FR2909595A3 - Systeme de regulation thermique et son utilisation pour un vehicule automobile. - Google Patents

Systeme de regulation thermique et son utilisation pour un vehicule automobile. Download PDF

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Abstract

Un système de régulation thermique d'au moins un organe (12) de véhicule automobile, comportant un circuit de régulation dans lequel circule un liquide caloporteur, un échangeur (10) pour que le liquide échange de la chaleur avec de l'air, l'échangeur (10) comportant une paroi d'échange (102) avec l'air formant une face externe (101) d'un élément de carrosserie du véhicule, est utilisé de telle sorte que la température de l'échangeur (10) est limitée à un niveau inférieur à 60 degres C.

Description

1 Système de régulation thermique et son utilisation pour un véhicule
automobile. L'invention concerne un système de régulation thermique et l'utilisation d'un tel système pour un véhicule automobile. Un véhicule automobile comporte des organes tels qu'un moteur thermique, une machine électrique, un radiateur d'air de suralimentation ou un échangeur de gaz recyclés qui nécessitent d'être régulés thermiquement. Pour cela, le véhicule comporte fréquemment au moins un circuit de régulation thermique qui permet de faire circuler un liquide caloporteur entre l'organe à réguler et un échangeur apte à échanger des calories avec l'air environnant. L'air est quelquefois mis en mouvement forcé pour améliorer les capacités d'échange.
On connaît par le document US 2,250,795 un système de régulation thermique dont l'échangeur est intégré à un capot du compartiment moteur. Le capot, formant une pièce de carrosserie du véhicule, est formé par une paroi externe et une paroi interne délimitant entre elles des canaux de circulation. Le système comporte un circuit comportant un moteur thermique, une pompe et le capot. Ainsi, le capot est apte à réaliser le refroidissement du moteur lorsque le liquide du circuit traverse les canaux de circulation du capot. Cependant, le niveau de température du liquide caloporteur dans les moteurs actuels peut dépasser 100 C. Cette température est également atteinte par les parois de l'échangeur en contact avec l'air. Si un élément de carrosserie est à cette température, il 2909595 2 existe un risque important de brûlure si une personne vient toucher directement une telle surface depuis l'extérieur du véhicule. C'est donc un objectif de l'invention de 5 proposer une utilisation d'un système de régulation thermique ne créant pas de risque de brûlure par l'extérieur d'un véhicule automobile. Avec cet objectif en vue, l'invention a pour objet l'utilisation d'un système de régulation 10 thermique d'au moins un organe de véhicule automobile, le système comportant un circuit de régulation dans lequel circule un liquide caloporteur, un échangeur pour que le liquide échange de la chaleur avec de l'air, l'échangeur comportant 15 une paroi d'échange avec l'air formant une face externe d'un élément de carrosserie du véhicule, caractérisée en ce que la température de l'échangeur est limitée à un niveau inférieur à 60 C. En limitant ainsi le niveau de température de 20 l'échangeur, la surface de celui-ci exposée à l'extérieur est à une température qui ne présente plus de risque important de brûlure. La limite peut éventuellement être abaissée à 55 C. L'échangeur peut donc être utilisé sans risque. On dote le 25 véhicule d'une capacité d'échange thermique qui peut venir en complément à des échangeurs classiques. De manière particulière, l'organe à refroidir est choisi parmi les organes suivants : un organe électrotechnique, un échangeur d'air de 30 suralimentation, un échangeur de gaz d'échappement recyclés, un échangeur de carburant, un condenseur de 2909595 3 climatiseur, un moteur thermique. Certains de ces organes fonctionnent naturellement à un niveau de température inférieur à 60 C. Ils peuvent donc être refroidis par un circuit direct indépendant. Par 5 contre, d'autres organes, comme le moteur thermique, fonctionnent à des températures plus élevées. Selon une utilisation particulière, l'échangeur est réchauffé par l'éclairement solaire, le liquide transférant la chaleur captée vers un moteur 10 thermique pour chauffer le moteur lorsque ce dernier est à l'arrêt. Un moteur thermique à froid est connu pour fonctionner de manière non optimale. En particulier, sa consommation est élevée du fait que la combustion est incomplète et que l'huile de 15 lubrification est très visqueuse à basse température, ce qui entraîne des pertes importantes par frottement. Aussi, le fait d'apporter de la chaleur au moteur permet d'augmenter ou de maintenir sa température à un niveau plus élevé. Au démarrage du 20 moteur, celui-ci consomme moins et atteint son niveau de stabilisation de la température beaucoup plus rapidement. Le niveau de pollution est également réduit. Selon une disposition particulière, le liquide 25 est mis en circulation par une pompe lorsque la température du liquide dans l'échangeur est supérieure à celle du moteur thermique. On assure ainsi la circulation du liquide uniquement lorsqu'il est possible de réchauffer le moteur.
