FR2840363A1 - Module d'echange de chaleur conforme pour envelopper un moteur de vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
Le module d'échange de chaleur comprend au moins un échangeur de chaleur (28, 30, 32) pour un véhicule automobile. Il comporte une enveloppe (1) conformée pour s'adapter au bloc du moteur (21) du véhicule et au moins un échangeur (28, 30, 32) logé dans cette enveloppe. L'échangeur peut avantageusement être constitué de plusieurs éléments d'échange de chaleur répartis dans l'enveloppe (21).
Description
soupape ddmlssn vsMsble est utsA en tan1 que second organe de glage.
/ Module d'echanqe de chaleur conforme pour envelopper un moteur de vehicule automobile L' invention concerne un module d'echange de chaleur comprenant
au moins un echangeur de chaleur pour un vehicule automobile.
Les vehicules automobiles comportent de nombreux echangeurs qui vent utilises pour refroidir et quelquefois pour rechauffer des fluides necessaires a leur fonctionnement. Ainsi, les vehicules qui comportent un moteur suralimente vent frequemment equipes d'un refroidisseur dair de suralimentation destine a refroidir
l' air prealablement a son admission dans le moteur.
Pour satisfaire aux normes de plus en plus contraignantes concernant les rejets demission dans latmosphere, les vehicules vent frequemment equipes d'un dispositif de recirculation des gaz d'echappement grace auquel une fraction de ces derniers est melangee a l'air frais admis dans le moteur afin d'abaisser la temperature de combustion et de reduire le
rejet doxyde dazote dans les gaz d'echappement.
Les echangeurs de ce type presentent une forme prismatique qui leur confere un encombrement important et qui conduit a des difficultes dimplantation dans l'espace limite disponible sous le capot du moteur. En outre, ces radiateurs vent generalement refroidis a ['air, ce qui impose de les disposer a l' avant du vehicule. Par suite, des canalisations de grande longueur vent necessaires pour les relier aux equipements du vehicule qui le
refroidissent ou qui le rechauffent.
L' invention a precisement pour objet un module dechange de
chaleur qui remedie a ces inconvenients.
Ces buts vent atteints, conformement a l' invention, par le fait que le module d'echange de chaleur comprend une enveloppe l conformee pour s' adapter au bloc moteur du vehicule, au moins
un echangeur de chaleur etant loge dans cette enveloppe.
L'echangeur de chaleur peut 8tre constitue de plusieurs elements d'echange de chaleur repartis dans l'enveloppe. L'enveloppe peut contenir un echangeur unique, mais elle contiendra plus frequemment plusieurs echangeuts, par exemple deux ou trots. Ces echangeurs peuvent 8tre de tous types, par exemple des echangeurs de type liquide/liquide. Toutefois, de preference, l'un au moins des echangeurs est un echangeur liquide/gaz comprenant au moins un faisceau de tubes de circulation pour un fluide caloporteur, un gaz etant admis dans
l'enveloppe et traversant les tubes.
Avantageusement, le ou les faisceaux de tubes presentent une forme qui s'adapte au bloc moteur. Par exemple, ils peuvent
presenter une forme incurvee.
Le module d'echange de chaleur de l' invention presente plusieurs avantages. Sa forme particuliere enveloppant le bloc moteur permet de diminuer son encombrement. En outre, les echangeurs vent situes a proximite immediate des fluides a refroidir, par exemple lair de suralimentation ou les gaz d'echappement du moteur. Par suite, la longueur des canalisations est considerablement diminuee. Par ailleurs, le fait qutun echangeur peut etre fractionne en deux ou plusieurs elements de plus petite taille permet une facilite dadaptation accrue et permet de le loger dans un espace disponible peu
important.
Dans une application preferee de ['invention, l'un au moins des echangeurs de chaleur est un refroidisseur d' air de suralimentation. L'enveloppe comporte une entree d' air pour admettre un flux : d' air compresse genere par un compresseur d'air et une sortie
d'air reliee a une tubulure d'admission du moteur.
Avantageusement egalement, l'un des echangeurs est un refroidisseur des gaz d'echappement du moteur. L'enveloppe comporte une sortie de gaz raccordee a une tubulure
d'admission du moteur du vehicule automobile.
D'autres caracteristiques et avantages de l' invention
apparaltront encore a la lecture de la description qui suit
d'exemples de realisation donnes a titre illustratif en reference aux figures annexees. Sur ces figures: la Figure l est une vue de cote d'un moteur de vehicule automobile muni d'un module d'echange de chaleur conforme a l' invention; la Figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la Figure 1; la Figure 3 est une vue en perspective du moteur et du module d'echange de chaleur des Figures 1 et 2; la Figure 4 est une vue de dessus du module d'echange de chaleur represente sur les Figures 1 a 3; la Figure 5 est une vue en perspective de trots faisceaux d'echange de chaleur destines a etre loges dans lenveloppe d'un module conforme a la presente invention; et la Figure 6 est une vue en perspective diun autre faisceau diechange de chaleur destine a un module conforme
a la presente invention.
