FR3105371A1 - TANGENTIAL TURBOMACHINE MOTOR VEHICLE COOLING MODULE - Google Patents
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Abstract
L’invention a pour objet un module de refroidissement pour véhicule automobile, comprenant une turbomachine axiale, au moins une turbomachine tangentielle, un premier échangeur de chaleur associé à la turbomachine axiale, et un deuxième échangeur de chaleur associé à ladite au moins une turbomachine tangentielle, le module de refroidissement étant agencé pour que, dans un état de fonctionnement, la turbomachine axiale crée un flux d’air au voisinage du premier échangeur de chaleur et la turbomachine tangentielle crée un flux d’air au voisinage du deuxième échangeur de chaleur. Figure pour l’abrégé : Fig. 2The subject of the invention is a cooling module for a motor vehicle, comprising an axial turbomachine, at least one tangential turbomachine, a first heat exchanger associated with the axial turbomachine, and a second heat exchanger associated with said at least one tangential turbomachine. , the cooling module being arranged so that, in an operating state, the axial turbomachine creates an air flow in the vicinity of the first heat exchanger and the tangential turbomachine creates an air flow in the vicinity of the second heat exchanger. Figure for the abstract: Fig. 2
Description
L’invention se rapporte à un module de refroidissement pour véhicule automobile, à turbomachine tangentielle. L’invention vise également un véhicule automobile muni d’un tel module de refroidissement.The invention relates to a cooling module for a motor vehicle, with a tangential turbomachine. The invention also relates to a motor vehicle provided with such a cooling module.
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.Motor vehicles, whether combustion or electric, need to evacuate the calories generated by their operation and are therefore equipped with heat exchangers. A motor vehicle heat exchanger generally comprises tubes, in which a heat transfer fluid is intended to circulate, in particular a liquid such as water, and heat exchange elements connected to these tubes, often designated by the term " fins" or "spacers". The fins increase the exchange surface between the tubes and the ambient air.
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 accroitre un flux d’air dirigé vers les tubes et les ailettes.However, in order to further increase the heat exchange between the heat transfer fluid and the ambient air, it is common for a ventilation device to be used in addition, to generate or increase a flow of air directed towards the tubes and the fins.
De façon connue, un tel dispositif de ventilation comprend une turbomachine axiale.In known manner, such a ventilation device comprises an axial turbomachine.
Le flux d’air généré par les pales d’une telle turbomachine axiale est turbulente, notamment en raison de la géométrie circulaire de l’hélice, et n’atteint en général qu’une partie seulement de la surface de l’échangeur de chaleur (zone circulaire de l’échangeur faisant face à l’hélice de la turbomachine axiale). L’échange de chaleur ne se fait donc pas de façon homogène sur toute la surface des tubes et des ailettes.The air flow generated by the blades of such an axial turbomachine is turbulent, in particular due to the circular geometry of the propeller, and generally only reaches a part of the surface of the heat exchanger. (circular zone of the exchanger facing the propeller of the axial turbomachine). The heat exchange is therefore not homogeneous over the entire surface of the tubes and fins.
En outre, lorsque la mise en marche de la turbomachine axiale ne s’avère pas nécessaire (typiquement lorsque l’échange de chaleur avec de l’air ambiant non accéléré suffit à refroidir le fluide caloporteur circulant dans l’échangeur), les pales obstruent en partie l’écoulement de l’air ambiant vers les tubes et les ailettes, ce qui gêne la circulation d’air vers l’échangeur et limite ainsi l’échange de chaleur avec le fluide caloporteur.In addition, when the start-up of the axial turbomachine does not prove necessary (typically when the heat exchange with non-accelerated ambient air is sufficient to cool the heat transfer fluid circulating in the exchanger), the blades obstruct partly the flow of ambient air towards the tubes and the fins, which hinders the circulation of air towards the exchanger and thus limits the exchange of heat with the heat transfer fluid.
Une telle turbomachine axiale est en outre relativement encombrante, à cause notamment des dimensions nécessaires de l’hélice pour obtenir un refroidissement moteur effectif, ce qui rend long et délicat son intégration dans un véhicule automobile.Such an axial turbomachine is also relatively bulky, in particular because of the necessary dimensions of the propeller to obtain effective engine cooling, which makes it long and tricky to integrate it into a motor vehicle.
Le but de l’invention est de remédier au moins partiellement à ces inconvénients.The object of the invention is to at least partially remedy these drawbacks.
À cet effet, l’invention a pour objet un module de refroidissement pour véhicule automobile, comprenant une turbomachine axiale, au moins une turbomachine tangentielle, un premier échangeur de chaleur associé à la turbomachine axiale, et un deuxième échangeur de chaleur associé à ladite au moins une turbomachine tangentielle, le module de refroidissement étant agencé pour que, dans un état de fonctionnement, la turbomachine axiale crée un flux d’air au voisinage du premier échangeur de chaleur et la turbomachine tangentielle crée un flux d’air au voisinage du deuxième échangeur de chaleur.To this end, the subject of the invention is a cooling module for a motor vehicle, comprising an axial turbomachine, at least one tangential turbomachine, a first heat exchanger associated with the axial turbomachine, and a second heat exchanger associated with said at least one at least one tangential turbomachine, the cooling module being arranged so that, in an operating state, the axial turbomachine creates an air flow in the vicinity of the first heat exchanger and the tangential turbomachine creates an air flow in the vicinity of the second heat exchanger.
