FR3075107A1 - Dispositif de ventilation destine a generer un flux d'air a travers un echangeur de chaleur de vehicule automobile a conduits orientes - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de ventilation (2) destiné à générer un flux d'air (F1) en direction d'un échangeur de chaleur (1) de véhicule automobile, le dispositif de ventilation (2) comprenant :
- une pluralité de 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), chaque conduit (8) ayant au moins une ouverture (40 ; 16) de passage d'un flux d'air (F2) traversant ledit conduit (8), l'ouverture (40 ; 16) étant distincte des extrémités du conduit (8) correspondant, l'ouverture (40 ; 16) étant située à l'extérieur du au moins un collecteur d'air (12),
au moins deux conduits (81, 82 ; 8a, 8b, 8c) étant disposés de telle sorte que leurs ouvertures (40 ; 16) soient orientées selon des angles différents en direction de l'échangeur de chaleur (1).
Description
DISPOSITIF DE VENTILATION DESTINÉ À GÉNÉRER UN FLUX D’AIR À TRAVERS UN ÉCHANGEUR DE CHALEUR DE VÉHICULE AUTOMOBILE À CONDUITS ORIENTÉS
La présente invention concerne le domaine des dispositifs de ventilation, et plus particulièrement le domaine des dispositifs de ventilation pour module de refroidissement d’un véhicule automobile.
Un module de refroidissement d’un véhicule automobile comporte classiquement un échangeur de chaleur et un dispositif de ventilation adapté à générer un flux d’air à travers l’échangeur de chaleur.
L’échangeur de chaleur comprend généralement des tubes, dits tubes caloporteurs, disposés en rangée et dans lesquels un fluide caloporteur circule, 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 le flux d’air traversant l’échangeur de chaleur.
Le dispositif de ventilation augmente le flux d’air ambiant traversant l’échangeur de chaleur, ce qui permet d’augmenter l’échange de chaleur entre le fluide caloporteur et l’air ambiant.
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 caloporteurs, 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 ventilé par l’hélice.
Enfin, lorsque la mise en marche du dispositif de ventilation ne s’avère pas nécessaire, notamment lorsque le flux d’air ambiant créé par le mouvement du véhicule automobile suffit à refroidir le fluide caloporteur, les pales de l’hélice masquent en partie l’échangeur de chaleur. Ainsi, une partie de l’échangeur de chaleur n’est pas ou peu ventilé par le flux d’air ambiant dans ce cas, ce qui limite l’échange de chaleur entre l’échangeur de chaleur et le flux d’air ambiant.
Par ailleurs, il est connu du brevet allemand DE 10 2011 120 865 un véhicule automobile présentant un dispositif de ventilation et un échangeur de chaleur, le dispositif de ventilation étant adapté à générer un flux d’air à travers l’échangeur de chaleur. Le dispositif de ventilation est adapté à créer un flux d’air secondaire à partir d’un flux primaire émis depuis un ou plusieurs éléments annulaires, le flux d’air secondaire étant beaucoup plus fort que le flux d’air primaire. Selon ce brevet, le dispositif de ventilation fait partie d’une grille de refroidissement, disposée en face avant du véhicule automobile.
Dans un tel véhicule automobile, chaque élément annulaire est alimenté en flux d’air primaire par un unique ventilateur, disposé à l’extérieur de l’élément annulaire, via un conduit débouchant ponctuellement dans l’élément annulaire. Par conséquent, le flux d’air éjecté émis par l’élément annulaire n’est pas homogène sur le contour de l’élément annulaire. Au contraire, le flux d’air émis est d’autant plus important qu’il est proche du ventilateur. Il s’en suit la création d’un flux d’air secondaire traversant l’échangeur de chaleur qui est inhomogène également.
Enfin, il est connu de la demande DE 10 2015 205 415 un dispositif de ventilation destiné à générer un flux d’air à travers un échangeur de chaleur comprenant un cadre creux et au moins une entretoise creuse, divisant la surface délimitée par le cadre en cellules. Le cadre et la ou les entretoises sont en communication de fluide avec une turbomachine d’alimentation en un flux d’air. La turbomachine est disposée à l’extérieur du cadre. Le cadre et éventuellement la ou les entretoises sont en outre munis d’une ouverture d’éjection du flux d’air les parcourant.
Là encore, le dispositif de ventilation ne permet pas de générer un flux d’air homogène à travers l’échangeur de chaleur. Au contraire, le flux d’air émis par le dispositif est d’autant plus important qu’il est éjecté du dispositif de ventilation à proximité de la turbomachine.
L’invention vise à proposer un dispositif de ventilation perfectionné.
À cet effet, l’invention propose un dispositif de ventilation destiné à générer un flux d’air en direction d’un échangeur de chaleur de véhicule automobile, le dispositif de ventilation comprenant :
une pluralité de 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, chaque conduit ayant au moins une ouverture de passage d’un flux d’air traversant ledit conduit, l’ouverture étant distincte des extrémités du conduit correspondant, l’ouverture étant située à l’extérieur du au moins un collecteur d’air, au moins deux conduits étant disposés de telle sorte que leurs ouvertures soient orientées selon des angles différents en direction de l’échangeur de chaleur.
La pluralité de conduits de ventilation depuis lesquels de l’air est éjecté, permet avantageusement de remplacer l’hélice conventionnelle, sans en présenter les inconvénients évoqués ci-dessus.
En effet, à capacités d’échange de chaleur égales, le volume occupé par un dispositif de ventilation selon l’invention est moindre qu’un dispositif de ventilation à hélice classique. Par ailleurs, toujours à capacités d’échange de chaleur égales, le débit d’air soufflé requis avec un dispositif de ventilation selon l’invention est moindre qu’avec un dispositif de ventilation à hélice classique.
En outre, la répartition de l’air ventilé par les tubes de ventilation est plus facile à contrôler. Notamment, la mise en œuvre d’un collecteur d’air permet d’alimenter tous les conduits avec sensiblement un même flux d’air. Ainsi, la répartition du flux d’air sur l’ensemble des conduits est rendue plus homogène, ce qui permet un refroidissement plus homogène de l’échangeur de chaleur.
Par ailleurs, l’invention permet de déporter des moyens de génération d’un flux d’air alimentant le ou les collecteurs d’air et donc les conduits, à distance des conduits et du dispositif d’échange de chaleur. Ceci offre davantage de libertés dans la conception du module de refroidissement incluant le dispositif de ventilation et l’échangeur de chaleur.
Enfin, en modifiant l’orientation de certains conduits, il est possible d’orienter le flux d’air de la manière la plus efficace possible vers l’échangeur de chaleur. Notamment, si le dispositif de ventilation est plus grand que l’échangeur de chaleur auquel il fournit un flux d’air, il est intéressant de modifier l’orientation des conduits situés au voisinage d’une extrémité de la rangée de conduits de manière que le flux d’air qu’ils éjectent, converge avec le flux d’air éjecté par les conduits situés au centre du dispositif de ventilation, en direction de l’échangeur de chaleur.
