FR3095038A1 - Échangeur de refroidissement d’air pour moteurs turbocompresses - Google Patents

Abstract

L’invention concerne un échangeur de refroidissement d’air pour moteurs turbocompressés, comprenant un caisson (1) renfermant un faisceau de tubes de circulation de fluide qui débouchent, de part et d’autre du caisson, dans des boîtes à air (2a, 2b) raccordées à des conduits, respectivement, d’entrée (31) et de sortie (32) de fluide, caractérisé en ce que lesdits conduits d’entrée (31) et de sortie (32) sont intégrés dans un boîtier (3) modulaire et amovible portant des organes d’accrochage (33) destinés à assurer une liaison réversible avec des organes de retenue (22) supportés par au moins l’une desdites boîtes à air (2a). Figure 2A

Description

ÉCHANGEUR DE REFROIDISSEMENT D’AIR POUR MOTEURS TURBOCOMPRESSES

L’invention concerne un perfectionnement des échangeurs de refroidissement d’air pour moteurs turbocompressés.

Plus précisément, l’invention s’intéresse à un échangeur équipé d’un boîtier d’entrée et de sortie de fluide destiné à être raccordé de façon amovible aux faisceaux de l’échangeur.

L’échangeur de l’invention est plus particulièrement destiné au refroidissement de l’air des moteurs turbocompressés équipant les véhicules automobiles.

De manière traditionnelle, les moteurs turbo sont équipés d’échangeurs de fluide (air/air, air/eau, eau/huile, …). En particulier, les échangeurs du type air/air permettent d’augmenter la puissance du moteur en agissant sur la température de l’air d’admission.

En effet, le turbo comprime l’air venant de l’extérieur, généralement, via un filtre à air, ce qui augmente la puissance et le couple du moteur. Mais l’action du turbo a aussi tendance à augmenter rapidement la température de l’air d’admission. Or, plus l’air est chaud, moins il est dense, ce qui diminue le rendement du moteur.

Les échangeurs (dits aussi « Intercooler ») permettent donc de supprimer les effets négatifs du turbo en refroidissant les gaz compressés et en densifiant ainsi l’air d’admission. Il en résulte une meilleure combustion et une optimisation du rendement du moteur.

Ces échangeurs comprennent un caisson renfermant un faisceau de tubes assurant la circulation du fluide (en l’occurrence de l’air) et débouchant dans des embouts raccordés en usine à des conduits d’entrée et de sortie logés dans des compartiments dénommés boîte à air et montés aux extrémités du caisson.

L’assemblage de ces conduits avec les embouts de l’échangeur est définitif et forme un ensemble (caisson-boîtes à air) solidaire et monobloc qui n’a donc pas vocation à être démonté. Dans ces conditions, l’apparition de défauts (fuites, …) au niveau des conduits nécessite le remplacement complet de cet ensemble.

En outre, les conduits d’entrée et de sortie de fluide doivent être adaptés à chaque type d’échangeur, or il existe des structures d’échangeurs diverses et variées ce qui complexifie les opérations de raccordement.

Le brevet EP2397806B1 décrit un radiateur pourvu d’une première plaque et d'une seconde plaque rapportées et fixées en usine. Ces deux plaques délimitent entre elles des conduits d’entrée et de sortie de fluide dans lesquels débouchent les faisceaux de tubes du radiateur.

Cependant, l’assemblage des deux plaques et leur montage sur le radiateur sont des opérations complexes et laborieuses qui, si elles ne sont pas effectuées avec précision, peuvent laisser subsister des jeux préjudiciables à l’étanchéité des conduits et, par voie de conséquence, à l’efficacité des échanges thermiques.

En outre, les conduits situés entre les deux plaques sont sinueux ce qui ralentit les débits d’entrée et de sortie de fluide.

Au surplus, les opérations de maintenance nécessitent de démonter les deux plaques car les conduits d’entrée et de sortie de fluide sont imbriqués.

Il s’avère donc qu’il n’existe pas aujourd’hui de solution permettant de garantir un montage simple, facilement ajustable et amovible des conduits d’entrée et de sortie du fluide sur les échangeurs de refroidissement d’air pour turbocompresseurs.