On se refere dabord conjointement aux Figures 1 a 4 qui representent un moteur a combustion interne, designe par la reference generale 1, destine a faire partie dun vehicule automobile. Comme on le volt plus particulierement sur la Figure 2, le moteur 1 (encore appele bloc moteur) est equipe de tubulures 3 d'admission de l'air dans les chambres du moteur 5 et de tubulures d'echappement 5 des gaz brules. Dans ltexemple represente, le moteur 1, qui peut etre un moteur diesel, est de suralimente par un turbocompresseur 7. Toutefois, il va de soi que l' invention st applique egalement a un moteur a essence. De maniere classique, le turbocompresseur 7 comporte une turbine entralnee par les gaz d'echappement qui quittent le turbocompresseur par une canalisation d'echappement 9 (Figures 1 et 3). L'air de suralimentation du moteur est achemine par une tubulure 11, comme schematise par la fleche 13 sur les Figures 1 et 3. L'air est comprime dans le turbocompresseur 7 et ressort par une tubulure 15, comme schematise par la fleche 17. Le module dechange de chaleur de ['invention, designe par la reference generale 20, surmonte le moteur 1 en venant le coiffer, comme on le volt le mieux aux Figures 2 et 3. Le module 20 comporte une enveloppe 21 constituee dune paroi exterieure 22 et d'une paroi interieure 24 distantes l'une de
l'autre de maniere a definir un volume interieur 26 (Figure 2).
La paroi interieure 24 presente une section transversale en forme de U. dont l'ouverture est tournee vers le teas, pour coiffer le sommet du moteur et s' adapter au mieux a la geometric de celui-ci. La paroi exterieure 22 presente aussi une section transversale en forme de U a ouverture tournee vers
le teas.
Des elements dechange de chaleur 28, 30 et 32 vent loges dans le volume interieur 26 de ltenveloppe 21. Dans l'exemple represente, les elements dechange de chaleur vent de type liquide/gaz, mais il pourrait s'agir egalement d'elements liquide/liquide, par exemple. Les elements 28 et 30
appartiennent a un refroidisseur d'air de suralimentation.
Chacun de ces elements est constitue dun faisceau de tubes 36 paralleles entre eux et regulierement espaces (Figure 2). Ces tubes s'etendent dans une direction sensiblement parallele a l'axe du moteur 1, comme defini par son arbre moteur (non represente). Les tubes vent avantageusement munis d'ailettes 37, de maniere connue, afin d' augmenter la surface d'echange de chaleur avec lair. Ces ailettes stetendent perpendiculairement aux tubes, ctest a dire parallelement au plan de coupe de la Figure 2. Les faisceaux de tubes 28 et 30 vent traverses par l' air de suralimentation, comme schematise par les fleches 38 et 40. Une circulation forcee de l'air d'admission du moteur est etablie par le turbocompresseur, dont la conduite de refoulement 15 est raccordee a une entree d' air prevue dans l'enveloppe 21 du module d'echange de chaleur pour alimenter un
compartiment d' entree 41, situe du cote droit de la Figure 2.
Apres avoir traverse les faisceaux 28 et 30, l'air de suralimentation refroidi penetre dans les tubulures dadmission
3, comme schematise par la fleche 44.
Le troisieme element d'echange de chaleur 32 est constitue par un echangeur de refroidissement des gaz recircules. Un tel echangeur 32 a pour fonction, de maniere connue, de refroidir une fraction des gaz dechappement avant leur melange avec les gaz frais admis dans le moteur, de maniere a diminuer encore davantage la temperature de combustion du moteur et a reduire les emissions d'oxyde d'azote dans les gaz d'echappement. Dans l'exemple represente, lelement dechange de chaleur 32 est egalement un echangeur de type liquide/gaz, le gaz a refroidir etant constitue par les gaz d'echappement qui vent admis dans l'enveloppe 21 par une tubulure d'admission designee par la
reference 46 (Figures 2 et 4).