Ainsi, avantageusement, on met en œuvre au moins une turbomachine et au moins une turbomachine axiale à hélice qui permettent d’obtenir un flux d’air mieux réparti sur les échangeurs de façon homogène tout en tenant compte des besoins de refroidissement de chacun des échangeurs.Thus, advantageously, at least one turbomachine and at least one axial propeller turbomachine are implemented, which make it possible to obtain a flow of air better distributed over the exchangers in a homogeneous manner while taking into account the cooling needs of each of the exchangers. .
Selon un autre aspect, ladite au moins une turbomachine tangentielle et la turbomachine axiale s’étendent d’un même côté du premier et du deuxième échangeurs de chaleur.According to another aspect, said at least one tangential turbomachine and the axial turbomachine extend on the same side of the first and second heat exchangers.
Selon un autre aspect, ladite au moins une turbomachine tangentielle et la turbomachine axiale s’étendent sensiblement l’un à côté de l’autre.According to another aspect, said at least one tangential turbomachine and the axial turbomachine extend substantially side by side.
Selon un autre aspect, ladite au moins une turbomachine tangentielle et la turbomachine axiale s’étendent sensiblement l’un au-dessus de l’autre.According to another aspect, said at least one tangential turbomachine and the axial turbomachine extend substantially one above the other.
Selon un autre aspect, le premier échangeur de chaleur est disposé en regard de la turbomachine axiale et le deuxième échangeur de chaleur est disposé en regard de ladite au moins une turbomachine tangentielle.According to another aspect, the first heat exchanger is arranged opposite the axial turbomachine and the second heat exchanger is arranged opposite said at least one tangential turbomachine.
Selon un autre aspect, ladite au moins une turbomachine tangentielle comprend une pluralité de roues à aubes munies de pales montées mobiles autour d’un axe de rotation.According to another aspect, said at least one tangential turbomachine comprises a plurality of paddle wheels fitted with blades mounted so as to move about an axis of rotation.
Selon un autre aspect, ladite au moins une turbomachine tangentielle et la turbomachine axiale sont disposées en aval du premier et deuxième échangeurs de chaleur relativement à un écoulement d’un flux d’air dans le module de refroidissement.According to another aspect, said at least one tangential turbomachine and the axial turbomachine are arranged downstream of the first and second heat exchangers relative to a flow of an air flow in the cooling module.
Selon un autre aspect, le module comprend deux turbomachines tangentielles, chacune comprenant chacune une pluralité de roues à aubes munies de pales montées mobiles autour d’un axe de rotation, l’axe de rotation de la première turbomachine tangentielle et l’axe de rotation de la deuxième turbomachine tangentielle étant montés parallèlement l’un à l’autre.According to another aspect, the module comprises two tangential turbomachines, each each comprising a plurality of paddle wheels provided with blades mounted so as to move around an axis of rotation, the axis of rotation of the first tangential turbomachine and the axis of rotation of the second tangential turbomachine being mounted parallel to one another.
Selon un autre aspect, le deuxième échangeur de chaleur est un refroidisseur d’air de suralimentation ou un sous-refroidisseur.In another aspect, the second heat exchanger is a charge air cooler or a subcooler.
Selon un autre aspect, le module comprend au moins un volet de guidage d’air dans le module de refroidissement.According to another aspect, the module comprises at least one air guide flap in the cooling module.
Selon un autre aspect, en position installée dans le véhicule, la turbomachine axiale et chaque turbomachine tangentielle sont alignées le long d’une direction correspondant à une direction d’avancement du véhicule automobile ou correspondant à une direction transversale du véhicule ou correspondant à une direction verticale.According to another aspect, in the position installed in the vehicle, the axial turbomachine and each tangential turbomachine are aligned along a direction corresponding to a direction of advance of the motor vehicle or corresponding to a transverse direction of the vehicle or corresponding to a direction vertical.
Selon un autre aspect, chacune des deux turbomachines tangentielles comprend respectivement une sortie d’un flux d’air, les deux sorties d’air étant disposées en regard l’une de l’autre.According to another aspect, each of the two tangential turbomachines respectively comprises an outlet for an air flow, the two air outlets being arranged opposite one another.
Selon un autre aspect, chacune des deux turbomachines comprend également une portion de guidage d’air, la sortie d’air de la première turbomachine étant disposée en regard de la portion de guidage de la deuxième turbomachine.According to another aspect, each of the two turbomachines also comprises an air guide portion, the air outlet of the first turbomachine being arranged opposite the guide portion of the second turbomachine.
Selon un autre aspect, la portion de guidage de la première turbomachine est disposée en regard de la portion de guidage de la deuxième turbomachine.According to another aspect, the guide portion of the first turbomachine is arranged opposite the guide portion of the second turbomachine.
Selon un autre aspect, les portions de guidage des deux turbomachines tangentielles sont en contact l’une de l’autre.According to another aspect, the guide portions of the two tangential turbomachines are in contact with each other.