La présente invention a précisément pour objectif de répondre à ce besoin en proposant un moyen susceptible de résoudre les problèmes techniques posés par les échangeurs traditionnels et de pallier les insuffisances et les défauts inhérents à l’art antérieur en dissociant les conduits d’entrée et de sortie de fluide de la boîte à air.

Ce but est atteint au moyen d’un échangeur de refroidissement d’air pour moteurs turbocompressés, comprenant un caisson renfermant un faisceau de tubes de circulation de fluide qui débouchent, de part et d’autre du caisson, dans des boîtes à air raccordées à des conduits, respectivement, d’entrée et de sortie de fluide, caractérisé en ce que lesdits conduits d’entrée et de sortie sont intégrés dans un boîtier amovible portant des organes d’accrochage destinés à assurer une liaison réversible avec des organes de retenue supportés par au moins l’une desdites boîtes à air.

Selon un mode de réalisation préférentiel, les organes d’accrochage comprennent au moins deux paires d’ergots faisant saillie sur les faces latérales du boîtier et venant s’engager de façon coulissante dans des organes de retenue comprenant deux gorges formant glissières qui s’étendent de part et d’autre de ladite boîte à air sur au moins une partie de sa hauteur.

Selon une caractéristique avantageuse, chacune des gorges communique avec au moins deux rainures transversales ouvertes en regard du boîtier modulaire et permettant l’introduction et le guidage des ergots correspondant.

Selon une autre caractéristique, les gorges présentent des portions biseautées à la jonction avec lesdites rainures transversales de façon à assurer la mise progressive sous contraintes de la liaison entre la boîte à air et le boîtier modulaire.

Il est prévu selon l’invention que le boîtier modulaire soit pourvu de joints d’étanchéité au niveau des raccordements respectifs, avec la boîte à air, des conduits d’entrée et de sortie de fluide.

De préférence, la boîte à air est pourvue d’une butée assurant la fin de course pour l’accrochage du boîtier modulaire amovible.

Selon une variante spécifique, l’échangeur de l’invention comprend des moyens de verrouillage réversible de la liaison entre la boîte à air et le boîtier amovible.

Ces moyens de verrouillage comprennent au moins un organe de serrage venant se visser dans un alésage ménagé au travers de la paroi de la boîte à air dans une position assurant le blocage du boîtier amovible et la mise sous contraintes de sa liaison avec la boîte à air.

Selon une autre variante, les conduits d’entrée et de sortie de fluide sont juxtaposés sur le boîtier et encadrent les organes d’accrochage.

Selon encore une autre variante de réalisation de l’échangeur de l’invention, les deux boîtes à air situées aux extrémités du caisson sont pourvues d’organes de retenue destinés à coopérer, respectivement, avec les organes d’accrochage de deux boîtiers amovibles d’entrée et de sortie de fluide.

Un autre objet de l’invention est un véhicule automobile à moteur turbocompressé équipé d’un échangeur de refroidissement d’air présentant les caractéristiques définies ci-dessus.

L’invention s’applique à une grande variété d’échangeurs et offre à la fois un gain de temps significatif, une simplification des opérations de montage et une meilleure qualité.

En effet, grâce à la fixation réglable du boîtier sur la boîte à air solidaire de l’échangeur, l’assemblage sur un véhicule est finalisé par un simple ajustement manuel de la position du boîtier relativement aux piquages de la boîte à air.

En outre, les dimensions globales de l’échangeur sont réduites car le conduit d’entrée et le conduit de sortie sont juxtaposés et pré-montés sur le boîtier amovible rapporté qui est très compact.

La fabrication et le montage de l’échangeur selon l’invention est également simplifiée puisque le boîtier est réalisé et monté indépendamment du faisceau de tubes avant d’être rapporté par la suite sur au moins l’une des boîtes à air qui sont déjà installées sur le caisson de l’échangeur.