30 L'invention a aussi pour objet un système de régulation thermique d'au moins un organe de véhicule automobile comportant un circuit de refroidissement 2909595 4 dans lequel circule un liquide caloporteur, un échangeur pour que le liquide échange de la chaleur avec de l'air, l'échangeur comportant une paroi d'échange avec l'air formant une face externe d'un 5 élément de carrosserie du véhicule. Le système comporte des moyens pour l'utilisation telle que décrite précédemment. A titre d'exemple, l'élément de carrosserie est un capot, un toit, une aile ou une portière du 10 véhicule. Lorsque l'élément est articulé, des conduites souples sont prévues pour établir le circuit avec l'élément. Selon une disposition particulière, les moyens pour limiter la température de l'échangeur comportent 15 un circuit secondaire incluant l'échangeur et un circuit principal, le circuit secondaire comportant une pompe secondaire pour faire circuler sur commande le liquide en provenance d'un point d'entrée sur le circuit principal, le point d'entrée étant placé en 20 aval d'un point de retour du circuit secondaire sur le circuit principal. Le circuit secondaire prélève un part du flux de liquide dans le circuit principal. Ce liquide est refroidi par le passage dans l'échangeur. Puis il est réinjecté en amont de 25 l'entrée, ce qui abaisse la température du liquide qui arrive au niveau de l'entrée. On arrive ainsi à évacuer des calories du circuit principal, tout en maintenant la température du circuit secondaire à un niveau inférieur à la température dans le circuit 30 principal. Même si la température dans le circuit principal est à 100 C par exemple, on peut maintenir la température dans le circuit secondaire à un niveau 2909595 5 inférieur à 60 C, tout en continuant à évacuer des calories. Selon une disposition constructive, l'échangeur comporte une paroi interne, des cloisons reliant la 5 paroi d'échange avec la paroi interne et délimitant des canaux de circulation du liquide. En créant avec les cloisons un cheminement pour le liquide, on permet d'utiliser toute la surface d'échange de l'élément de carrosserie. De plus les cloisons 10 peuvent avoir une fonction de renfort mécanique de l'élément de carrosserie. L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description 15 faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'un véhicule incorporant l'invention selon un premier mode de réalisation ; 20 - la figure 2 est une vue schématique d'un système de régulation du véhicule de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 2 ; - la figure 4 est un schéma du système de régulation 25 d'une variante du premier mode de réalisation ; - la figure 5 est un schéma d'un système de régulation selon un deuxième mode de réalisation ; - la figure 6 est une vue schématique d'un véhicule selon un troisième mode de réalisation.
30 Un véhicule 1 incorporant l'invention selon un 2909595 6 premier mode de réalisation est représenté sur les figures 1 à 3. Le véhicule 1 comporte un capot 10 destiné à fermer un compartiment moteur 11. Le compartiment moteur contient un moteur 12 thermique.
5 Le capot 10 est un échangeur dans lequel un liquide caloporteur circule et qui échange de la chaleur par une face externe 101, du côté extérieur au véhicule, avec l'air environnant. Le capot 10 est relié au moteur 12 par une conduite d'arrivée 13 et 10 une conduite de retour 14, en passant par une pompe 15, pour faire circuler le liquide entre le moteur 12 et le capot 10. La pompe est par exemple animée par un moteur électrique, non représenté. La circulation d'eau dans le moteur 12 se fait par le circuit normal 15 de refroidissement du moteur 12, mais on pourrait concevoir un circuit spécifique à l'intérieur du moteur 12. Les connexions du circuit sont réalisées au niveau du moteur 12 sur des orifices 120 prévus spécifiquement.