Selon des modes de réalisation préférés, le dispositif de ventilation selon l’invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
les conduits sont sensiblement rectilignes et alignés de manière à former une rangée de conduits, la pluralité de conduits comporte au moins un premier groupe de conduits, de préférence voisins, disposés parallèlement entre eux et au moins un deuxième groupe de conduits, de préférence voisins, disposés parallèlement entre eux, les du premier groupe de conduits étant disposés de biais par rapport aux conduits du deuxième groupe de conduits, les conduits du au moins un premier groupe de conduits sont orienté de telle sorte que le flux d’air éjecté par lesdits conduits du au moins un premier groupe de conduits et le flux d’air émis par les conduits dudit au moins un deuxième groupe de conduits convergent, le dispositif de ventilation comportant au moins un premier ensemble de conduits au voisinage d’une extrémité de ladite rangée de conduits, orientés de biais par rapport à au moins un deuxième ensemble de conduits situé au centre de ladite rangée de conduits, de telle sorte que le flux d’air éjecté par lesdits conduits du premier ensemble de conduits et le flux d’air éjecté par lesdits conduits du au moins un deuxième ensemble de conduits convergent, dans lequel au moins certains des conduits sont pivotables autour d’un axe longitudinal respectif, le conduit est muni de moyens de cloisonnement séparant hermétiquement le conduit en au moins deux espaces contigus ;
les moyens de cloisonnement comprennent au moins une cloison plane s’étendant selon un plan sensiblement normal à la direction longitudinale du conduit et disposée par exemple à la moitié de la longueur du conduit ;
le conduit comprend, le long d’au moins une portion du conduit, des moyens de répartition du flux d’air parcourant ledit conduit, vers la au moins une ouverture ;
les moyens de répartition comprennent au moins une paroi de répartition définissant un passage du flux d’air entre ladite au moins une paroi de répartition et une paroi du conduit, les moyens de répartition comprenant de préférence une pluralité de parois de répartition, chaque paroi de répartition définissant un passage du flux d’air avec une ou plusieurs parois de répartition voisines et/ou ladite une paroi du conduit ;
le conduit a, sur au moins un tronçon, 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 le premier profil, ladite au moins une ouverture étant configurée de sorte que le flux d’air éjecté par ladite au moins une ouverture s’écoule le long d’au moins une partie du premier profil ; et le conduit a, sur au moins un tronçon, une section comprenant :
- un bord d’attaque ;
- un bord de fuite, opposé au bord d’attaque,
- un premier profil et un deuxième profil, s’étendant chacun entre le bord d’attaque et le bord de fuite, chaque conduit ayant :
- au moins une première ouverture sur le premier profil, configurée pour qu’un flux d’air sortant de la première ouverture s’écoule le long d’au moins une partie du premier profil ; et
- au moins une deuxième ouverture sur le deuxième profil, configurée pour qu’un flux d’air sortant de la deuxième ouverture s’écoule le long d’au moins une partie du deuxième profil, les premier et deuxième profils du conduit étant de préférence sensiblement symétriques par rapport à la corde reliant le bord d’attaque et le bord de fuite.
Selon un autre aspect, l’invention se rapporte à un module d’échange de chaleur de véhicule automobile comprenant un échangeur de chaleur ayant plusieurs tubes, dits tubes caloporteurs, dans lequel un fluide est destiné à circuler, et un dispositif de ventilation tel que décrit ci-avant dans toutes ses combinaisons, le dispositif de ventilation étant adapté à générer un flux d’air à travers l’échangeur de chaleur, le flux d’air généré entrant en contact avec au moins une partie des conduits caloporteurs.
Selon une alternative avantageuse, les conduits caloporteurs forment une rangée et dans laquelle la rangée de conduits caloporteurs qui est moins haute que la rangée de conduits du dispositif de ventilation. Les conduits permettent ainsi de faire converger le flux d’air vers l’échangeur de chaleur, permettant ainsi de concentrer le flux d’air vers l’échangeur.
Selon une autre alternative avantageuse, les conduits caloporteurs (4) forment une rangée et dans laquelle la rangée de conduits caloporteurs est plus haute que la rangée de conduits du dispositif de ventilation. Les conduits permettent alors de faire diverger le flux d’air vers l’échangeur de chaleur, permettant de couvrir une plus grande surface de l’échangeur de chaleur.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins dans lesquels :
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins dans lesquels :
la figure 1 est une vue en perspective schématique d’un exemple de module d’échange de chaleur ;
la figure 2 est une vue schématique en coupe selon le plan II-II d’un tube du dispositif de ventilation de la figure 1 ;
les figures 3 à 5 illustrent une variante du dispositif de ventilation de la figure 1 ;
Les figures 6 à 8 sont des vues analogues à celle de la figure 5, de variantes de tubes du dispositif de ventilation de la figure 2 ;
Les figures 9 et 10 sont des vues partiellement arrachées d’autres exemples de module d’échange de chaleur.
Sur les différentes figures, les éléments identiques ou similaires, ayant une fonction identique ou analogue, portent les mêmes références. La description de leur structure et de leur fonction n’est donc pas systématiquement reprise.
On a représenté à la figure 1 un exemple de module d’échange de chaleur 10 destiné à équiper un véhicule automobile, avec un échangeur de chaleur 1 et équipé d’un dispositif de ventilation 2.
L’échangeur de chaleur 1 comprend, comme cela est plus visible à la figure 2, des conduits caloporteurs 4 dans lesquels un fluide est destiné à circuler. Le fluide est ici de l’eau ou du liquide de refroidissement. Les conduits caloporteurs 4 sont ici sensiblement rectilignes et s’étendent selon une direction longitudinale. Les conduits caloporteurs forment ainsi des tubes caloporteurs 4. Les tubes caloporteurs 4 sont parallèles entre eux et alignés de manière à former une rangée. Les tubes caloporteurs 4 sont sensiblement tous de la même longueur.
Les conduits caloporteurs 4 s’étendent chacun entre un collecteur d’admission de fluide 5 et un collecteur d’évacuation de fluide 6, communs à tous les conduits caloporteurs 4. De préférence, les orifices du collecteur d’admission de fluide 5, dans lesquels débouchent les conduits caloporteurs 4 sont tous compris dans un même premier plan. De même, les orifices du collecteur d’évacuation de fluide 6, dans lesquels débouchent les conduits caloporteurs 4 sont tous compris dans un même deuxième plan, de préférence parallèle audit premier plan.
Plus particulièrement, et de façon classique dans les échangeurs de chaleur de véhicule automobile, chaque tube caloporteur 4 a une section sensiblement oblongue, et est délimité par des première et seconde parois planes qui sont reliées à des ailettes d’échange de chaleur. Pour des raisons de clarté, les ailettes ne sont pas représentées sur la figure 1.
Le module d’échange de chaleur 10 est équipé d’un dispositif de ventilation 2 comprenant une pluralité de conduits de ventilation 8. Les conduits de ventilation 8, de la même façon que les conduits caloporteurs 4, sont sensiblement rectilignes, de manière à former des tubes de ventilation 8. Les tubes de ventilation 8 sont en outre parallèles entre eux et alignés de manière à former une rangée de tubes de ventilation 8. Les tubes de ventilation 8 sont également de la même longueur. La longueur des tubes de ventilation 8 est par exemple sensiblement égale à la longueur des tubes caloporteurs 4.
Le dispositif de ventilation 2 est destiné à générer un flux d’air en direction des tubes caloporteurs 4.
Les tubes caloporteurs 4 et les tubes de ventilation 8 peuvent être tous parallèles entre eux, comme cela est illustré à la figure 1. Ainsi, les rangées de tubes de ventilation 8 et de tubes caloporteurs 4 sont elles-mêmes parallèles. En outre, les tubes de ventilation 8 peuvent être disposés de sorte que chacun d’entre eux se trouve en vis-à-vis d’un tube caloporteur 4.
Le nombre de tubes de ventilation 8 est adapté au nombre de tubes caloporteurs 4. Par exemple, pour un échangeur de chaleur 1 classique, le dispositif de ventilation 2 peut comprendre par exemple au moins dix tubes de ventilation 8, de préférence au moins quinze tubes de ventilation 8, de préférence encore au moins vingt-quatre tubes de ventilation 8 et/ou au plus cinquante tubes de ventilation 8, de préférence au plus trentesix tubes de ventilation 8, de préférence encore au plus trente tubes de ventilation 8. L’échangeur de chaleur 1 peut par exemple comporter entre soixante et soixante-dix tubes caloporteurs 4.
Les tubes et le nombre de tubes de ventilation 8 du dispositif de ventilation 2 peuvent être tels qu’une section de passage d’air minimale entre les tubes du dispositif de ventilation, définie dans un plan sensiblement perpendiculaire au flux d’air à travers l’échangeur de chaleur 1, est comprise entre 25 et 50 % de la surface, définie dans un plan perpendiculaire au flux d’air à travers l’échangeur de chaleur, entre deux tubes caloporteurs extrémaux.
De préférence, la surface frontale des tubes de ventilation 8, mesurée dans un plan sensiblement perpendiculaire au flux d’air traversant l’échangeur de chaleur 1, est inférieure à 85% de la surface frontale occupée par les tubes caloporteurs 4.