Selon un autre aspect, le module de refroidissement comprend une structure munie d’un cadre délimitant une entrée d’air dans le module de refroidissement et munie d’au moins un volet.According to another aspect, the cooling module comprises a structure provided with a frame defining an air inlet in the cooling module and provided with at least one flap.
Selon un autre aspect, le cadre présente les mêmes dimensions (longueur, largeur) que la longueur et la hauteur de l’échangeur thermique, respectivement, et le cadre et l’échangeur thermique sont disposés en face l’un de l’autre, de sorte que, en position d’obturation, l’ensemble des surfaces de travail couvre entièrement l’entrée d’air.According to another aspect, the frame has the same dimensions (length, width) as the length and height of the heat exchanger, respectively, and the frame and the heat exchanger are arranged opposite each other, so that, in the closed position, all of the work surfaces completely cover the air inlet.
Selon un autre aspect, le cadre présente une hauteur inférieure à la hauteur de l’échangeur thermique, de sorte que, en position d’obturation de l’entrée, l’obturation de l’échangeur thermique est partielle uniquement, et un flux d’air traverse l’échangeur thermique.According to another aspect, the frame has a height less than the height of the heat exchanger, so that, in the inlet closing position, the closing of the heat exchanger is only partial, and a flow of air passes through the heat exchanger.
Selon un autre aspect, le module de refroidissement comprend avantageusement un moyen de guidage d’air, notamment des volets de guidage ou une paroi opaque, fixe.According to another aspect, the cooling module advantageously comprises an air guide means, in particular guide flaps or an opaque, fixed wall.
D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels:Other characteristics, details and advantages of the invention will appear on reading the detailed description below, and on analyzing the appended drawings, in which:
Description de modes de réalisationDescription of embodiments
Dans la suite de la description, les éléments identiques ou de fonction identique portent le même signe de référence. À fin de concision de la présente description, ces éléments ne sont pas décrits en détails dans chaque mode de réalisation. Au contraire, seules les différences entre les variantes de réalisation sont décrites en détails.In the rest of the description, identical elements or identical functions bear the same reference sign. For the sake of conciseness of this description, these elements are not described in detail in each embodiment. On the contrary, only the differences between the variant embodiments are described in detail.
La figure 1 illustre de manière schématique la partie avant d’un véhicule automobile 10 à moteur 12. Le véhicule 10 comporte notamment une carrosserie 14 et un pare-chocs 16 portés par un châssis (non représenté) du véhicule automobile 10. La carrosserie 14 définit une baie de refroidissement 18, c'est-à-dire une ouverture à travers la carrosserie 14. La baie de refroidissement 18 peut être unique comme dans l’exemple illustré. Alternativement cependant, la carrosserie 14 peut définir une pluralité de baies de refroidissement. Ici, la baie de refroidissement 18 se trouve en partie basse de la face avant 14a de la carrosserie 14. Dans l’exemple illustré, la baie de refroidissement 18 est située sous le pare-chocs 16. Une grille 20 peut être disposée dans la baie de refroidissement 18 pour éviter que des projectiles puissent traverser la baie de refroidissement 18. Un module de refroidissement 22 est disposé en vis-à-vis de la baie de refroidissement 18. La grille 20 permet notamment de protéger ce module de refroidissement 22.FIG. 1 schematically illustrates the front part of a motor vehicle 10 with a motor 12. The vehicle 10 comprises in particular a body 14 and a bumper 16 carried by a frame (not shown) of the motor vehicle 10. The body 14 defines a cooling bay 18, that is to say an opening through the bodywork 14. The cooling bay 18 can be unique as in the example illustrated. Alternatively however, body 14 may define a plurality of cooling bays. Here, the cooling bay 18 is located in the lower part of the front face 14a of the bodywork 14. In the example illustrated, the cooling bay 18 is located under the bumper 16. A grid 20 can be arranged in the cooling bay 18 to prevent projectiles from passing through the cooling bay 18. A cooling module 22 is arranged opposite the cooling bay 18. The grid 20 makes it possible in particular to protect this cooling module 22.
Sur les figures, on a illustré des repères (X, Y, Z). La direction X correspond à une direction, longitudinale, d’avancement du véhicule automobile. La direction Y, transversale, est définie comme étant perpendiculaire à la direction longitudinale X. Plus spécifiquement, les directions longitudinale et transversale X et Y sont peuvent par exemple appartenir sensiblement à un plan sensiblement horizontal. La direction Z correspond quant à elle à une direction verticale.In the figures, reference marks (X, Y, Z) have been illustrated. The direction X corresponds to a direction, longitudinal, of advancement of the motor vehicle. The transverse direction Y is defined as being perpendicular to the longitudinal direction X. More specifically, the longitudinal and transverse directions X and Y may for example belong substantially to a substantially horizontal plane. The Z direction corresponds to a vertical direction.
Le module de refroidissement 22 est plus visible sur les figures 2 à 7.The cooling module 22 is more visible in figures 2 to 7.
Le module de refroidissement 22 comprend un dispositif de ventilation 24 associé à au moins un premier échangeur thermique 26 et un deuxième échangeur thermique 28.The cooling module 22 comprises a ventilation device 24 associated with at least a first heat exchanger 26 and a second heat exchanger 28.