Enfin, du fait de la modularité et du mode de fixation réversible du boîtier rapporté, les opérations de maintenance ou de remplacement de l’échangeur deviennent plus simples et plus rapides et ne nécessitent qu’un outillage standard.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui va suivre, en référence aux figures annexées et détaillées ci-après.

est une vue schématique de côté d’un échangeur traditionnel équipé de boîtes à air.

est une vue schématique de côté et partiellement éclatée d’un mode de réalisation de l’échangeur de l’invention avant assemblage du boîtier amovible d’entrée et de sortie de fluide.

est une vue de côté de l’échangeur de la figure 1A en phase d’assemblage du boîtier amovible.

est une vue de côté de l’échangeur de la figure 1A après assemblage et verrouillage du boîtier amovible.

et une vue en coupe selon le plan AA de l’échangeur de l’invention après assemblage du boîtier amovible.

Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures.

Naturellement, les modes de mise en œuvre du procédé de l’invention illustrés par les figures présentées ci-dessus et décrites ci-après, ne sont donnés qu'à titre d’exemples non limitatifs. Il est explicitement prévu que l'on puisse proposer et combiner entre eux différents modes pour en proposer d'autres.

L’invention concerne un perfectionnement des échangeurs de refroidissement d’air pour moteurs turbocompressés. Un tel échangeur est représenté de manière schématique sur les figures 2A à 2C et comprend, de manière traditionnelle, un caisson 1 renfermant un faisceau de tubes (schématisés par les flèches en gras) assurant la circulation d’un fluide (ici plus particulièrement de l’air) et les transferts thermiques entre le fluide entrant et le fluide sortant destiné à alimenter le turbocompresseur.

Ces tubes débouchent dans des boîtes à air 2a, 2b montées, de part et d’autre, aux extrémités du caisson 1. Ces boîtes à air sont destinées à être raccordées à des conduits, respectivement, d’entrée 31 et de sortie 32 de fluide (ici d’air).

L’invention propose de modifier l’architecture des échangeurs traditionnels en dissociant, d’une part, les conduits d’entrée 31 et de sortie 32 du fluide et, d’autre part, les boîtes à air 2a, 2b.

Cet objectif est atteint en intégrant les conduits d’entrée 31 et de sortie 32 dans un boîtier 3 modulaire et amovible portant des organes d’accrochage 33 destinés à assurer une liaison réversible avec des organes de retenue 22 supportés par au moins l’une des boîtes à air 2a, 2b.

Dans le mode de réalisation représenté sur les figures, seule l’extrémité gauche du caisson 1 de l’échangeur et la boîte à air 2a est ici pourvue d’un boîtier modulaire amovible 3. Toutefois, l’invention couvre aussi un autre mode de réalisation (non représenté) dans lequel les deux boîtes à air 2a, 2b situées aux extrémités du caisson 1 sont pourvues d’organes de retenue destinés à coopérer, respectivement, avec les organes d’accrochage de deux boîtiers d’entrée et de sortie de fluide, montés de manière symétrique et amovible de part et d’autre du caisson 1.

De préférence, les conduits d’entrée 31 et de sortie 32 de fluide sont juxtaposés sur le boîtier modulaire 3 et encadrent les organes d’accrochage 33.

Ces organes d’accrochage 33 comprennent au moins deux paires d’ergots 33a, 33b faisant saillie sur les faces latérales du boîtier modulaire 3 et venant s’engager de façon coulissante dans les organes de retenue 22.

Comme illustré en coupe par la figure 3, les ergots 33a, 33b sont portés par les extrémités de branches 34 qui s’écartent de la paroi latérale du boîtier 3.

Les organes de retenue 22 comprennent, quant à eux, deux gorges 22a, 22b formant glissières qui s’étendent ici de part et d’autre de la boîte à air 2a sur au moins une partie de sa hauteur et dans lesquelles les ergots 33a, 33b viennent en prise lors de l’assemblage vertical du boîtier 3sur la boîte à air 2a, selon la direction de la flèche de la figure 2B.

Chacune des gorges 22a, 22b communique avec au moins deux rainures transversales 23a, 23b, ouvertes en regard du boîtier modulaire 3, et permettant l’introduction et le guidage des ergots 33a, 33b correspondant en direction des gorges 22a, 22b.

Les axes des rainures 23a, 23b sont positionnés et alignés, respectivement, avec la position des ergots 33a, 33b du boîtier 3.