Par ailleurs, afin de limiter le volume occupé par le module d’échange de chaleur comprenant l’échangeur de chaleur 1 et le dispositif de ventilation 2, tout en obtenant des performances d’échange de chaleur similaires à celle d’un dispositif de ventilation à hélice, on peut disposer la rangée de tubes de ventilation 8 à une distance inférieure ou égale à 150 mm de la rangée de tubes caloporteurs 4, de préférence inférieure ou égale à 100 mm. Cette distance est de préférence supérieure ou égale à 5 mm, de préférence supérieure à 40 mm. En effet, une distance trop courte entre les tubes de ventilation 8 et les tubes caloporteurs 4 risque de ne pas permettre un mélange homogène du flux d’air éjecté des tubes de ventilation 8 avec le flux d’air induit. Un mélange inhomogène ne permet pas de refroidir de manière homogène les tubes caloporteurs 4 et induit des pertes de charges élevées. Une distance trop grande risque de ne pas permettre de mettre en place l’ensemble formé par le dispositif de ventilation et le dispositif d’échange de chaleur dans un véhicule automobile, sans nécessiter une conception adaptée du bloc moto-propulseur et/ou des autres organes du véhicule automobile présents au voisinage du module d’échange de chaleur.
De même, toujours pour limiter le volume occupé par le module d’échange de chaleur 10, on peut s’assurer que la hauteur de la rangée de tubes de ventilation 8 (le terme hauteur se rapportant ici à la dimension correspondant à la direction selon laquelle les tubes de ventilation 8 sont alignés) est sensiblement égale ou inférieure à celle de la hauteur de la rangée de tubes caloporteurs 4. Par exemple, la hauteur de la rangée de tubes caloporteurs 4 étant de 431 mm, on peut s’assurer que la hauteur de la rangée de tubes de ventilation 8 est sensiblement égale ou inférieure à cette valeur.
Le dispositif de ventilation 2 comprend en outre un dispositif d’alimentation alimentant en air les tubes de ventilation 8, non visible sur la figure 2, via un collecteur d’admissions d’air 12, de préférence via deux collecteurs d’admission d’air 12.
Les moyens de propulsion d’air sont par exemple une turbomachine, alimentant les deux collecteurs d’admission d’air 12, disposés à chacune des extrémités du dispositif de ventilation 1, via un port respectif 13. Cette turbomachine est avantageusement distincte du ventilateur à hélice 3.
Sur l’exemple illustré à la figure 1, les ports 13 sont sensiblement au milieu des collecteurs d’admission d’air 12. Alternativement ou au surplus, les ports 13 sont à une extrémité longitudinale et/ou à l’autre extrémité longitudinale de chaque collecteur d’admission d’air 12 et/ou disposés le long de la longueur des collecteurs d’admission d’air 12. Alternativement, également, une turbomachine peut alimenter un seul collecteur d’admission 12 et non deux. Une ou plusieurs turbomachines peuvent aussi être mises en œuvre pour alimenter chaque collecteur d’admission d’air 12 ou tous les collecteurs d’admission d’air 12.
Selon un autre mode de réalisation, également, la ou les turbomachines sont reçues dans un ou dans chaque collecteur d’admission d’air 12, en particulier au voisinage d’une ou de chaque extrémité longitudinale du ou de chaque collecteur d’admission d’air.
Ici, cependant, les moyens de propulsion d’air sont déportés à distance des tubes de ventilation 8, à l’extérieur des collecteurs d’admission d’air 12 à travers lesquels les moyens de propulsion d’air alimentent en flux d’air les tubes de ventilation 8. La ou chaque turbomachine formant les moyens de propulsions d’air peut ne pas être directement adjacente aux collecteurs d’admission d’air 12. Au contraire, il peut être avantageux de pouvoir déporter la ou les turbomachines à distance des tubes de ventilation 8, par l’intermédiaire notamment des collecteurs d’admission 12 et, éventuellement, d’un circuit aéraulique approprié mettant en communication de fluide la ou les ports 13 du ou des collecteurs d’air 12 à une ou plusieurs turbomachines.
Chaque collecteur d’admission d’air 12 peut par exemple être tubulaire. Dans l’exemple de réalisation de la figure 2, les collecteurs d’admission d’air 12 s’étendent selon une même direction, qui est ici perpendiculaire à la direction d’allongement (ou direction longitudinale) des tubes caloporteurs 4 et de ventilation 8.
Comme on peut le voir sur la figure 1, le collecteur d’admission d’air 12 comprend une pluralité d’orifices d’éjection d’air réalisés chacun à une extrémité d’une portion tubulaire respective, chaque orifice d’éjection d’air étant relié à un unique tube de ventilation 8, et plus particulièrement à l’extrémité du tube de ventilation 8.
Avantageusement, chaque collecteur d’admission d’air 12 est dépourvu de toute autre ouverture que les orifices et le ou les ports 13 susmentionnés. Notamment, le collecteur 12 est de préférence dépourvu d’ouverture orientée en direction de l’échangeur de chaleur 1, qui permettrait dans le cas présent d’éjecter une partie du flux d’air parcourant le collecteur d’air 12, directement en direction de l’échangeur de chaleur 1, sans parcourir au moins une portion d’un tube de ventilation 8. Ainsi, tout le flux d’air créé par la ou les turbomachines parcourant le ou les collecteurs d’air 12, peut être réparti entre sensiblement tous les tubes de ventilation 8. Ceci permet également une répartition plus homogène de ce flux d’air.
Chaque tube de ventilation 8 a, selon l’exemple des figures 1 et 2, une pluralité d’ouvertures 16 de passage d’un flux d’air F2 traversant le tube 8. Les ouvertures 16 des tubes de ventilation 8 sont situées à l’extérieure des collecteurs d’air 12. Plus précisément, ici, les ouvertures 16 sont orientées sensiblement en direction de l’échangeur de chaleur 1, et plus précisément encore, sensiblement en direction des tubes caloporteurs 4, les fentes 16 étant par exemple disposées en vis-à-vis des tubes caloporteurs 4 ou des ailettes logées entre les tubes caloporteurs.
Chaque tube de ventilation 8 débouche dans un orifice distinct de chaque collecteur 12. Ainsi, chaque collecteur d’air 12 a autant d’orifices qu’il ne reçoit de tubes de ventilation 8, un tube de ventilation 8 étant reçu dans chacun des orifices du collecteur d’air 12. Ceci permet une distribution plus homogène du flux d’air traversant chaque collecteur d’air 12, dans les différents tubes de ventilation 8.
Par ailleurs, le ou les collecteurs d’air 12 et les tubes de ventilation 8 sont ici configurés de sorte qu’un flux d’air traversant le ou les collecteurs d’air 12 soit réparti entre les différents tubes de ventilation 8, parcoure les différents tubes de ventilation 8 et soit éjecté à travers les ouvertures 16. Ainsi, les ouvertures 16 étant disposées en regard de l’échangeur de chaleur 1, un flux d’air F2 est éjecté par les ouvertures 16, et traverse l’échangeur de chaleur 1.
Il est à noter toutefois que le flux d’air Fl traversant l’échangeur de chaleur 1 peut être sensiblement différent du flux d’air F2 éjecté par les ouvertures. Notamment, le flux d’air Fl peut comporter, en plus du flux d’air F2, un flux d’air ambiant créé par le mouvement du véhicule automobile en marche.
Dans le premier exemple illustré aux figures 1 et 2, et comme on le voit plus particulièrement à la figure 2, hormis à leurs extrémités formant entrée d’admission d’air, qui ont une section transversale sensiblement circulaire, les tubes de ventilation 8 ont une section transversale sensiblement oblongue, interrompue par les ouvertures 16.
Le choix de cette forme permet une fabrication aisée des tubes de ventilation 8 et confère une bonne tenue mécanique aux tubes de ventilation 8. Notamment, de tels tubes de ventilation 8 peuvent être obtenus par pliage d’une feuille d’aluminium par exemple, mais aussi par moulage, surmoulage, ou encore par impression en trois dimensions métallique ou plastique.
Plus précisément, dans le premier exemple représenté aux figures 1 et 2, la section transversale des tubes de ventilation 8 a une forme sensiblement elliptique dont le petit axe correspond à la hauteur des tubes de ventilation 8 et le grand axe à la largeur des tubes de ventilation 8 (les termes hauteur et largeur devant s’entendre par rapport à l’orientation de la figure 3). Par exemple, le petit axe h de l’ellipse est d’environ 11 mm.