Comme visible sur la figure 2, le premier échangeur thermique 26 et le deuxième échangeur thermique 28 sont alignés le long de l’axe Y. Autrement dit, les échangeurs 26 et 28 sont sensiblement disposés sensiblement dans un même plan, référencé P sur la figure 2.As visible in Figure 2, the first heat exchanger 26 and the second heat exchanger 28 are aligned along the Y axis. In other words, the exchangers 26 and 28 are substantially arranged substantially in the same plane, referenced P in the figure 2.
Chacun des échangeurs de chaleur 26, 28 présente une forme générale parallélépipédique d’une longueur L26, respectivement L28 le long de l’axe Y, une hauteur H26, H28, le long de l’axe Z et une profondeur P26, P28 le long de l’axe Y.Each of the heat exchangers 26, 28 has a generally parallelepipedal shape with a length L26, respectively L28 along the Y axis, a height H26, H28, along the Z axis and a depth P26, P28 along of the Y axis.
Le module de refroidissement 22 comprend au moins une turbomachine tangentielle associée à l’un des échangeurs 26, 28 ainsi qu’au moins une turbomachine axiale 70 associé à l’autre des échangeurs 26, 28.The cooling module 22 comprises at least one tangential turbomachine associated with one of the exchangers 26, 28 as well as at least one axial turbomachine 70 associated with the other of the exchangers 26, 28.
Sur la figure 2, le module de refroidissement 22 comprend une unique turbomachine tangentielle 30 tandis que, selon les variantes des figures 3 à 5, le module de refroidissement 22 comprend une première turbomachine tangentielle 30-1 et une deuxième turbomachine tangentielle 30-2.In FIG. 2, the cooling module 22 comprises a single tangential turbomachine 30 while, according to the variants of FIGS. 3 to 5, the cooling module 22 comprises a first tangential turbomachine 30-1 and a second tangential turbomachine 30-2.
La turbomachine axiale 70 comprend un cadre 72 maintenant une paroi plane 74 percée d’une ouverture 76, de préférence centrée. Une hélice 78 est montée dans l’ouverture 76. Sur la figure 2, la paroi 74 s’étend le long d’un plan (Y, Z).The axial turbomachine 70 comprises a frame 72 maintaining a flat wall 74 pierced with an opening 76, preferably centered. A helix 78 is mounted in aperture 76. In Fig. 2, wall 74 extends along a plane (Y, Z).
Sur la figure 2, la turbomachine axiale 70 est associé au premier échangeur 26, tandis que la turbomachine tangentielle 30 est associée au deuxième échangeur de chaleur 28.In FIG. 2, the axial turbomachine 70 is associated with the first exchanger 26, while the tangential turbomachine 30 is associated with the second heat exchanger 28.
Sur chacun des modes de réalisation illustrés, chacune des turbomachines tangentielles 30, 30-1, 30-2 est montée aspirante. Chacune des turbomachines tangentielles 30-1, 30-2 comprend une pluralité de roues à aubes 32-1, 32-2 comportant chacune une pluralité de pales montées rotatives autour d’un arbre 36-1, 36-2 s’étendant le long d’un axe de rotation A32-1, A32-2.On each of the illustrated embodiments, each of the tangential turbomachines 30, 30-1, 30-2 is suction mounted. Each of the tangential turbomachines 30-1, 30-2 comprises a plurality of bladed wheels 32-1, 32-2 each comprising a plurality of blades rotatably mounted around a shaft 36-1, 36-2 extending along of an axis of rotation A 32-1 , A 32-2 .
Sur les modes de réalisation illustrés, les arbres 36-1, 36-2 s’étendent parallèlement à l’axe transversal Y.In the illustrated embodiments, the shafts 36-1, 36-2 extend parallel to the transverse axis Y.
La turbomachine axiale 70 est disposé en vis-à-vis du premier échangeur 26. De préférence, le cadre 72 est fixé à l’échangeur de chaleur 26, par exemple à des collecteurs de l’échangeur de chaleur 26, de sorte à maintenir la longueur de l’échangeur 26 parallèle à l’axe Y.The axial turbomachine 70 is arranged opposite the first exchanger 26. Preferably, the frame 72 is fixed to the heat exchanger 26, for example to collectors of the heat exchanger 26, so as to maintain the length of the exchanger 26 parallel to the Y axis.
Le (figure 2) ou les (figures 3 à 5) turbomachines tangentielles, 30, 30-1, 30-2 est ou sont disposée(s) en vis-à-vis du deuxième échangeur 28. De préférence, chacune des turbomachines est fixée à l’échangeur 28, par exemple à des collecteurs de l’échangeur 28, de sorte à maintenir chacun des arbres de rotation 36, 36-1, 36-2 parallèle à l’axe Y.The (Figure 2) or (Figures 3 to 5) tangential turbomachines, 30, 30-1, 30-2 is or are arranged (s) vis-à-vis the second exchanger 28. Preferably, each of the turbomachines is fixed to the exchanger 28, for example to collectors of the exchanger 28, so as to maintain each of the rotation shafts 36, 36-1, 36-2 parallel to the axis Y.
