FR3082885A1 - 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 (1) 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), l'ensemble des tubes délimitant une grille dite de soufflage, les tubes (3) étant espacés dans la grille de soufflage de sorte à définir au moins deux concentrations différentes de tubes (C1, C2).

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.
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, l’ensemble des tubes délimitant une grille dite de soufflage, les tubes étant espacés dans la grille de soufflage de sorte à définir au moins deux concentrations différentes de tubes.
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, la concentration variable des tubes permet d’adapter le dispositif de ventilation à différents échangeurs de chaleur et à différents besoins en puissance aéraulique, ce qui s’avère particulièrement avantageux pour un véhicule électrique.
Selon une autre caractéristique de l’invention, les tubes forment au moins une rangée comprenant une première partie de tubes et une deuxième partie de tubes, les tubes de la première partie de tubes étant répartis selon une première concentration de tubes et les tubes de la deuxième partie de tubes étant répartis selon la deuxième concentration de tubes.
Selon une autre caractéristique de l’invention, les tubes de ladite au moins une rangée s’étendent horizontalement dans une position de travail du dispositif, la première partie de tubes étant disposée au-dessus de la deuxième partie de tubes, la première concentration de tubes étant supérieure à la deuxième concentration de tubes.
Selon une autre caractéristique de l’invention, les tubes de ladite au moins une rangée s’étendent horizontalement dans une position de travail du dispositif, la première partie de tubes étant disposée au-dessus de la deuxième partie de tubes, la première concentration de tubes étant inférieure à la deuxième concentration de tubes.
Selon une autre caractéristique de l’invention, les tubes de ladite au moins une rangée s’étendent verticalement dans une position de travail du dispositif, la première partie de tubes étant disposée côte-à-côte avec la deuxième partie de tubes, la première concentration de tubes étant supérieure à la deuxième concentration de tubes.
Cette configuration trouve typiquement une application pour un radiateur et un refroidisseur d’air de suralimentation (RAS ou CAC pour « charge air cooler » en anglais) disposés côte à côte.
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.
Selon une autre caractéristique de l’invention, au moins l’un des tubes est monté orientable.
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 au moins un premier échangeur de chaleur, le dispositif de ventilation et le premier 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 traverse et alimente en air ledit premier échangeur de chaleur.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le module comprend une enveloppe d’encapsulation du module munie d’une entrée d’air disposée en regard de la partie de tubes répartis selon la deuxième concentration de tubes.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le module comprend en outre un deuxième échangeur de chaleur positionné relativement au dispositif de ventilation de sorte qu’un flux d’air mis en mouvement par le dispositif de ventilation traverse et alimente également en air ledit deuxième échangeur de chaleur, le premier échangeur de chaleur étant disposé en vis-à-vis de la première partie de tubes et le deuxième échangeur de chaleur étant disposé en vis-à-vis de la deuxième partie de tubes.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le deuxième échangeur de chaleur est un refroidisseur d’air de suralimentation.
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 d'un module d’échanges de chaleur équipé d’un dispositif de ventilation selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
- la figure 2 illustre une vue en perspective d'un module d’échanges de chaleur équipé d’un dispositif de ventilation selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ; et
- la figure 3 illustre une vue en coupe longitudinale de deux tubes selon une variante du dispositif ventilation de la figure 1.
Dispositif de ventilation
L’invention a pour objet un dispositif de ventilation 1 pour véhicule automobile.
Le dispositif de ventilation est destiné à générer un flux d’air dans un module d’échange d’air 101, comme il sera détaillé ultérieurement.
Comme visible sur les figures, le dispositif de ventilation 1 comprend une pluralité de tubes 3.
Les tubes sont avantageusement réalisés en matériau plastique, ou plastique dopé, ou en matériau métallique.
De préférence, les tubes 3 sont sensiblement rectilignes, parallèles entre eux et alignés de manière à former une ou plusieurs rangées de tubes.
