WO2004042310A1 - Echangeur de chaleur a plusieurs fluides, notamment pour un vehicule automobile, et systeme de gestion de l’energie thermique associe - Google Patents

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Valeo Thermique Moteur
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • Heat exchanger with several fluids, in particular for a motor vehicle, and associated thermal energy management system.
  • the invention relates to the field of heat exchangers, in particular for motor vehicles, for the exchange of heat between heat transfer fluids.
  • Today's motor vehicles include an increasing number of heat exchangers. Indeed, in addition to the traditional functions of engine cooling and heating and air conditioning of the passenger compartment, increased requirements in terms of. comfort or compliance with strict environmental standards lead to heating or cooling certain fluids to adapt their temperature, in order to allow improved management of the thermal energy developed by the internal combustion engine.
  • the present invention relates to a heat exchanger, in particular for a motor vehicle, which overcomes these drawbacks.
  • T exchanger comprises means for heat exchange between a first, a second and a third fluid.
  • the exchanger can be of any type, for example with plates or tubes. It can operate with a simultaneous circulation of the three fluids or with different combinations of fluids, exchanging heat in pairs.
  • the first fluid consists of the oil of the gearbox and / or the engine, the second fluid by the exhaust gases and the third fluid by the engine cooling water.
  • the exchanger of the invention makes it possible to maintain the temperature of the engine oil and / or of the gearbox at a higher temperature than that of the engine cooling water used. in the exchangers of the prior art. This allows a further reduction in the fuel consumption of the engine.
  • the exchanger of the invention makes it possible to accelerate the rise in engine water temperature in the event of a cold start by recovery of the thermal energy of the exhaust gases.
  • the exhaust gases can be cooled, for example to a temperature between 250 ° C and 450 ° C, which improves the efficiency of the catalysis elements of type " DeNox ”used to trap nitrogen oxides in exhaust gases.
  • the oil can be cooled in a conventional manner by the engine cooling water.
  • the exchanger comprises a central housing in which the first and the second heat transfer fluid circulate by exchanging heat and a peripheral envelope concentric with the housing in which the third fluid circulates.
  • the central housing has a cylindrical peripheral wall provided with inlet and outlet pipes for the first fluid and two end walls; a bundle of tubes elongated parallel to the axis of the housing, the end regions of each tube passing fluid-proof openings formed in said end walls, and the external faces of the tubes delimiting inside the housing a chamber for the circulation of the first fluid; and two annular cups of revolution respectively covering the two ends of the housing and sealingly linked to the periphery thereof, to define with the end walls of the manifolds which communicate with each other by means of tubes for the circulation of the second fluid.
  • At least one of the cups has at its axial end turned away from the housing a cylindrical portion defining an axial inlet or outlet manifold for the second fluid.
  • inlet and / or outlet pipes for the third fluid may also be provided inlet and / or outlet pipes for the third fluid, cooperating with the envelope in which said third fluid circulates.
  • the inlet and / or outlet pipes for the first fluid and / or the third fluid are, for example, oriented in orthogonal, in particular radial, directions relative to
  • the invention relates to a thermal energy management system developed by a heat engine, in particular for a motor vehicle.
  • This management system comprises a thermal engine, a cooling circuit for the thermal engine including a main radiator in which a heat-transfer fluid circulates, a heating circuit including a heater, a cooling circuit for the engine oil and / or the gearbox, an engine exhaust gas cooling system. It includes a three-fluid exchanger according to the present invention.
  • the exchanger is mounted on a bypass of an exhaust pipe coming from the heat engine.
  • the exchanger is mounted on an exhaust gas recirculation pipe interposed between the exhaust and the intake of the heat engine.
  • the heating circuit comprises a three-way valve or a three-way thermostat for bringing the fluid from the heating circuit directly to the heat engine or for passing this fluid through the exchanger.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a preferred embodiment of a three-fluid exchanger according to the present invention
  • FIG. 2 is a schematic view of a thermal energy management system developed by an engine comprising an exchanger according to the invention in cold start configuration or city traffic;
  • FIG. 3 shows the thermal energy management system of Figure 2 in normal engine configuration
  • FIG. 5 is a diagram showing the exhaust gas circuit in cold start configuration and city traffic
  • FIG. 7 is a schematic view of another management system which constitutes a variant of that of FIGS. 2 to 4.
  • the exchanger designated by the general reference 2 comprises a cylindrical wall 4 of axis XX made, for example, from rolled and welded sheet metal.
  • the peripheral wall 4 constitutes a cylinder which is closed at a first end by an end wall 6 and at a second end by an end wall 8.
  • Each of the end walls 6 and 8 is perforated with regularly distributed cylindrical holes , in which are housed the ends of tubes 10 forming a parallel bundle.
  • the internal wall of the cylinder 4 delimited with the external wall of the tubes 10 a chamber 12 for the circulation of a first fluid.
  • the cylindrical wall 4 is equipped with a
  • inlet pipe 14 and " d ⁇ ' " un ⁇ “” outlet pipe 16 ' for " this first fluid, for example the engine or gearbox oil (arrows FI, F2).
