la branche 27.
Le flux d’air F1 circule ensuite dans le collecteur 5-1 jusque dans les tubes 3.
De manière analogue, le flux d’air F2 circule ensuite dans le collecteur 52 jusque dans les tubes 3.
L’invention est maintenant décrite plus particulièrement à la figure 6.
Selon ce quatrième mode de réalisation, l’organe de réception 21 comprend un logement 34 de la turbomachine 22 situé dans la zone centrale 24.
Le logement 34 est dimensionné selon les dimensions de la turbomachine 22.
Le logement 34 comprend un orifice 35 pour laisser entrer l’air dans le socle 20.
Ainsi, comme visible sur les figures 3 et 4, le socle 20 présente un volume fermé à l’exception des extrémités des branches 26 et 27 et de l’entrée d’air 35.
Un flux d’air F aspiré par la turbomachine 22 pénètre dans le socle 20 par l’entrée d’air 35 puis bifurque angulairement tout en se séparant en un premier flux F1 dans la branche 26 et un second flux F2 dans la branche 27.
Le flux d’air F1 circule ensuite dans le collecteur 5-1 jusque dans les tubes 3.
De manière analogue, le flux d’air F2 circule ensuite dans le collecteur 52 jusque dans les tubes 3.
Avantages
Comme il ressort déjà de la description, le socle 20 selon la présente invention permet de réduire le nombre de turbomachines, puisqu’une seule turbomachine alimente une pluralité de collecteurs (deux ou plus).
De plus, l’organe de réception permet une fixation étanche de la 5 turbomachine au socle 20, ce qui réduit les pertes de charge dans le dispositif de ventilation et les risques de détachement de la turbomachine.
De surcroît, le logement de la turbomachine assure une meilleure compacité du dispositif de ventilation et réduit encore les pertes de charge dans le dispositif de ventilation.
io L’invention a été illustrée selon divers modes de réalisation, qui, bien entendu, ne sont pas limitatifs.
En particulier, les tubes ne sont pas nécessairement profilés pour permettre un effet coanda.
On ajoute que les modes de réalisation sont combinables dans la mesure 15 où ils ne sont pas incompatibles.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Dispositif de ventilation destiné à générer un flux d’air en direction d’un échangeur de chaleur de véhicule automobile, comprenant :- des tubes (3), chaque tube étant muni d’au moins une ouverture d’éjection (10) d’un flux d’air (F) distincte de ses extrémités (6, 7),- au moins un collecteur d’air (5-1,5-2) pour distribuer l’air aux tubes (3), ledit au moins un collecteur d’air (5-1, 5-2) comprenant une extrémité (17-1, 17-2) formant entrée d’air dans le collecteur (5-1,5-2),- un élément d’alimentation en air (20) dudit au moins un collecteur d’air (5-1, 5-2), solidaire de ladite extrémité (17-1, 17-2) dudit au moins un collecteur d’air (5-1,5-2), l’élément d’alimentation en air (20) comprenant un organe (21) conformé pour recevoir un moyen (22) de mise en mouvement de l’air à destination de l’élément d’alimentation (20), dit organe de réception (21).
- 2. Dispositif de ventilation selon la revendication précédente, comprenant deux collecteurs (5-1,5-2).
- 3. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel l’élément d’alimentation (20) comprend une zone centrale (24) dans laquelle est disposé l’organe de réception (21), et deux branches (26, 27), chaque branche (26, 27) étant reliée fluidiquement à l’organe de réception (21) et à l’extrémité (17-1, 17-2) formant entrée d’air de l’un des collecteurs (5-1, 52), respectivement.
- 4. Dispositif de ventilation selon la revendication 3, dans lequel les deux branches (26, 27) sont disposées dans le prolongement l’une de l’autre, de sorte que l’élément d’alimentation (20) présente une forme essentiellement rectiligne.
- 5. Dispositif de ventilation selon la revendication 3, dans lequel les deux branches (26, 27) forment un angle aigu l’une avec l’autre, de sorte que l’élément d’alimentation (20) présente une forme essentiellement en V.
- 6. Dispositif de ventilation selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’organe de réception (21) comprend une fente (33) dimensionnée pour que l’air issu d’une sortie du moyen de mise en mouvement d’air (22) pénètre entièrement dans la fente (33).
- 7. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel l’organe de réception (21) comprend un logement (34) du moyen de mise en mouvement d’air (22).
- 8. Dispositif de ventilation selon l’une des revendications précédentes, dans lequel chaque tube (3) présente une section comprenant :- 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 tube (3) étant sur l’un des 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. Module d’échange de chaleur pour véhicule automobile, comprenant un dispositif de ventilation selon l’une des revendications précédentes, et un échangeur de chaleur, le dispositif de ventilation et l’échangeur de chaleur étant positionnés l’un relativement à l’autre de sorte qu’un flux d’air mis en5 mouvement par le dispositif de ventilation alimente en air l’échangeur de chaleur.
- 10. Système de ventilation pour véhicule automobile, comprenant un dispositif de ventilation selon l’une des 1 à 8, et un moyen (22) de mise en io mouvement d’air solidaire de l’organe de réception (21 ).
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