Comme illustré par la figure 3, le boîtier modulaire 3 est également pourvu de joints d’étanchéité 5 au niveau des raccordements respectifs, avec la boîte à air 2a, des conduits d’entrée 31 et de sortie 32 de fluide.

Les gorges 22a, 22b présentent aussi des portions biseautées 21a, 21b à la jonction avec les rainures transversales 23a, 23b de façon à assurer la mise progressive sous contraintes de la liaison entre la boîte à air 2a et le boîtier modulaire 3et, en particulier des joints 5 en vue d’assurer l’étanchéité de l’assemblage.

La boîte à air 2a est pourvue, ici en partie basse, d’une butée 24 assurant la fin de course pour l’accrochage du boîtier amovible 3 (figure 2C).

De façon complémentaire, l’échangeur de l’invention comprend des moyens de verrouillage réversible de la liaison entre la boîte à air 2a et le boîtier modulaire 3. Ces moyens de verrouillage comprennent au moins un organe de serrage 4, visible sur la figure 1C (par exemple, une vis), venant se visser dans un alésage 20 ménagé au travers de la paroi de la boîte à air 2a dans une position assurant le blocage du boîtier 3.

Claims (10)

1. Échangeur de refroidissement d’air pour moteurs turbocompressés, comprenant un caisson (1) renfermant un faisceau de tubes de circulation de fluide qui débouchent, de part et d’autre du caisson, dans des boîtes à air (2a, 2b) raccordées à des conduits, respectivement, d’entrée (31) et de sortie (32) de fluide, caractérisé en ce que lesdits conduits d’entrée (31) et de sortie (32) sont intégrés dans un boîtier (3) modulaire et amovible portant des organes d’accrochage (33) destinés à assurer une liaison réversible avec des organes de retenue (22) supportés par au moins l’une desdites boîtes à air (2a).
2. Échangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits organes d’accrochage (33) comprennent au moins deux paires d’ergots (33a, 33b) faisant saillie sur les faces latérales du boîtier modulaire (3) et venant s’engager de façon coulissante dans lesdits organes de retenue (22) comprenant deux gorges (22a, 22b) formant glissières qui s’étendent de part et d’autre de la boîte à air (2a) sur au moins une partie de sa hauteur.
3. Échangeur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chacune des gorges (22a, 22b) communique avec au moins deux rainures transversales (23a, 23b) ouvertes en regard du boîtier modulaire (3) et permettant l’introduction et le guidage des ergots (33a, 33b) correspondant.
4. Échangeur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lesdites gorges (22a, 22b) présentent des portions biseautées (21a, 21b) à la jonction avec lesdites rainures transversales (23a, 23b) de façon à assurer la mise progressive sous contraintes de la liaison entre la boîte à air (2a) et le boîtier modulaire (3).
5. Échangeur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit boîtier modulaire (3) est pourvu de joints d’étanchéité (5) au niveau des raccordements respectifs, des conduits d’entrée (31) et de sortie (32) de fluide avec ladite boîte à air (2a).
6. Échangeur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite boîte à air (2a) est pourvue d’une butée (24) assurant la fin de course pour l’accrochage du boîtier amovible (3).
7. Échangeur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens de verrouillage réversible de la liaison entre la boîte à air (2a) et le boîtier modulaire (3) ; lesdits moyens de verrouillage comprenant au moins un organe de serrage (4) venant se visser dans un alésage (20) ménagé au travers de la paroi de ladite boîte à air (2a) dans une position assurant le blocage du boîtier amovible (3).
8. Échangeur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les conduits d’entrée (31) et de sortie (32) de fluide sont juxtaposés sur le boîtier modulaire (3) et encadrent les organes d’accrochage (33).
9. Échangeur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux boîtes à air (2a, 2b) situées aux extrémités du caisson (1) sont pourvues d’organes de retenue (22) destinés à coopérer, respectivement, avec les organes d’accrochage (33) de deux boîtiers amovibles (3) d’entrée et de sortie de fluide.
10. Véhicule automobile à moteur turbocompressé équipé d’un échangeur de refroidissement d’air selon l’une des revendications précédentes.