Sur les modes de réalisation illustrés, le dispositif de ventilation 1 comprend une rangée de tubes, chaque tube s’étendant horizontalement.
L’ensemble des tubes 3 constitue une grille de soufflage 8.
Comme il sera détaillé ultérieurement, les tubes 3 sont espacés dans la grille de soufflage de sorte à définir au moins deux concentrations différentes de tubes, dite première et deuxième concentrations de tubes.
Comme il ressort également des figures, chaque tube 3 est muni d’au moins une ouverture d’éjection 10 d’un flux d’air F distincte de ses extrémités 6, 7.
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 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.
Sur la variante de la figure 3, compatible avec chacun des premier et deuxième modes de réalisation décrits ci-après, chaque tube 3 comprend une paroi longitudinale 50 dont une section transversale comprend 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 50 est délimitée par une surface interne 16 et une surface externe 18.
Chaque ouverture 10 est pratiquée dans la paroi longitudinale 50 du tube 3, de préférence dans l’un ou l’autre des profils 12, 14.
Sur la figure 3, chaque ouverture 10 est positionnée à proximité du bord d’attaque 11.
Comme également visible sur la figure 3, 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.
Premier et deuxième modes de réalisation
Comme particulièrement visible sur les figures 1 et 2, la rangée des tubes 3 comprend une première partie de tubes 3-1 et une deuxième partie de tubes 3-2.
Les tubes de la première partie de tubes 3-1 sont répartis selon la première concentration C1 de tubes tandis que les tubes de la deuxième partie de tubes 3-2 sont répartis selon la deuxième concentration C2 de tubes.
Par concentration C1 de la première partie 3-1, on entend un rapport du nombre de tubes 3 sur la surface occupée par les tubes de la première partie de tubes 3-1.
Par concentration C2 de la deuxième partie 3-2, on entend un rapport du nombre de tubes 3 sur la surface occupée par les tubes de la deuxième partie de tubes 3-2.
Sur les figures 1 et 2, en position de travail du dispositif de ventilation 1, c’est-à-dire quand le dispositif 1 équipe un véhicule automobile, la première partie de tubes 3-1 est disposée au-dessus de la deuxième partie de tubes 3-2.
La première partie de tubes 3-1 est appelée partie supérieure tandis que la deuxième partie de tubes 3-2 est appelée partie inférieure.
Premier mode de réalisation
Comme visible sur la figure 1, la première concentration de tubes C1 est supérieure à la deuxième concentration de tubes C2.
Sur la figure 1, le module 100 comprend une enveloppe d’encapsulation 20 du module 100 munie d’une entrée d’air 21.
L’enveloppe 20 est particulièrement avantageuse quand le module 100 est configuré pour occuper la face avant d’un véhicule électrique.
L’enveloppe permet un guidage efficace de l’air à travers le dispositif de ventilation et le ou les échangeurs de chaleur associés.
Comme visible sur la figure 1, l’entrée d’air 21 est disposée en regard de la partie inférieure 3-2.
Du fait de la position basse de l’entrée d’air 21, le chemin naturel d’un flux d’air F pénétrant dans le module 100 par l’entrée d’air 21 passe à travers une partie inférieure de l’échangeur de chaleur.
Néanmoins, le dispositif de ventilation 1, grâce à la plus grande concentration en partie supérieure qu’en partie inférieure, permet d’équilibrer les débits d’air alimentant l’échangeur de chaleur (puisque la puissance aéraulique supplémentaire permet de compenser la perte de charges aérauliques supplémentaires de la partie supérieure).
Deuxième mode de réalisation
Comme visible sur la figure 2, la première concentration de tubes C1 est inférieure à la deuxième concentration de tubes C2.
Selon ce mode de réalisation, le module 100 comprend un premier échangeur de chaleur 101 et un deuxième échangeur de chaleur 102.
Le deuxième échangeur 102 est disposé sous le premier échangeur de chaleur 101.