On note que, de préférence, la turbomachine axiale 70 et chaque turbomachine tangentielle sont disposés du même côté des échangeurs de chaleur vis-à-vis de l’écoulement du fluide F, F1, F2 dans le module de refroidissement.It is noted that, preferably, the axial turbomachine 70 and each tangential turbomachine are arranged on the same side of the heat exchangers vis-à-vis the flow of the fluid F, F1, F2 in the cooling module.
Sur la figure 2, la turbomachine axiale 70 et chaque turbomachine tangentielle sont alignés le long de l’axe Y. Néanmoins, l’invention n’est bien entendu pas limitée à cette configuration, et, selon le positionnement des échangeurs 26, 28 et/ou les contraintes spatiales du compartiment moteur, on peut aligner la turbomachine axiale 70 et chaque turbomachine tangentielle selon l’axe Z ou selon l’axe X.In FIG. 2, the axial turbomachine 70 and each tangential turbomachine are aligned along the Y axis. /or the spatial constraints of the engine compartment, the axial turbomachine 70 and each tangential turbomachine can be aligned along the Z axis or along the X axis.
On décrit maintenant un sous-ensemble S du module de refroidissement 22 en relation avec les figures 3 à 5.A subassembly S of the cooling module 22 will now be described in relation to FIGS. 3 to 5.
Tel qu’illustré, le module de refroidissement 22 comprend une volute 38-1, 38-2 associée respectivement aux roues à aubes 32-1, 32-2.As illustrated, the cooling module 22 comprises a volute 38-1, 38-2 associated respectively with the impellers 32-1, 32-2.
La volute 38-1 de la première turbomachine 30-1 comprend une enveloppe 40-1 constituée d’une paroi 42-1 conformée pour loger les roues à aubes 32-1 et guider l’air ayant traversé l’échangeur 28 autour de la première turbomachine 30-1 jusqu’à une première sortie 44-1 de l’air hors du module 22. De manière connue, la paroi 42-1 présente une forme de spirale tronquée.The volute 38-1 of the first turbomachine 30-1 comprises a casing 40-1 consisting of a wall 42-1 shaped to house the bladed wheels 32-1 and guide the air having passed through the exchanger 28 around the first turbomachine 30-1 to a first air outlet 44-1 from module 22. In known manner, wall 42-1 has the shape of a truncated spiral.
De manière analogue, la volute 38-2 de la première turbomachine 30-2 comprend une enveloppe 40-2 constituée d’une paroi conformée 42-2 pour loger les roues à aubes 32-2 et guider l’air ayant traversé l’échangeur 28 autour de la première turbomachine 30-2 jusqu’à une première sortie 44-2 de l’air hors du module 22. De manière connue, la paroi 42-2 présente une forme de spirale tronquée.Similarly, the volute 38-2 of the first turbine engine 30-2 comprises an envelope 40-2 consisting of a shaped wall 42-2 to house the bladed wheels 32-2 and guide the air having passed through the exchanger 28 around the first turbine engine 30-2 as far as a first air outlet 44-2 from the module 22. In known manner, the wall 42-2 has the shape of a truncated spiral.
Selon la variante de la figure 3, les deux sorties 44-1, 44-2 sont disposées en regard l’une de l’autre.According to the variant of Figure 3, the two outputs 44-1, 44-2 are arranged opposite one another.
Selon la variante de la figure 4, la sortie d’air 44-1 de la première turbomachine 30-1 est disposée en regard de la portion de guidage 42-2 de la deuxième turbomachine 30-2, ce qui réduit nettement les ondes acoustiques générées par le module de refroidissement.According to the variant of FIG. 4, the air outlet 44-1 of the first turbomachine 30-1 is arranged facing the guide portion 42-2 of the second turbomachine 30-2, which clearly reduces the acoustic waves generated by the cooling module.
Cette configuration assure que la répartition du flux d’air F1 issu de la première turbomachine 30-1 via la sortie associée 41-1 est sensiblement la même et en particulier dans le même sens que la répartition d’un flux d’air F2 issu de la deuxième turbomachine 30-2 via la sortie associée 41-2.This configuration ensures that the distribution of the air flow F1 from the first turbine engine 30-1 via the associated outlet 41-1 is substantially the same and in particular in the same direction as the distribution of an air flow F2 from of the second turbomachine 30-2 via the associated output 41-2.
On note qu’un axe parallèle à la direction Z et passant par le milieu des longueurs de l’ensemble des échangeurs thermiques est un axe de symétrie de l’ensemble des deux turbomachines 30-1, 30-2.It is noted that an axis parallel to the direction Z and passing through the middle of the lengths of the set of heat exchangers is an axis of symmetry of the set of the two turbomachines 30-1, 30-2.
Sur la figure 4, la partie 42-1, 42-2 de la volute 38-1, 38-2 est disposée au-dessus de la sortie respective 44-1, 44-2, et les flux d’air F1 et F2 sont sensiblement verticaux et vers le bas.In FIG. 4, the part 42-1, 42-2 of the volute 38-1, 38-2 is arranged above the respective outlet 44-1, 44-2, and the air flows F1 and F2 are substantially vertical and downward.