20 Le capot 10 est formé par une paroi d'échange 102 et une paroi interne 103, reliées entre elles par des cloisons 104. Les cloisons 104 délimitent des canaux 108 formant un circuit de circulation, schématisé par des flèches en pointillés, entre un 25 orifice d'entrée 105 et un orifice de sortie 106, comme le montre la figure 2. La conduite d'arrivée 13 est connectée à l'orifice d'entrée 105 et la conduite de retour 14 est connectée à l'orifice de sortie 106. Au moins une partie des conduites d'arrivée 13 et de 30 retour 14 sont souples pour permettre l'ouverture du capot 10 et l'accès au compartiment moteur 11. Le capot 10 comporte une sonde 107 de 2909595 7 température apte à mesurer une température du liquide contenu dans le capot 10. Le moteur 12 comporte également une sonde 121 de température apte à mesurer une température du moteur 12. Les deux sondes 107, 5 121 sont reliées à un calculateur 16 apte à commander la mise en fonctionnement de la pompe 15. Lorsque le calculateur détecte que la température du moteur 12 est inférieure à celle du liquide dans le capot 10, en particulier lorsque le 10 capot 10 est exposé au soleil, il commande la mise en circulation du liquide. Le liquide chaud traverse alors le moteur 12 et apporte des calories afin d'augmenter sa température, ou au moins d'en limiter sa baisse. Le liquide plus froid qui ressort du 15 moteur 12 entre dans l'échangeur 10 par l'orifice d'entrée 105 et est réchauffé par le rayonnement solaire. Dès que la température du liquide du capot 10 est inférieure à celle du moteur 12, la pompe 15 est arrêtée. On constate que la température du capot 20 10 ne dépasse pas 60 C. Dans une variante, montrée sur la figure 4, dans le cas où le moteur 12 ne comporte pas d'orifices spécifiques, le circuit avec l'échangeur 10 est connecté sur un circuit principal 17 destiné 25 au refroidissement du moteur 12. Une vanne 18 est connectée en outre en série avec la pompe 15. Le fonctionnement est identique à celui du premier mode de réalisation, hormis que la vanne 18 est commandée à l'ouverture lorsque la pompe 15 est en 30 fonctionnement, et sinon à la fermeture. Dans cette variante, l'ensemble du circuit principal 17 est réchauffé. De manière complémentaire, ce système peut 2909595 8 être utilisé lorsque le véhicule est à haute vitesse et donc que la puissance calorifique à évacuer est importante. Dans ce cas, on ouvre la vanne 18, ce qui permet une circulation du liquide dans l'échangeur 5 10, à l'encontre de la pompe 15, et permet d'utiliser l'échangeur 10 pour évacuer des calories avec l'air qui passe à haute vitesse sur la surface externe 101. Même si la température du capot 10 augmente, cette augmentation n'a pas de conséquence sur les risques 10 de brûlure. Dans un deuxième mode de réalisation, représenté sur la figure 5, un circuit principal 17', comportant de manière classique le moteur 12 et un radiateur principal 19, comporte également une 15 dérivation 20. Un circuit secondaire 21, comportant l'échangeur et la pompe 15, est connecté sur la dérivation 20. Plus précisément, l'orifice d'entrée 105 de l'échangeur est relié à un point d'entrée 201 de la dérivation 20, et l'orifice de sortie 106 de 20 l'échangeur est relié à un point de sortie 202 de la dérivation 20, le point d'entrée 201 étant en aval du point de sortie 202 en considérant le sens de circulation du liquide dans le circuit principal 17', représenté par la flèche F1.
25 Le système selon le deuxième mode de réalisation fonctionne de la même manière que précédemment. Les calories apportées par l'échangeur 10 sont cependant diffusées dans l'ensemble du circuit principal, et non spécifiquement au niveau du 30 moteur 12. De plus, lorsque le circuit secondaire 21 est utilisé pour le refroidissement, du fait que le liquide qui arrive au niveau du point d'entrée 201 2909595 9 est un mélange de liquide en provenance d'une part du circuit principal 17' et d'autre part du circuit secondaire 21, sa température est déjà abaissée par le refroidissement dans l'échangeur 10. La 5 température dans le circuit secondaire 21 est donc inférieure à celle dans le circuit principal 17', ce qui permet de garantir que la température reste inférieure à 60 C. La figure 6 montre un troisième mode de 10 réalisation, dans lequel l'échangeur comporte une première partie formée par le capot 10, et une deuxième partie formée par un toit 10' du véhicule. Les deux parties 10, 10' sont connectées en série. Ce mode de réalisation peut être décliné selon un mode 15 de fonctionnement similaire au premier mode de réalisation, à sa variante ou au deuxième mode de réalisation. Le véhicule 1' de ce troisième mode de réalisation comporte également un deuxième système 2 de régulation thermique, entièrement indépendant.
20 Celui-ci peut être mis en oeuvre même en l'absence du premier système. Le deuxième système 2 comporte un organe à refroidir, tel qu'une batterie d'accumulateurs 23, un échangeur 10" intégré à une aile du véhicule, et une pompe 15" apte à faire 25 circuler un liquide entre la batterie 23 et l'échangeur 10". L'échangeur 10" comporte une paroi qui est une face apparente de la carrosserie. Sa constitution est similaire à celle de l'échangeur 10 selon le premier mode de réalisation de l'invention. 30