Pour augmenter le flux d’air F2 éjecté vers l’échangeur de chaleur 1 à travers les ouvertures 16, les ouvertures 16 sont constituées par des fentes pratiquées dans la paroi 17 du tube de ventilation 8, ces fentes 16 s’étendant selon la direction d’allongement du tube de ventilation 8. Cette forme en fente permet de constituer un passage d’air de grandes dimensions, tout en maintenant une tenue mécanique satisfaisante des tubes de ventilation 8. Ainsi, pour obtenir un passage d’air le plus grand possible, les ouvertures s’étendent sur une grande partie de la longueur du tube de ventilation 8, de préférence sur une longueur totale correspondant à au moins 90% de la longueur du tube de ventilation 8.
Les ouvertures 16 sont ici délimitées par des lèvres de guidage 18 faisant saillie à partir de la paroi 17 du tube de ventilation 8.
Du fait qu’elles font saillie à partir de la paroi 17 de chaque tube de ventilation 8, les lèvres de guidage 18 permettent de guider l’air éjecté par l’ouverture 16 depuis l’intérieur du tube de ventilation 8 en direction de l’échangeur de chaleur 1.
Les lèvres de guidage 18 sont de préférence planes et sensiblement parallèles. Par exemple, elles sont espacées l’une de l’autre d’une distance d’environ 5 mm et ont une largeur (le terme largeur devant être considéré au vu de l’orientation de la figure 2), comprise entre 2 et 5 mm. Les lèvres de guidage 18 s’étendent avantageusement sur toute la longueur de chaque ouverture 16.
Les lèvres de guidage 18 sont de préférence venues de matière avec le tube de ventilation 8. Les lèvres de guidage 18 sont par exemple obtenues par pliage de la paroi du tube de ventilation 8.
Par ailleurs, les ouvertures 16 sont également délimitées, dans le sens de la longueur des tubes de ventilation 8, par des éléments de renfort 20 des tubes de ventilation 8. Les éléments de renfort 20 permettent de maintenir constante la largeur des ouvertures 16. Ici, ceci est réalisé du fait que les éléments de renforts s’étendant entre les deux lèvres de guidage 18, s’étendent de part et d’autre de chaque ouverture 16. Les éléments de renforts 20 s’étendent de préférence dans un plan sensiblement normal à la direction d’allongement des tubes de ventilation 8, ceci afin de maintenir la plus grande possible, la section des ouvertures 16 permettant le passage du flux d’air F2. Les éléments de renforts 20 sont avantageusement répartis régulièrement sur la longueur des tubes de ventilation 8. Dans l’exemple illustré aux figures 1 et 2, chaque tube de ventilation 8 comporte sept éléments de renfort 20. Bien entendu, ce nombre n’est nullement limitatif.
Le dispositif de ventilation 2 peut être muni de moyens adaptés pour sélectivement interrompre une communication de fluide entre au moins certaines ouvertures d’éjection 16 des tubes de ventilation 8 et le ou les dispositifs d’éjection d’air alimentant les tubes de ventilation 8 en flux d’air. De tels moyens permettent notamment d’éjecter ou non un flux d’air à travers certaines ouvertures d’éjection 16, par exemple en fonction de leur position. On peut ainsi adapter le flux d’air éjecté par le dispositif de ventilation 2 et, par la même, le flux d’air Fl traversant l’échangeur de chaleur. Par exemple, encore, on peut produire un flux d’air Fl uniquement en regard de certains éléments à refroidir. Cela peut être plus particulièrement intéressant lorsque le dispositif de ventilation 2 est associé à différents échangeurs de chaleurs et/ou différents éléments à refroidir, disposé dans des zones définies en regard du dispositif de ventilation 2. Par « zones définies », on entend ici des zones qui peuvent avantageusement être distinctes, sans chevauchement.
Les conduits 8 peuvent également être montés pivotables autour d’un axe longitudinal respectif pour pouvoir être pivotés entre deux positions distinctes :
Une première position correspondant à une position effective, dans laquelle les ouvertures 16 sont orientées vers l’échangeur de chaleur 1 ; et
Une deuxième position, pivotées, dans laquelle les conduits 8, de forme oblongue, limitent voire empêchent le passage d’air entre eux.
Les figures 3 à 5 illustrent une première variante du dispositif de ventilation 2 et, plus précisément, des tubes de ventilation 8 de ce dispositif de ventilation 2.
Dans ce qui suit, les tubes de ventilation 8 sont appelés tubes aérodynamiques 8. On peut noter ici que la forme des tubes de ventilation 8 est a priori indépendante de la configuration des collecteurs d’admission d’air et/ou de la forme des moyens adaptés pour sélectivement interrompre une communication de fluide entre au moins certaines ouvertures d’éjection et ledit dispositif de propulsion d’air.
Selon l’exemple des figures 3 à 5, un tube aérodynamique 8 présente sur au moins une portion, de préférence sur sensiblement toute sa longueur, une section transversale telle qu’illustrée avec un bord d’attaque 37, un bord de fuite 38 opposé au bord d’attaque 37 et, ici, disposé en regard des tubes caloporteurs 4, et un premier et un deuxième profils 42, 44, s’étendant chacun entre le bord d’attaque 37 et le bord de fuite 38. Le bord d’attaque 37 est par exemple défini comme le point à l’avant de la section du tube aérodynamique 8 où le rayon de courbure de la section est minimal. L’avant de la section du tube aérodynamique 8 peut quant à lui être défini comme la portion de la section du tube aérodynamique 8 qui est opposée - c'est-à-dire qui n’est pas en vis-à-vis - de l’échangeur de chaleur 1. De même, le bord de fuite 38 peut être défini comme le point à l’arrière de la section du tube aérodynamique 8 où le rayon de courbure de la section est minimal. L’arrière de la section du tube aérodynamique 8 peut être défini par exemple comme la portion de la section du tube aérodynamique 8 qui est en vis-à-vis de l’échangeur de chaleur 1.
La distance c entre le bord d’attaque 37 et le bord de fuite 38 est par exemple comprise entre 16 mm et 26 mm. Cette distance est ici mesurée selon une direction perpendiculaire à la direction d’alignement de la rangée de tubes de aérodynamiques 8 et à la direction longitudinale des tubes aérodynamiques 8
Sur l’exemple des figures 3 à 5, le bord d’attaque 37 est libre. Sur cette figure également, le bord d’attaque 37 est défini sur une portion parabolique de la section du tube aérodynamique 8.
Le tube aérodynamique 8 illustré sur les figures 3 à 5 comporte encore au moins une ouverture 40 pour éjecter un flux d’air traversant le tube aérodynamique 8, à l’extérieur du tube aérodynamique 8 et du collecteur d’admission d’air 12, notamment sensiblement en direction de l’échangeur de chaleur 1. L’ouverture ou chaque ouverture 40 est par exemple une fente dans une paroi externe 41 du tube aérodynamique 8, la ou les fentes s’étendant par exemple selon la direction d’allongement du tube aérodynamique 8 dans lequel elles sont réalisées. La longueur totale de l’ouverture 40 ou des ouvertures peut être supérieure à 90 % de la longueur du tube aérodynamique. Chaque ouverture 40 est distincte des extrémités du tube aérodynamique 8, par lesquelles le tube aérodynamique 8 débouche dans un collecteur d’air 12. Chaque ouverture 40 est par ailleurs à l’extérieur du collecteur d’admission d’air 12. La forme en fente permet de constituer un passage d’air de grandes dimensions en direction de l’échangeur de chaleur 1 sans trop réduire la résistance mécanique des tubes aérodynamiques 8.
Dans la suite on décrit uniquement une ouverture 40 étant entendu que chaque ouverture 40 du tube aérodynamique 8 peut être identique à l’ouverture 40 décrite.
L’ouverture 40 est par exemple disposée à proximité du bord d’attaque 37. Dans l’exemple de la figure 4, l’ouverture 40 est sur le premier profil 42. Dans cet exemple, le deuxième profil 44 est dépourvu d’ouverture 40. L’ouverture 40 dans le premier profil 42 est configurée de sorte que le flux d’air éjecté par l’ouverture 40, s’écoule le long d’au moins une partie du premier profil 42.