Comme on peut le voir plus particulierement sur les Figures 1, 3 et 4, l'enveloppe 21 est equipee de tubulures d'admission et de sortie pour le liquide ou les liquides de refroidissement des elements d'echange de chaleur 28, 30 et 32. Wile comporte une tubulure dadmission deau, par exemple l'eau de refroidissement du moteur 48, et une tubulure de sortie d'eau 50. L'eau circule d'abord dans les tubes de ['element d'echange de chaleur 30, puis parcourt les tubes de ltelement 28 avant de retourner vers le radiateur de refroidissement par la tubulure 50. L'echangeur de refroidissement des gaz d'echappement est alimente en eau par une tubulure 52. Aprbs avoir traverse les tubes du faisceau de l' clement d'echange de chaleur 32, l'eau chaude quitte le module d'echange de chaleur par une tubulure
de sortie d'eau 54 (Figures 1 et 4).
Bien entendu, les elements dechange de chaleur 28, 30 et 32 component, de maniere classique, des boltes collectrices dentree et de sortie qui permettent respectivement de repartir l'eau de refroidissement dans les tubes et de collecter cette
eau aprbs son passage dans ces derniers.
Les elements dechange de chaleur peuvent prendre des formes trbs diverges dictees par les conditions d'encombrement sous le capot moteur du vehicule. Ils ne vent pas necessairement de section parallelepipedique comme les echangeurs actuellement
connus.
Sur la Figure 5, on a represente schematiquement en perspective trots elements diechange de chaleur 60, 62, 64. Les elements 60 et 64, par exemple des faisceaux de tubes dechange de chaleur, presentent, comme on peut le constater, une section triangulaire, lelement d'echange de chaleur 62 ayant une section rectangulaire. Le gaz a refroidir traverse ces trots elements, comme schematise par la flache 66. Les elements 60 et 64 ont des ailettes respectives 61 et 65 de forme triangulaire, tandis que ['element 62 a des ailettes 63 de forme rectangulaire. On a represente sur la Figure 6 un autre mode de realisation d'elements d'echange de chaleur destines a etre loges dans une enveloppe telle que l'enveloppe 21 d'un module dechange de chaleur de l' invention. L'element d'echange de chaleur 70 presente une forme incurvee qui permet de l' adapter a une forme courbe du moteur, par exemple de la culasse. L'element
d'echange de chaleur 72 presente une forme parallelepipedique.
L'element 70 possede des ailettes 71 de forme incurvee, tandis que l 'clement 72 possede des ailettes 73 de forme rectangulaire. Le gaz a refroidir traverse les elements d'echange de chaleur 70 et 72, comme schematise par les fleches
74 et 76.
Bien entendu, les Figures 5 et 6 ne constituent que des exemples non limitatifs et les elements d'echange de chaleur pourraient prendre toute autre forme appropriee sans sortir du
cadre de l' invention.
Claims (10)
1. Module d'echange de chaleur comprenant au moins un echangeur de chaleur pour un vehicule automobile, caracterise en ce qu'il comprend une enveloppe (21) conformee pour s' adapter au bloc moteur (1) du vehicule automobile et au moins
un echangeur (28, 30, 32) loge dans cette enveloppe (21).
2. Module diechange de chaleur selon la revendication 1, caracterise en ce que l'echangeur est constitue de plusieurs elements dechange de chaleur (28, 30, 32) repartis dans
lienveloppe (21).
3. Module d'echange de chaleur selon l'une des revendications
1 ou 2, caracterise en ce que l'un au moins des echangeurs est un echangeur liquide/gaz comprenant au moins un faisceau de tubes (36) de circulation pour un fluide caloporteur, un gaz
etant admis dans l'enveloppe (21) et traversant les tubes (36).
4. Module d'echange de chaleur selon l'une des revendications
2 ou 3, caracterise en ce que l'un au moins des elements dechange de chaleur (28, 30, 32) presente une forme qui
s'adapte au bloc moteur.
5. Module dechange de chaleur selon l'une des revendications
1 a 4, caracterise en ce que l'un des echangeurs (28, 30) est
un refroidisseur d'air de suralimentation.
6. Module d'echange de chaleur selon la revendication 5, caracterise en ce que l'enveloppe (21) comprend une entree d'air pour admettre un flux dair compresse (17) genere par un compresseur dair (7) et une sortie dair reliee a une tubulure
d'admission (3) du moteur.
7. Module dechange de chaleur selon l'une des revendications
1 a 6, caracterise en ce que l'un des echangeurs est un
refroidisseur (32) des gaz d'echappement du moteur.
8. Module d'echange de chaleur selon la revendication 7, caracterise en ce que l'enveloppe comporte une sortie de gaz d'echappement raccordee a une tubulure d'admission (3) du
moteur (1) du vehicule.
9. Module d'echange de chaleur selon l'une des revendications
2 a 8, caracterise en ce que l'un au moins des elements
d'echange de chaleur presente une forme triangulaire.
10. Module dechange de chaleur selon l'une des revendications
1 a 9, caracterise en ce que l'un au moins des elements
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