Claims (8)

REVENDICATIONS
1. Utilisation d'un système de régulation thermique d'au moins un organe (12) de véhicule automobile, le système comportant un circuit de régulation dans lequel circule un liquide caloporteur, un échangeur (10) pour que le liquide échange de la chaleur avec de l'air, l'échangeur (10) comportant une paroi d'échange (102) avec l'air formant une face externe (101) d'un élément de carrosserie du véhicule, caractérisée en ce que la température de l'échangeur (10) est limitée à un niveau inférieur à 60 C.
2. Utilisation selon la revendication 1, dans laquelle l'organe à refroidir est choisi parmi les organes suivants : un organe électrotechnique (23), un échangeur d'air de suralimentation, un échangeur de gaz d'échappement recyclés, un échangeur de carburant, un condenseur de climatiseur, un moteur (12) thermique.
3. Utilisation selon la revendication 1, selon laquelle l'échangeur (10) est réchauffé par l'éclairement solaire, le liquide transférant la chaleur captée vers un moteur (12) thermique pour chauffer le moteur (12) lorsque ce dernier est à l'arrêt.
4. Utilisation selon la revendication 3, selon laquelle le liquide est mis en circulation par une pompe (15) lorsque la température du liquide dans l'échangeur (10) est supérieure à celle du moteur 2909595 (12) thermique.
5. Système de régulation thermique d'au moins un organe (12) de véhicule automobile comportant un circuit de refroidissement dans lequel 5 circule un liquide caloporteur, un échangeur (10) pour que le liquide échange de la chaleur avec de l'air, l'échangeur (10) comportant une paroi d'échange (102) avec l'air formant une face externe (101) d'un élément de carrosserie du véhicule, 10 caractérisé en ce que le système comporte des moyens pour l'utilisation selon la revendication 1.
6. Système selon la revendication 5, dans lequel l'élément de carrosserie est un capot (10), un toit (10'), une aile (10") ou une portière du 15 véhicule.
7. Système selon la revendication 5, dans lequel les moyens pour limiter la température de l'échangeur (10) comportent un circuit secondaire (21) incluant l'échangeur (10) et un circuit 20 principal (17'), le circuit secondaire (21) comportant une pompe (15) pour faire circuler sur commande le liquide en provenance d'un point d'entrée (201) sur le circuit principal (17'), le point d'entrée (201) étant placé en aval d'un point de 25 retour (202) du circuit secondaire (21) sur le circuit principal (17').
8. Système selon la revendication 5, dans lequel l'échangeur (10) comporte une paroi interne, des cloisons (104) reliant la paroi d'échange (102) avec la paroi interne (103) et délimitant des canaux (108) de circulation du liquide. 11
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