Ainsi, quand le véhicule se trouve dans un environnement humide voire mouillé, comme en cas de pluie ou de passage à gué, la turbomachine 30-1, 30-2 est protégée, puisque l’eau ne peut pas être stockée dans la volute mais au contraire est évacuée par la sortie 44-1, 44-2. De ce fait, toute submersion du module de refroidissement est évitée.Thus, when the vehicle is in a humid or even wet environment, such as in the event of rain or fording, the turbomachine 30-1, 30-2 is protected, since the water cannot be stored in the volute but on the contrary is evacuated by the output 44-1, 44-2. Therefore, any submersion of the cooling module is avoided.
Selon le mode de réalisation de la figure 5, la portion de guidage 42-1 de la première turbomachine 30-1 est disposée en regard de la portion de guidage 42-2 de la deuxième turbomachine 30-2.According to the embodiment of FIG. 5, the guide portion 42-1 of the first turbomachine 30-1 is placed opposite the guide portion 42-2 of the second turbomachine 30-2.
Cette configuration assure que le flux d’air F1 issu de la première turbomachine 30-1 via la sortie associée 44-1 s’écoule sensiblement dans la même direction et en sens opposé que le flux d’air F2 issu de la deuxième turbomachine 30-2 via la sortie associée 44-2. Sur la figure 5, le flux d’air F1 est sensiblement vertical vers le haut tandis que le flux d’air F2 est sensiblement vertical vers le bas.This configuration ensures that the airflow F1 from the first turbomachine 30-1 via the associated outlet 44-1 flows substantially in the same direction and in the opposite direction as the airflow F2 from the second turbomachine 30 -2 via the associated output 44-2. In FIG. 5, the airflow F1 is substantially vertical upwards while the airflow F2 is substantially vertical downwards.
Ainsi, les flux d’air F1 et F2 ne se gênent pas l’un l’autre, ce qui assure une performance améliorée, ainsi qu’une réduction des ondes sonores générées par le module de refroidissement 22.Thus, the airflows F1 and F2 do not interfere with each other, which ensures improved performance, as well as a reduction in the sound waves generated by the cooling module 22.
De préférence, les portions de guidage 42-1, 42-2 sont en contact l’une de l’autre, ce qui contribue à la rigidification du module de refroidissement.Preferably, the guide portions 42-1, 42-2 are in contact with each other, which contributes to the stiffening of the cooling module.
Comme plus particulièrement visible sur les figures 6 et 7, le module de refroidissement 22 comprend une structure 50 munie d’un cadre 52 délimitant une entrée d’air E dans le module de refroidissement 22 et munie d’au moins un volet 54. Sur les figures, la structure 50 est munie d’une pluralité de volets 54.As more particularly visible in Figures 6 and 7, the cooling module 22 comprises a structure 50 provided with a frame 52 delimiting an air inlet E in the cooling module 22 and provided with at least one flap 54. On the figures, the structure 50 is provided with a plurality of flaps 54.
Le cadre 52 est disposé au moins partiellement en regard de l’échangeur thermique 26, par exemple complètement en regard de l’échangeur thermique 26, selon les besoins en refroidissement et les contraintes spatiales du compartiment moteur du véhicule.The frame 52 is arranged at least partially opposite the heat exchanger 26, for example completely opposite the heat exchanger 26, depending on the cooling requirements and the spatial constraints of the engine compartment of the vehicle.
Le cadre 52 est de forme générale rectangulaire et disposé de sorte que les longueurs du rectangle s’étendent parallèlement à l’axe transversale Y, tandis que les largeurs du rectangle s’étendent parallèlement à l’axe vertical Y. En d’autres termes, un plan P du cadre 52 s’étend parallèlement à la surface de travail S de l’échangeur thermique 26.Frame 52 is generally rectangular in shape and arranged so that the lengths of the rectangle extend parallel to the transverse axis Y, while the widths of the rectangle extend parallel to the vertical axis Y. In other words , a plane P of frame 52 extends parallel to working surface S of heat exchanger 26.
Sur les figures 6 et 7, les volets 54 sont répartis en trois ensembles de quatre volets. Dans chaque ensemble, les volets 54 sont disposés parallèlement les uns au-dessous des autres, et les trois ensembles sont disposés dans le prolongement les uns des autres.In Figures 6 and 7, the flaps 54 are divided into three sets of four flaps. In each set, the flaps 54 are arranged parallel one below the other, and the three sets are arranged in the extension of each other.
Bien entendu, l’invention ne se limite pas à la configuration illustrée sur les figures 3 et 4, et, en particulier, le nombre de volets, d’ensembles de volets et la position des volets les uns relativement aux autres peut varier.Of course, the invention is not limited to the configuration illustrated in Figures 3 and 4, and, in particular, the number of flaps, sets of flaps and the position of the flaps relative to each other may vary.