Comme il ressort de la figure 2, le premier échangeur de chaleur 101 est disposé en vis-à-vis de la partie supérieure 3-1 et le deuxième échangeur de chaleur 102 est disposé en vis-à-vis de la partie inférieure 3-2.
Avantageusement, le deuxième échangeur de chaleur 102 est un refroidisseur d’air de suralimentation.
La concentration plus élevée en face du refroidisseur d’air de suralimentation 102 permet de compenser la dépression d’air due localement au refroidisseur 102.
Tubes montés orientables
Selon une variante non illustrée, combinable avec les modes de réalisation précédemment décrits, au moins l’un des tubes est monté orientable, de préférence pivotant autour d’un axe longitudinal respectif.
Par exemple, tous les tubes 3 sont montés pivotants autour d’axes longitudinaux respectifs entre une position fermée et une position ouverte, la position fermée laissant un espace entre deux tubes 3 adjacents inférieur à un espace entre deux tubes 3 adjacents dans la position ouverte.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation illustrés.
On ajoute que les modes de réalisation sont combinables dans la mesure où ils ne sont pas incompatibles.

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif de ventilation destiné à générer un flux d’air en direction d’ un échangeur de chaleur (1) 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), l’ensemble des tubes délimitant une grille dite de soufflage, les tubes (3) étant espacés dans la grille de soufflage de sorte à définir au moins deux concentrations différentes de tubes (C1, C2).
  2. 2. Dispositif de ventilation selon la revendication précédente, dans lequel les tubes forment au moins une rangée comprenant une première partie de tubes (3-1) et une deuxième partie de tubes (3-2), les tubes de la première partie de tubes étant répartis selon une première concentration de tubes (C1) et les tubes de la deuxième partie de tubes (3-2) étant répartis selon la deuxième concentration de tubes (C2).
  3. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les tubes de ladite au moins une rangée s’étendent horizontalement dans une position de travail du dispositif, la première partie de tubes (3-1) étant disposée au-dessus de la deuxième partie de tubes (3-2), la première concentration de tubes (C1) étant supérieure à la deuxième concentration de tubes (C2).
  4. 4. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les tubes de ladite au moins une rangée s’étendent horizontalement dans une position de travail du dispositif, la première partie de tubes (3-1) étant disposée au-dessus de la deuxième partie de tubes (3-2), la première concentration de tubes (C1) étant inférieure à la deuxième concentration de tubes (C2).
  5. 5. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les tubes de ladite au moins une rangée s’étendent verticalement dans une position de travail du dispositif, la première partie de tubes (3-1) étant disposée côte-à-côte avec la deuxième partie de tubes (3-2), la première concentration de tubes (C1) étant supérieure à la deuxième concentration de tubes (C2).
  6. 6. 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).
  7. 7. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel au moins l’un des tubes (3) est monté orientable.
  8. 8. Module d’échange de chaleur pour véhicule automobile, comprenant un dispositif de ventilation selon l’une des revendications précédentes, et au moins un premier échangeur de chaleur, le dispositif de ventilation et le premier 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 traverse et alimente en air ledit premier échangeur de chaleur.
  9. 9. Module selon la revendication précédente, le module comprenant une enveloppe d’encapsulation du module munie d’une entrée d’air disposée en regard de la partie de tubes répartis selon la deuxième concentration de tubes (C2).
  10. 10. Module selon la revendication 8 ou 9, comprenant en outre un deuxième échangeur de chaleur positionné relativement au dispositif de ventilation de sorte qu’un flux d’air mis en mouvement par le dispositif de ventilation traverse et alimente également en air ledit deuxième échangeur de chaleur, le premier échangeur de chaleur étant disposé en vis-à-vis de la première partie de tubes et le deuxième échangeur de chaleur étant disposé en vis-à-vis de la deuxième partie de tubes.
  11. 11. Module selon la revendication précédente, le deuxième échangeur de chaleur étant un refroidisseur d’air de suralimentation.
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