Les tubes aérodynamiques 8 du dispositif de ventilation 2 peuvent être orientés alternativement avec le premier profil 42 ou le deuxième profil 44 orienté vers le haut. Ainsi, alternativement, deux tubes aérodynamiques 8 voisins sont tels que leurs premiers profils 42 sont en vis-à-vis ou, au contraire, leurs deuxièmes profils 44 sont en vis-à-vis. La distance entre deux tubes aérodynamiques 8 voisins dont les deuxièmes profils 44 sont en vis-à-vis est inférieure à la distance entre deux tubes aérodynamiques 8 voisins dont les premiers profils 42 sont en vis-à-vis. Le pas entre deux tubes aérodynamiques voisins ou la distance entre le centre de la section géométrique d’un premier tube aérodynamique 8 et le centre de la section géométrique d’un second tube aérodynamique 8, tels que le premier profil 42 du premier tube aérodynamique 8 soit en vis-à-vis du premier profil 42 du deuxième tube aérodynamique 8, mesurée selon la direction d’alignement des tubes aérodynamiques 8 est supérieure ou égale à 15 mm, de préférence supérieure ou égale à 20 mm, et/ou inférieure ou égale à 30 mm, de préférence inférieure ou égale à 25 mm.
Pour chaque paire de tubes aérodynamiques 8 dont les ouvertures 40 sont en vis-àvis, les flux d’air éjectés par ces ouvertures 40 créent ainsi un passage d’air 46 dans lequel une partie, dite air induit I, de l’air ambiant A est entraîné par aspiration.
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. Tirant parti de ce phénomène, il est possible, grâce à l’entraînement de l’air ambiant dans le passage d’air créé, d’obtenir un débit d’air envoyé vers les tubes caloporteurs identique à celui généré par un ventilateur à hélice tout en consommant moins d’énergie.
En effet, le flux d’air envoyé vers la rangée de tubes caloporteurs 4 est la somme du flux d’air éjecté par les fentes et de l’air induit. Ainsi, il est possible de mettre en œuvre une turbomachine de puissance réduite par rapport à un ventilateur à hélice classique, mis en œuvre généralement dans le cadre d’un tel module d’échange de chaleur.
Un premier profil 42 présentant une surface Coanda permet par ailleurs de ne pas avoir à orienter les ouvertures 40 directement en direction des tubes caloporteurs 4, et ainsi de limiter l’encombrement des tubes aérodynamiques 8. Il est ainsi possible de maintenir une section de passage plus importante entre les tubes aérodynamiques 8, ce qui favorise la formation d’un plus grand débit d’air induit.
L’ouverture 40 est, sur la figure 5, délimitée par des lèvres 40a, 40b. L’écartement e entre les lèvres 40a, 40b, qui définit la hauteur de l’ouverture 40, peut être supérieur ou égal à 0,3 mm, de préférence supérieur ou égal à 0,5 mm, de préférence encore supérieure ou égale à 0,7 mm et/ou inférieur à 2 mm, de préférence inférieur ou égal à 1,5 mm, de préférence encore inférieure à 0,9 mm, de manière plus préférée encore inférieure ou égale à 0,7 mm. La hauteur de la fente est la dimension de cette fente dans la direction perpendiculaire à sa longueur. Plus la hauteur de la fente 40 est faible, plus la vitesse du flux d’air éjecté par cette fente est grande. Une grande vitesse du flux d’air éjecté se traduit par une pression dynamique élevée. Cette pression dynamique est ensuite convertie en pression statique dans la zone de mélange du flux d’air éjecté par la fente 40 et du flux d’air induit. Cette pression statique permet de vaincre les pertes de charge dues à la présence de l’échangeur de chaleur en aval du dispositif de ventilation, afin d’assurer un flux d’air adapté à travers l’échangeur de chaleur. Ces pertes de charge dues à l’échangeur de chaleur varient notamment en fonction du pas des tubes caloporteurs et du pas des ailettes de l’échangeur de chaleur, ainsi qu’en fonction du nombre de module d’échange de chaleur qui peuvent être superposés dans l’échangeur de chaleur. Cependant, une hauteur de fente trop faible induit des pertes de charges élevées dans le dispositif de ventilation, ce qui implique d’utiliser un dispositif de propulsion d’air ou plusieurs surdimensionné(s). Ceci peut engendrer un surcoût et/ou créer un encombrement incompatible avec la place disponible au voisinage du module d’échange de chaleur dans le véhicule automobile.
La lèvre extérieure 40a est ici constituée de la prolongation de la paroi du tube aérodynamique 8 définissant le bord d’attaque 37. La lèvre intérieure 40b est constituée par une partie courbe 50 du premier profil 42. Une extrémité 51 de la lèvre interne 40b peut se prolonger, comme illustré à la figure 5, en direction du deuxième profil 44, audelà d’un plan L normal à l’extrémité libre de la lèvre externe 40a. En d’autres termes, l’extrémité 51 de la lèvre interne 40b peut se prolonger, en direction du bord d’attaque 37, au-delà du plan L normal à l’extrémité libre de la lèvre extérieure 40a. L’extrémité 51 peut alors contribuer à diriger le flux d’air circulant dans le tube aérodynamique 8 vers l’ouverture 40.
L’ouverture 40 du tube aérodynamique 8 peut être configurée de sorte qu’un flux d’air circulant dans ce tube aérodynamique 8 soit éjecté par cette ouverture 40, en s’écoulant le long du premier profil 42 sensiblement jusqu’au bord de fuite 38 du tube aérodynamique 8. L’écoulement du flux d’air le long du premier profil 42 peut résulter de reffet Coanda. On rappelle que l’effet Coanda est un phénomène 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, voire à s’y accrocher.
Pour ce faire, ici, la distance maximale h entre le premier 42 et le deuxième 44 profils, mesurée selon une direction d’alignement des tubes aérodynamiques 8, est en aval de l’ouverture 40. La distance maximale h peut être supérieure à 10 mm, de préférence supérieure à 11 mm et/ou inférieure à 20 mm, de préférence inférieure à 15 mm. Ici, à titre d’exemple, la distance maximale h est sensiblement égale à 11,5 mm. Une hauteur h trop faible peut engendrer d’importantes pertes de charge dans le tube aérodynamique 8 ce qui pourrait obliger à mettre en œuvre une turbomachine plus puissante et donc plus volumineuse. Pour une même valeur de la distance entre les tubes aérodynamiques 8, mesurée selon la direction d’alignement des tubes aérodynamiques, une hauteur h trop grande limite la section de passage entre les tubes aérodynamiques pour le flux d’air induit. Le flux d’air total dirigé vers l’échangeur de chaleur est alors également réduit.
Le premier profil 42 comporte ici une partie bombée 50 dont le sommet définit le point du premier profil 42 correspondant à la distance maximale h. La partie bombée 50 peut être disposée en aval de l’ouverture 40 dans le sens d’éjection du flux d’air. Notamment, la partie bombée 50 peut être contiguë à la lèvre interne 40b délimitant l’ouverture 40.
En aval de la partie bombée 50 dans le sens d’éjection dudit flux d’air par l’ouverture 40, le premier profil 42 du tube aérodynamique 8 de l’exemple de la figure 5 comporte une première partie 52 sensiblement rectiligne. Le deuxième profil 44 comporte, dans l’exemple illustré à la figure 5, une partie sensiblement rectiligne 48, s’étendant de préférence sur une majorité de la longueur du deuxième profil 44. Dans l’exemple de la figure 5, la longueur 1 de la première partie rectiligne 52, mesurée selon une direction perpendiculaire à la direction longitudinale du tube aérodynamique 8 et à la direction d’alignement de la rangée de tubes aérodynamiques, peut être supérieure ou égale à 30 mm, de préférence supérieure ou égale à 40 mm, et/ou inférieur ou égale à 50 mm. Une longueur relativement grande de cette première partie rectiligne est souhaitée notamment pour assurer le guidage du flux d’air éjecté de l’ouverture 40, ce qui permet d’assurer une plus grande aspiration d’air. La longueur de cette première partie rectiligne est cependant limitée du fait de l’encombrement correspondant du dispositif de ventilation et de ses conséquences sur le packaging du dispositif de ventilation ou du module d’échange de chaleur.