  • Ferrules 18 are advantageously provided in the cylindrical wall 14 to receive the inlet pipes 14 and outlet 16, and drain the solder allowing a tight connection of the pipes to the peripheral wall 4.
  • the cylindrical wall 4 has an annular cup of revolution 20 and, at its second end, an annular cup of revolution 22.
  • the cups 20 and 22 are tightly connected to the cylindrical casing 4 to define respectively with the end walls 6 and 8 of the manifolds 24 and 26 which communicate with each other by means of the tubes 10 for the circulation of the second fluid, for example the vehicle exhaust gases (arrows F3, F4).
  • An inlet pipe 28 is provided on the cup 20 and an outlet pipe 30 on the cup 22.
  • Each of the pipes 28 and 30 has a fixing flange 32 making it possible to connect it respectively to a supply pipe and to a pipe. second fluid exhaust.
  • the exchanger 2 comprises a cylindrical shell 34 which surrounds the peripheral wall 4 so as to provide an annular space 36 between these two walls constituting a chamber for the third fluid, for example the engine cooling water.
  • An inlet pipe 38 and an outlet pipe 40 are provided on the shell 34 to allow the entry and exit of the third fluid respectively.
  • the shell 34 is tightly linked to the annular cups of revolution 20 and 22.
  • the peripheral wall 4 containing the bundle of parallel tubes 10 constitutes, with the cups 20 and 22, a central housing 23 in which the first and the second fluid circulate by exchanging heat.
  • the shell 34 constitutes a " wrapped " peripheral " concentric with the housing 23, ""” in which the third fluid circulates (arrows F5, F6). The third can thus exchange heat with the first fluid (arrows FI, F2).
  • FIGS. 2 to 4 show three diagrams of a thermal energy management system developed by a motor vehicle engine 44.
  • the system comprises a circuit 46 for cooling the engine.
  • This circuit includes a main cooling radiator 48, disposed at the front of the vehicle, and a water pump 50, electric or mechanical, which circulates the water in the circuit 46.
  • a fan unit 52 attached to the main cooling radiator 48 makes it possible to force the circulation of air through the radiator tubes when the vehicle is not traveling at a sufficient speed, for example in congestion.
  • a thermostat 54 makes it possible to control the circulation of water in the circuit 46.
  • An expansion tank 56 makes it possible to absorb the expansions of the liquid when its temperature increases.
  • the thermal energy management system also comprises a heating circuit 58 comprising a radiator for heating the passenger compartment of the vehicle 60, also called an air heater.
  • a three-way valve or a three-way thermostat 62 makes it possible to bring the cooling fluid from the heating circuit directly to the engine 44 via a pipe 64, or to pass it through the exchanger 2 by means of line 66.
  • the system also includes a circuit for cooling the oil of the engine 44 or of the gearbox (not shown) of the engine 44.
  • the engine 44 comprises an oil sump 70 connected to the exchanger 2 by a pipe 72 and a pipe 74.
  • the inputs and outputs for the three fluids are designated by the same arrows as “ in “ Figure 1, " namely: - arrows FI and F2 for the first fluid (oil, in the example);
  • FIGS. 5 and 6 show the detail of the circuit 76 for cooling the exhaust gases from the engine 44. It comprises a catalytic converter 78, and a catalytic converter 80, commonly called “DeNox pot”, the function of which is is to trap nitrogen oxides.
  • a valve 82 is interposed between the catalytic converter 78 and the catalytic converter 80 on an exhaust pipe 84 coming from the engine 44. In an alternative embodiment, the valve 82 could be replaced by a three-way valve 83 shown in dashed lines .
  • the three-fluid exchanger 2 of the invention is mounted on a branch 86 of the exhaust pipe 84.
  • the thermostat or the three-way valve 62 In normal operation of the engine, that is to say at medium load, the thermostat or the three-way valve 62 lets part of the water flow from the heating circuit 58 pass through the three-fluid exchanger 2, l other part returning directly to the engine via line 64.
  • the cooling water allows the engine oil temperature to be moderately cooled.
  • the valve 82 or the three-way valve 83 can be closed ( Figure 5), so that all of the exhaust gases pass through the exchanger. This allows them to cool and, therefore, improves the efficiency of the catalytic converter 80 or, alternatively, the three-way valve could distribute the circulation of gases selectively between the exhaust pipe 84 and the bypass 86 .
  • FIGS. 4 and 6 show the engine energy management system 44 in a full engine load configuration.
  • the three-way valve 62 is closed, so that all of the cooling fluid of the heating circuit 58 passes through the exchanger 2 before returning to the engine 44. This characteristic makes it possible to cool the engine oil.
  • the valve 82 (or alternatively the valve 83) is in the open position, so that the largest part of the exhaust gases avoids the exchanger 2. The heat exchange of the exhaust gases to the engine oil is thus reduced or eliminated.
  • the exchanger 2 thus functions as an exchanger with two fluids (water and oil) which ensures the cooling of the engine oil like a conventional exchanger.
  • the management system of Figure 7 is similar to that of Figures 2 to 4, the common elements being designated by the same reference numerals.
  • the exchanger 2 is here mounted, not a bypass of the exhaust pipe, but on an exhaust gas recirculation pipe 90.
  • This pipe 90 is interposed between the exhaust 92 and the intake 94 of the heat engine 44 to return to Y admission o_Q ⁇ m ⁇ t "ine" part "of” s gas "cl exhaust and burn again.
  • the pipe 90 constitutes what is commonly called the line” EGR "(short for" Exhaust Gas Recirculation ”, an English expression meaning“ exhaust gas recirculation ”).
  • the heat exchanger of the invention is capable of numerous variant embodiments.