Comme il ressort également des figures 5 et 6, chaque volet 54 comprend une surface de travail 56. Par exemple, la surface de travail 56 est un panneau de forme générale rectangulaire plane. Bien entendu, l’invention ne se limite pas aux volets rectangulaires plans, et d’autres configurations sont tout à fait envisageables.As also apparent from Figures 5 and 6, each flap 54 includes a work surface 56. For example, the work surface 56 is a panel of generally planar rectangular shape. Of course, the invention is not limited to flat rectangular shutters, and other configurations are quite possible.
Chaque volet 54 comprend un axe 58 solidaire de la surface de travail 56. Sur les figures 2 et 3, les axes 58 s’étendent sensiblement horizontalement, parallèlement à l’axe transversal Y. Chaque volet 54 est monté pivotant entre une position d’obturation de l’entrée d’air E et au moins une position d’ouverture de l’entrée d’air E.Each flap 54 comprises a pin 58 secured to the work surface 56. In Figures 2 and 3, the pins 58 extend substantially horizontally, parallel to the transverse axis Y. Each flap 54 is pivotally mounted between a position of closure of the air inlet E and at least one open position of the air inlet E.
Dans chaque position d’ouverture (figure 3), chaque surface de travail 56 forme un angle non nul avec une surface virtuelle plane de l’entrée d’air E, ce qui permet qu’un flux d’air traverse l’entrée d’air E vers l’échangeur thermique 26 puis les turbomachines 40-1, 40-2. Dans la position d’obturation (figure 4), encore appelée position de fermeture, l’ensemble des surfaces de travail 56 couvre au moins une partie de l’entrée d’air E.In each open position (FIG. 3), each work surface 56 forms a non-zero angle with a flat virtual surface of the air inlet E, which allows an air flow to cross the inlet d air E to the heat exchanger 26 then the turbomachines 40-1, 40-2. In the closed position (Figure 4), also called the closed position, all of the work surfaces 56 cover at least part of the air inlet E.
Sur le mode de réalisation des figures 5 et 6, le cadre 52 présente les mêmes dimensions (longueur, largeur) que la longueur et la hauteur de l’échangeur thermique 28, respectivement, et le cadre 54 et l’échangeur thermique 28 sont disposés en face l’un de l’autre, de sorte que, en position d’obturation, l’ensemble des surfaces de travail 56 couvre entièrement l’entrée d’air E. Aucun air ne traverse l’échangeur thermique 28.In the embodiment of Figures 5 and 6, frame 52 has the same dimensions (length, width) as the length and height of heat exchanger 28, respectively, and frame 54 and heat exchanger 28 are arranged opposite each other, so that, in the closed position, all of the working surfaces 56 entirely cover the air inlet E. No air passes through the heat exchanger 28.
Néanmoins, on peut également prévoir que le cadre 52 présente une hauteur inférieure à la hauteur de l’échangeur thermique. Ainsi, en position d’obturation de l’entrée E, l’obturation de l’échangeur thermique est partielle uniquement, et un flux d’air traverse l’échangeur thermique 28.Nevertheless, it is also possible for the frame 52 to have a height less than the height of the heat exchanger. Thus, in the closing position of inlet E, the closing of the heat exchanger is only partial, and an air flow passes through the heat exchanger 28.
L’obturation complète ou partielle dépend des besoins de refroidissement moteur, ainsi que des contraintes spatiales dans le compartiment moteur du véhicule.Complete or partial sealing depends on engine cooling requirements, as well as spatial constraints in the vehicle engine compartment.
La position d’ouverture des volets 54 est particulièrement avantageuse quand le moteur nécessite un refroidissement important, notamment quand la température du liquide de refroidissement est élevée ou que la température extérieure de l’air est élevée, auquel cas les turbomachines peuvent être en état de marche si la vitesse du véhicule ne s’avère pas suffisante les besoins de refroidissement.The open position of the flaps 54 is particularly advantageous when the engine requires significant cooling, in particular when the coolant temperature is high or the outside air temperature is high, in which case the turbomachines may be in a state of running if the vehicle speed is not sufficient for the cooling needs.
La position de fermeture est particulièrement avantageuse quand la température inférieure est faible, notamment pour un démarrage en hiver du véhicule, ou à une vitesse élevée du véhicule, auquel cas les turbomachines sont préférablement à l’arrêt.The closed position is particularly advantageous when the lower temperature is low, in particular for starting the vehicle in winter, or at high vehicle speed, in which case the turbomachines are preferably stopped.
Par exemple, quand le véhicule circule sur une route à grande vitesse, les volets alternent entre la position d’ouverture et de fermeture en fonction de la température du liquide de refroidissement du moteur.For example, when the vehicle is traveling on a highway at high speed, the flaps alternate between the open and closed position depending on the temperature of the engine coolant.
Comme il ressort déjà de la description qui précède , un flux d’air F pénètre dans le module 22 par l’entrée d’air E de la structure 50, où il est guidé par les volets 54 vers l’échangeur thermique 28 qu’il traverse, avant de quitter le module 22 via les sorties d’air 44-1 et 44-2, ayant été scindé en deux flux d’air F1 et F2 issus respectivement de la première turbomachine 30-1 et de la deuxième turbomachine 30-2.As already apparent from the preceding description, an air flow F enters the module 22 through the air inlet E of the structure 50, where it is guided by the shutters 54 towards the heat exchanger 28 that it crosses, before leaving the module 22 via the air outlets 44-1 and 44-2, having been split into two air flows F1 and F2 coming respectively from the first turbomachine 30-1 and from the second turbomachine 30 -2.