Dans ce cas, la première partie rectiligne 52 du premier profil 42 et la partie rectiligne 48 du deuxième profil 44 peuvent former un angle Θ non plat. L’angle Θ ainsi formé peut notamment être supérieur ou égale 5°, et/ou inférieur ou égal 20°, de préférence encore sensiblement égal à 10°. Cet angle de la première partie rectiligne 52 par rapport à la partie rectiligne 48 du deuxième profil 44 permet d’accentuer la détente du flux d’air éjecté par l’ouverture 40 et subissant l’effet Coanda le forçant à suivre le premier profil 42, cette détente accentuée permettant d’accroître le flux d’air induit. Un angle Θ trop grand risque cependant d’empêcher la réalisation de l’effet Coanda, de sorte que le flux d’air éjecté par l’ouverture 40 risque de ne pas suivre le premier profil 42 et, dès lors, de ne pas être orienté correctement en direction de l’échangeur de chaleur 2.
Le premier profil 42 peut comporter, comme illustré à la figure 5, une deuxième partie rectiligne 38a, en aval de la première partie rectiligne 52, dans le sens d’éjection du flux d’air, la deuxième partie rectiligne 38a s’étendant sensiblement parallèlement à la partie rectiligne 48 du deuxième profil 44. Le premier profil 42 peut également comporter une troisième partie rectiligne 54, en aval de la deuxième partie rectiligne 38a du premier profil 42. La troisième partie rectiligne 54 peut former un angle non plat avec la partie rectiligne 48 du deuxième profil 44. La troisième partie rectiligne 54 peut s’étendre, comme illustré, sensiblement jusqu’à un bord arrondi reliant la troisième partie rectiligne 54 du premier profil 42 et le partie rectiligne 48 du deuxième profil 44. Le bord arrondi peut définir le bord de fuite 38 de la section transversale du tube aérodynamique 8.
La partie rectiligne 48 du deuxième profil 44 s’étend dans l’exemple de la figure 5 sur la majorité de la longueur c de la section transversale. Cette longueur c est mesurée selon une direction perpendiculaire à la direction longitudinale des tubes aérodynamiques 8 et à la direction d’alignement de la rangée des tubes aérodynamiques 8. Cette direction correspond, dans l’exemple de la figure 4, sensiblement à la direction de l’écoulement du flux d’air induit. Dans ce premier exemple de réalisation, la longueur c de la section transversale (ou largeur du tube aérodynamique 8) peut être supérieure ou égale à 50 mm et/ou inférieure ou égale à 70 mm, de préférence sensiblement égale à mm. En effet, les inventeurs ont constaté qu’une longueur relativement grande de la section transversale du tube aérodynamique permet de guider de manière plus efficace le flux d’air éjecté par l’ouverture 40 et le flux d’air induit, qui se mélange à ce flux d’air éjecté. Cependant, une longueur trop importante de la section transversale du tube aérodynamique 8 pose de problème de packaging du dispositif de ventilation 2. En particulier, l’encombrement du module d’échange de chaleur peut alors être trop important par rapport à la place qui est disponible dans le véhicule automobile dans lequel il est destiné à être monté. Le packaging du module d’échange de chaleur ou du dispositif de ventilation peut également être problématique dans ce cas.
Par ailleurs, comme illustré sur les figures 4 et 5, la deuxième partie rectiligne 38a du premier profil 42 et la portion 38b de la partie rectiligne 48 du deuxième profil 44 qui lui fait face, sont parallèles. Par exemple, la distance f entre cette deuxième partie rectiligne 38a et la portion 38b de la partie rectiligne 48 du deuxième profil 44 peut être supérieure ou égale à 2 mm et/ou inférieure ou égale à 10 mm, de préférence inférieure ou égale à 5 mm.
La figure 5 illustre encore que la section transversale (ou section géométrique) du tube aérodynamique 8 délimite une section de passage S pour le flux d’air traversant le tube aérodynamique 8. Cette section de passage S est ici définie par les parois du tube aérodynamique 8 et par le segment s’étendant selon la direction d’alignement des tubes aérodynamiques 8 entre le deuxième profil 44 et le bout de l’extrémité 51 de la lèvre interne 40b. Cette section de passage peut avoir une aire supérieure ou égale à 150 mm2, de préférence supérieure ou égale à 200 mm2, et/ou inférieure ou égale à 700 mm2, de préférence inférieure ou égale à 650 mm2. Une section de passage du flux d’air dans le tube aérodynamique 8 permet de limiter les pertes de charge qui auraient pour conséquence de devoir surdimensionner la turbomachine mise en œuvre pour obtenir un débit d’air éjecté par l’ouverture 40 souhaité. Cependant, une section de passage importante induit un encombrement important du tube aérodynamique 8. Ainsi, à pas fixe des tubes aérodynamiques, une section de passage plus grande risque de nuire à la section de passage du flux d’air induit entre les tubes aérodynamiques 8, ne permettant pas, ainsi, d’obtenir un débit total d’air satisfaisant, dirigé vers les tubes caloporteurs 4.
De manière à obstruer le moins possible l’écoulement de l’air vers les tubes caloporteurs 4 et les ailettes, le dispositif de ventilation 2 muni de tels tubes aérodynamiques 8 est avantageusement disposé de façon que chaque tube aérodynamique 8 soit en vis-à-vis de la face frontale 4f reliant les première 4a et seconde
4b parois planes d’un tube caloporteur 4 correspondant. Plus particulièrement, le bord de fuite 38 de chaque tube aérodynamique 8 est compris dans le volume délimité par les première et seconde parois planes longitudinales 4a, 4b du tube caloporteur 4 correspondant.
De préférence, la deuxième partie rectiligne 38a du premier profil et la partie rectiligne 48 du deuxième profil 44 sont contenues respectivement dans un même plan que la première paroi plane longitudinale 4a et la seconde paroi plane longitudinale 4b du tube caloporteur 4 correspondant.
En particulier, la distance f séparant la deuxième partie rectiligne 38a du premier profil 42 et la portion 38b de la partie rectiligne 48 du deuxième profil 44 qui lui fait face, est sensiblement égale à la distance séparant la première paroi longitudinale 4a et la seconde paroi longitudinale 4b du tube caloporteur 4 en vis-à-vis duquel le tube aérodynamique 8 est disposé. Par exemple, cette distance f est supérieure ou égale à 2 mm et/ou inférieure ou égale à 10 mm, de préférence inférieure ou égale à 5 mm.
Dans d’autres modes de réalisation, la distance f séparant la deuxième partie rectiligne 38a du premier profil 42 et la portion 38b de la partie rectiligne 48 du deuxième profil 44, qui lui fait face, peut toutefois être inférieure à la distance séparant la première paroi longitudinale et la seconde paroi longitudinale du tube caloporteur en vis-à-vis duquel le tube aérodynamique 8 est disposé.
Deux tubes caloporteurs 4 peuvent être contenus dans le volume délimité par le passage d’air défini par deux tubes aérodynamiques 8 voisins. On peut toutefois envisager qu’un seul tube caloporteur 4, ou encore trois ou quatre tubes caloporteurs 4 soient contenus dans ce volume. À l’inverse, on peut envisager qu’un tube aérodynamique 8 soit disposé en vis-à-vis de chaque tube caloporteur 4.
Dans les exemples des figures 6, 7 et 8, les conduits aérodynamiques 8 sont sensiblement rectilignes, parallèles entre eux et alignés de manière à former une rangée de tubes aérodynamiques 8. Cependant, les premier et deuxième profils 42, 44 de chaque tube aérodynamique 8 sont, selon ces exemples, symétriques par rapport à un plan C-C, ou plan de corde, passant par le bord d’attaque 37 et le bord de fuite 38 de chaque tube aérodynamique 8.
Comme les premier et deuxième profils 42, 44 sont symétriques, chacun de ces profils 42, 44 est muni d’une ouverture 40. Ainsi, au moins une première ouverture 40 est réalisée sur le premier profil 42, qui est configurée pour qu’un flux d’air sortant de la première ouverture 42 s’écoule le long d’au moins une partie du premier profil 42. De même, au moins une deuxième ouverture 40 est présente sur le deuxième profil 44, qui est configurée pour qu’un flux d’air sortant de la deuxième ouverture 40 s’écoule le long d’au moins une partie du deuxième profil 44. Comme pour l’exemple de la figure 4, ceci peut être réalisé ici en mettant en œuvre l’effet Coanda.