Le module de refroidissement 22 comprend avantageusement un moyen de guidage 60 d’air, illustré sur la figure 4. Le moyen de guidage d’air 60 comporte des volets 62 montés mobiles entre une position de fermeture complète de la surface de travail S et une position d’ouverture de la surface S. Ces volets 62 peuvent être passifs, auquel cas le mouvement entre les positions d’ouverture et de fermeture est dû à la vitesse de l’air traversant le module 22, ou actifs, auquel cas le mouvement entre les positions d’ouverture et de fermeture est commandé par un actionneur.The cooling module 22 advantageously comprises an air guide means 60, illustrated in FIG. 4. The air guide means 60 comprises flaps 62 mounted to move between a fully closed position of the work surface S and open position of the surface S. These shutters 62 can be passive, in which case the movement between the open and closed positions is due to the speed of the air passing through the module 22, or active, in which case the movement between the open and closed positions is controlled by an actuator.
Dans la position de fermeture des volets, ceux-ci permettent de diriger le flux d’air créé vers la turbomachine associée. Au contraire, une position ouverte des volets, atteinte généralement alors que la turbomachine associée est éteinte, permet de diriger au moins une partie du flux d’air créé par exemple par la vitesse du véhicule sur lequel le module de refroidissement 22 est monté, sans passer par la turbomachine associée 30-1, 30-2. On dérive ainsi le flux d’air de la turbomachine. La position d’ouverture est particulièrement avantageuse quand le véhicule roule à grande vitesse, auquel cas il est possible de mettre les turbomachines à l’arrêt.In the closed position of the flaps, these make it possible to direct the air flow created towards the associated turbomachine. On the contrary, an open position of the flaps, generally reached when the associated turbomachine is off, makes it possible to direct at least part of the air flow created for example by the speed of the vehicle on which the cooling module 22 is mounted, without pass through the associated turbomachine 30-1, 30-2. This diverts the airflow from the turbomachine. The open position is particularly advantageous when the vehicle is traveling at high speed, in which case it is possible to shut down the turbomachines.
Alternativement, le moyen de guidage 60 est une paroi opaque, fixe. La paroi fixe présente l’avantage d’être simple à mettre en place et peu coûteuse.Alternatively, the guide means 60 is an opaque, fixed wall. The fixed wall has the advantage of being simple to set up and inexpensive.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation illustrés et en particulier, le positionnement relatif de la turbomachine axiale et de la ou des turbomachine(s) tangentielle(s). Par exemple, la turbomachine tangentielle et la turbomachine axiale peuvent être prévus en mode soufflant, dans le cas où la turbomachine axiale et le ventilateur tangentiel sont placés entre la calandre et les échangeurs. Egalement, on peut prévoir une configuration dans laquelle la turbomachine axiale et la turbomachine sont disposés sur des côtés opposés des échangeurs.Of course, the invention is not limited to the illustrated embodiments and in particular, the relative positioning of the axial turbomachine and the tangential turbomachine(s). For example, the tangential turbomachine and the axial turbomachine can be provided in blower mode, in the case where the axial turbomachine and the tangential fan are placed between the shell and the exchangers. Also, a configuration can be provided in which the axial turbomachine and the turbomachine are arranged on opposite sides of the exchangers.
Claims (10)
- une turbomachine axiale,
- au moins une turbomachine tangentielle,
- un premier échangeur de chaleur associé à la turbomachine axiale, et
- un deuxième échangeur de chaleur associé à ladite au moins une turbomachine tangentielle,
le module de refroidissement étant agencé pour que, dans un état de fonctionnement, la turbomachine axiale crée un flux d’air au voisinage du premier échangeur de chaleur et la turbomachine tangentielle crée un flux d’air au voisinage du deuxième échangeur de chaleur.Motor vehicle cooling module, comprising:
- an axial turbomachine,
- at least one tangential turbomachine,
- a first heat exchanger associated with the axial turbomachine, and
- a second heat exchanger associated with said at least one tangential turbomachine,
the cooling module being arranged so that, in an operating state, the axial turbomachine creates an air flow in the vicinity of the first heat exchanger and the tangential turbomachine creates an air flow in the vicinity of the second heat exchanger.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| FR1915082A FR3105371A1 (en) | 2019-12-20 | 2019-12-20 | TANGENTIAL TURBOMACHINE MOTOR VEHICLE COOLING MODULE |
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| FR1915082A FR3105371A1 (en) | 2019-12-20 | 2019-12-20 | TANGENTIAL TURBOMACHINE MOTOR VEHICLE COOLING MODULE |
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| FR3105371A1 true FR3105371A1 (en) | 2021-06-25 |
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ID=69743576
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|---|---|---|---|---|
| FR3136707A1 (en) * | 2022-06-16 | 2023-12-22 | Psa Automobiles Sa | PILOT AIR INLET MODULE FOR VEHICLE COOLING FRONT |
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2019
- 2019-12-20 FR FR1915082A patent/FR3105371A1/en not_active Withdrawn
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