Pour les mêmes raisons que celles données pour l’exemple des figures 3 à 6, la distance c entre le bord d’attaque 37 et le bord de fuite 38 peut également, dans ces exemples, être supérieure ou égale à 50 mm et/ou inférieure ou égale à 80 mm. Notamment la longueur c peut être égale à 60 mm.
Les ouvertures 40 sont analogues à celles de l’exemple de la figure 5. Notamment, la distance e séparant les lèvres interne 40b et externe 40a de chaque ouverture 40 peut être supérieure ou égale à 0,3 mm, de préférence supérieure ou égale à 0,5 mm, de préférence encore supérieure ou égale à 0,7 mm, et/ou inférieure ou égale à 2 mm, de préférence inférieure ou égale à 1,5 mm, de préférence encore inférieure ou égale à 0,9 mm et de manière préférée encore inférieure ou égale à 0,7 mm.
Le fait que les profils 42, 44 soient symétriques par rapport au plan de corde C-C passant par le bord d’attaque 37 et le bord de fuite 38 du tube aérodynamique 8 permet de limiter l’obstruction au flux d’air entre le dispositif de ventilation 2 et les tubes caloporteurs 4, tout en créant davantage de passages d’air dans le volume disponible devant les tubes caloporteurs 4.
Autrement dit, contrairement à l’exemple de réalisation de la figure 5, un passage d’air entraînant l’air ambiant est créé entre chaque paire de tubes aérodynamiques 8 voisins, réalisés selon l’un des figure 6 à 8.
Le pas entre deux tubes aérodynamiques 8 voisins peut, dans ce cas, être supérieure ou égale à 15 mm, de préférence supérieure ou égale à 20 mm, de préférence encore supérieure ou égale à 23 mm et/ou inférieure ou égale à 30 mm, de préférence inférieure ou égale à 25 mm, de préférence encore inférieure ou égale à 27 mm. En effet, si le pas entre les tubes aérodynamiques 8 est plus faible, le débit d’air induit s’en trouve limité par une section de passage entre les tubes aérodynamiques faibles. Au contraire, si le pas est trop grand, le flux d’air éjecté ne permet pas de créer un flux d’air induit sur tout le pas entre les tubes aérodynamiques voisins.
Le pas entre deux tubes aérodynamiques 8 voisins peut notamment être défini comme la distance entre le centre de la section transversale de deux tubes aérodynamiques 8 voisins ou, plus généralement, comme la distance entre un point de référence sur un premier tube aérodynamique 8 et le point correspondant au point de référence, sur le tube aérodynamique 8 le plus proche. Le point de référence peut notamment être l’un parmi le bord d’attaque 37, le bord de fuite 38 ou le sommet de la partie bombée 50.
La distance entre les tubes aérodynamiques 8 et les tubes caloporteurs 4 peut notamment être choisie supérieure ou égale à 5 mm, de préférence supérieure ou égale à 40 mm, et/ou inférieure ou égale à 150 mm, de préférence inférieure ou égale à 100 mm. En effet, le pic de vitesse du profil de vitesse de l’air au voisinage du profil, tend à se réduire en s’écartant de l’ouverture 40 dans le tube aérodynamique. Une absence de pic traduit un mélange homogène du flux d’air éjecté par l’ouverture 40 et du flux d’air induit. H est préférable qu’un tel mélange homogène soit réalisé avant que le flux d’air n’arrive sur les tubes aérodynamiques. En effet, un flux d’air incident sur les tubes caloporteurs, hétérogène, ne permet pas un refroidissement optimal des tubes caloporteurs et induit des pertes de charges plus importantes. Cependant, la distance entre les tubes aérodynamiques et les tubes caloporteurs est de préférence contenue pour limiter l’encombrement du module de refroidissement.
Dans l’exemple illustré à la figure 6, les premier et deuxième profils 42, 44 du tube aérodynamique 8 convergent vers le bord de fuite 38 de façon que la distance séparant les premier et deuxième profils 42, 44 diminue strictement en direction du bord de fuite 38 à partir d’un point de ces premier et deuxième profils 42, 44 correspondant à la distance maximale h entre ces deux profils, ces points des premier et deuxième profils 42, 44 étant en aval des ouverture 40 dans le sens d’écoulement du flux d’air éjecté par l’ouverture 40. De préférence, les premier et deuxième profils 42, 44 forment chacun un angle compris entre 5 et 10° avec la corde C-C de symétrie de la section transversale du tube aérodynamique 8.
De ce fait, contrairement à l’exemple de la figure 5, le profil aérodynamique de la figure 6 ne comprend pas une portion délimitée par des première et deuxième parois planes opposées parallèles. Ceci présente l’avantage de limiter la traînée le long du profil aérodynamique du tube aérodynamique 8.
Par exemple, la distance maximale h entre le premier profil 42 et le deuxième profil 44 peut être supérieure ou égale à 10 mm et/ou inférieure ou égale à 30 mm. Notamment cette distance maximale h peut être égale à 11,5 mm.
Dans l’exemple illustré à la figure 7, le bord de fuite 38 est formé par le sommet joignant deux portions rectilignes 60 symétriques du premier profil 42 et du deuxième profil 44 de chaque tube aérodynamique 8. Selon la variante de la figure 7, le bord de fuite 38 est le point de la section transversale du tube aérodynamique 8 situé le plus proche de l’échangeur de chaleur. En d’autres termes, l’angle a formé par les deux portions rectilignes 60 est inférieur à 180°, notamment inférieur à 90 °.
Au contraire, dans la variante de la figure 8, le bord de fuite 38 est disposé entre les deux portions rectilignes 38a, 38b des premier et deuxième profils 42, 44. En d’autres termes, l’angle a formé par les portions rectilignes 60 est ici supérieur à 90 °, notamment supérieur à 180 °.
La figure 9 illustre une première variante 100 du module d’échange de chaleur 10 illustré à la figure 1.
Selon cette première variante 100, les tubes de ventilation 8 sont du type décrit en regard de la figure 6. Il est toutefois entendu que d’autres formes de tubes de ventilation ou aérodynamiques 8 peuvent être mis en œuvre dans le cadre du module d’échange de chaleur 100, notamment ceux décrits précédemment.
Ici, les tubes aérodynamiques 8 sont disposés de telle sorte que le bord d’attaque 37 de tous les conduits 8 sont compris dans un même plan. Cependant, les tubes aérodynamiques ne sont pas disposés de manière parallèle, en ce sens que certains 8i ont une position angulaire, autour de leur axe longitudinal, différente d’autres tubes aérodynamiques 82. Toutefois, les extrémités longitudinales des tubes aérodynamiques 8 s’étendent sensiblement dans un même plan. Autrement dit encore, les tubes aérodynamiques 8 ne sont pas pivotés les uns par rapport aux autres, autour d’un axe sensiblement vertical sur la figure 9, correspondant à la direction d’alignement des tubes aérodynamiques 8.
Ici, plus précisément, les tubes aérodynamiques 81, situés dans la moitié haute, sur la figure 9, du dispositif de ventilation 2, sont disposés sensiblement comme décrit en regard de la figure 6. En particulier, la corde C-C de ces tubes aérodynamiques 8 est orientée perpendiculairement à la direction d’alignement de ces conduits aérodynamiques 81. Ainsi, la corde C-C de ces tubes aérodynamiques 8 est sensiblement horizontale sur la figure 10. Ainsi, rorientation des ouvertures 40 de ces tubes aérodynamiques en direction de l’échangeur de chaleur 1, est différente de l’orientation des ouvertures 40 des conduits aérodynamiques 82.
Au contraire, la corde C-C des tubes aérodynamiques 82 situés dans la moitié basse, sur la figure 9, du dispositif de ventilation est inclinée par rapport à la direction d’alignement des tubes aérodynamiques d’un angle non droit. En d’autres termes, la corde C-C de ces tubes aérodynamiques 82 est inclinée par rapport à l’horizontale.
Ceci est particulièrement intéressant sur l’exemple de la figure 9 du fait que la hauteur du dispositif de ventilation 2, mesurée selon la direction d’alignement des tubes aérodynamiques 8, est supérieure à la hauteur de l’échangeur de chaleur. Aussi, en plaçant l’extrémité supérieure du dispositif de ventilation 2 sensiblement en vis-à-vis de l’extrémité supérieure de l’échangeur de chaleur 1, les conduits aérodynamiques 82 situés les plus près de l’extrémité inférieure du dispositif de ventilation 2 ne sont pas en vis-à-vis de l’échangeur de chaleur. Pour limiter les pertes de flux d’air émis par le dispositif de ventilation 2, m ais aussi pour avoir une section de passage plus importante afin de limiter la perte de charge, il est intéressant d’orienter les tubes aérodynamiques 82 de la moitié inférieure du dispositif de ventilation de telle sorte que le flux d’air qu’ils éjectent convergent avec le flux d’air éjecté par les tubes aérodynamiques 81 de la moitié supérieure du dispositif de ventilation 2. Ceci est obtenu en orientant la corde C-C de ces tubes aérodynamiques 82 de la moitié inférieure de telle manière que cette corde C-C s’étende de biais par rapport à l’horizontale.
Selon une deuxième variante 200, illustrés à la figure 10, les tubes de ventilation 8 sont également du type décrit en regard de la figure 6. Il est toutefois entendu que d’autres formes de tubes de ventilation ou aérodynamiques 8 peuvent être mis en œuvre dans le cadre du module d’échange de chaleur 200, notamment ceux décrits précédemment.
Ici encore, les tubes aérodynamiques 8 sont disposés de telle sorte que le bord d’attaque 37 de tous les conduits 8 sont compris dans un même plan. Cependant, les tubes aérodynamiques ne sont pas disposés de manière parallèle, en ce sens que certains 8a, 8c ont une position angulaire, autour de leur axe longitudinal, différente d’autres tubes aérodynamiques 8b.
Plus précisément, les tubes aérodynamiques 8b, situés au centre, sur la figure 10, du dispositif de ventilation 2, sont disposés sensiblement comme décrit en regard de la figure 6. En particulier, la corde C-C de ces tubes aérodynamiques 8 est orientée perpendiculairement à la direction d’alignement de ces conduits aérodynamiques 8b. Ainsi, la corde C-C de ces tubes aérodynamiques 8 est sensiblement horizontale.
Au contraire, la corde C-C des tubes aérodynamiques 8a, 8c situés au voisinage de l’une ou de l’autre des extrémités du dispositif de ventilation 2 est inclinée par rapport à la direction d’alignement des tubes aérodynamiques d’un angle non droit. En d’autres termes, la corde C-C de ces tubes aérodynamiques 8a, 8c est inclinée par rapport à l’horizontale. Ainsi, l’orientation des ouvertures 40 de ces tubes aérodynamiques 8b est différente de l’orientation des ouvertures 40 des conduits aérodynamiques 8a, 8c.
Dans l’exemple illustré, les tubes aérodynamiques 8a, 8c sont disposés de telle sorte que le flux d’air qu’ils éjectent convergent, en direction de l’échangeur de chaleur 1, vers le flux d’air éjecté par les tubes aérodynamiques 8b disposés au centre du dispositif de ventilation 2.
Comme pour l’exemple de la figure 9, ceci est particulièrement intéressant sur l’exemple de la figure 10 du fait que la hauteur du dispositif de ventilation 2, mesurée selon la direction d’alignement des tubes aérodynamiques 8, est supérieure à la hauteur de l’échangeur de chaleur 1. Aussi, en plaçant le centre du dispositif de ventilation 2 sensiblement en face du centre de l’échangeur de chaleur 1, les conduits aérodynamiques 8a, 8c situés les plus près des extrémités inférieure et supérieure du dispositif de ventilation 2 ne sont pas en vis-à-vis de l’échangeur de chaleur 1. Pour limiter les pertes de flux d’air émis par le dispositif de ventilation 2, mais aussi pour avoir une section de passage plus importante afin de limiter la perte de charge, il est intéressant d’orienter ces tubes aérodynamiques 8a, 8c situés au voisinage des extrémités du dispositif de ventilation 2, de telle sorte que le flux d’air qu’ils éjectent convergent avec le flux d’air éjecté par les tubes aérodynamiques 8b situés sensiblement au centre du dispositif de ventilation 2. Ceci est obtenu en orientant la corde C-C de ces tubes aérodynamiques 8a, 8c de telle manière que cette corde C-C s’étende de biais par rapport à l’horizontale.
Il peut également être noté que dans l’exemple de la figure 10, les dispositifs de propulsion d’air 202 sont reçus au pied du collecteur d’admission d’air 12. Ceci est également envisageable dans le cadre du module d’échange de chaleur 100 de la figure
9.
L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation présentés et d'autres modes de réalisation apparaîtront clairement à l'homme du métier. Notamment, les différents exemples peuvent être combinés, tant qu’ils ne sont pas contradictoires.
REVENDICATIONS
Claims (9)
1. Dispositif de ventilation (2) destiné à générer un flux d’air (Fl) en direction d’un échangeur de chaleur (1) de véhicule automobile, le dispositif de ventilation (2) comprenant :
- une pluralité de 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), chaque conduit (8) ayant au moins une ouverture (40 ; 16) de passage d’un flux d’air (F2) traversant ledit conduit (8), l’ouverture (40 ; 16) étant distincte des extrémités du conduit (8) correspondant, l’ouverture (40 ; 16) étant située à l’extérieur du au moins un collecteur d’air (12), au moins deux conduits (8i, 82 ; 8a, 8b, 8c) étant disposés de telle sorte que leurs ouvertures (40 ; 16) soient orientées selon des angles différents en direction de l’échangeur de chaleur (1).
2. Dispositif de ventilation (2) selon la revendication 1, dans lequel les conduits (8) sont sensiblement rectilignes et alignés de manière à former une rangée de conduits (8).
3. Dispositif de ventilation (2) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la pluralité de conduits (8) comporte au moins un premier groupe de conduits (81), de préférence voisins, disposés parallèlement entre eux et au moins un deuxième groupe de conduits (82), de préférence voisins, disposés parallèlement entre eux, les conduits (81) du premier groupe de conduits étant disposés de biais par rapport aux conduits (82) du deuxième groupe de conduits.
4. Dispositif de ventilation selon la revendication 3, dans lequel les conduits (81) du au moins un premier groupe de conduits sont orienté de telle sorte que le flux d’air éjecté par lesdits conduits (81) du au moins un premier groupe de conduits et le flux d’air émis par les conduits (82) dudit au moins un deuxième groupe de conduits convergent.
5. Dispositif de ventilation (2) selon l’une des revendications 1 à 4 en combinaison avec la revendication 2, comportant au moins un premier ensemble de conduits (8a, 8c) au voisinage d’une extrémité de ladite rangée de conduits (8), orientés de biais par rapport à au moins un deuxième ensemble de conduits (8b) situé au centre de ladite rangée de conduits (8), de telle sorte que le flux d’air éjecté par lesdits conduits (8a, 8c) du premier ensemble de conduits et le flux d’air éjecté par lesdits conduits (8b) du au moins un deuxième ensemble de conduits convergent.
6. Dispositif de ventilation (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins certains des conduits (8) sont pivotables autour d’un axe longitudinal respectif.
7. Module de refroidissement (10) pour véhicule automobile comprenant au moins un échangeur de chaleur (1), avec plusieurs conduits, dits conduits caloporteurs (4), dans lequel un fluide est destiné à circuler, et un dispositif de ventilation (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, adapté à générer un flux d’air (Fl) à travers l’échangeur de chaleur, le flux d’air généré entrant en contact avec au moins une partie des conduits caloporteurs (4).
8. Module de refroidissement (10) selon la revendication 7, la revendication 2 s’appliquant, dans lequel les conduits caloporteurs (4) forment une rangée et dans laquelle la rangée de conduits caloporteurs est moins haute que la rangée de conduits (8) du dispositif de ventilation (2).
9. Module de refroidissement (10) selon la revendication 7, la revendication 2 s’appliquant, dans lequel les conduits caloporteurs (4) forment une rangée et dans laquelle la rangée de conduits caloporteurs est plus haute que la rangée de conduits (8) du dispositif de ventilation (2).
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