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Abstract

L'échangeur de chaleur (2), notamment pour un véhicule automobile, permet un échange de chaleur entre un premier, un deuxième et un troisième fluide, par exemple l'huile de la boîte de vitesse et/ou du moteur (44), les gaz d'échappement et l'eau de refroidissement du moteur. L'échangeur peut comporter un boîtier central (23) dans lequel le premier et le deuxième fluide circulent en échangeant de la chaleur et une enveloppe périphérique (34) concentrique au boîtier central (23) et dans laquelle circule le troisième fluide. Le boîtier central (23) peut comporter un faisceau de tubes (10) parallèles dont la paroi périphérique extérieure définit, avec une enveloppe cylindrique (4), une chambre (12) pour le premier fluide (F1, F2), le second fluide (F3, F4) circulant à l'intérieur des tubes (10).

Description

Echangeur de chaleur à plusieurs fluides, notamment pour un véhicule automobile, et système de gestion de l' énergie thermique associé
L'invention se rapporte au domaine des échangeurs de chaleur, notamment pour véhicules automobiles, pour l'échange de chaleur entre des fluides caloporteurs .
Les véhicules automobiles actuels comprennent un nombre de plus en plus important d' échangeurs de chaleur. En effet, en plus des fonctions traditionnelles de refroidissement du moteur et de chauffage et de climatisation de l'habitacle, des exigences accrues en matière . de confort ou de respect de normes environnementales strictes conduisent à réchauffer ou refroidir certains fluides pour adapter leur température, afin de permettre une gestion améliorée de l'énergie thermique développée par le moteur à combustion interne.
Ainsi, en phase de démarrage à froid du moteur, il est souhaitable d'accélérer la montée en température de l'huile du moteur et/ou de la boîte de vitesse. De même, il est souhaitable de permettre une montée en température rapide de la température de l'eau du circuit de refroidissement du moteur. Par ailleurs, à charge normale ou élevée du moteur, il est souhaitable de refroidir les gaz d'échappement afin, entre autres, d'augmenter la durée de vie des éléments catalytiques utilisés pour piéger les oxydes d' azote et réduire les émissions de polluants dans l'atmosphère. Enfin, à charge normale ou élevée du moteur, l'huile du moteur et de la boîte de vitesse doivent être refroidies, en général par échange avec l'eau de refroidissement du moteur.
Dans l'état de la technique actuellement connue, toutes ces fonctions d'échange thermique sont remplies par des échangeurs de chaleur dans lesquels les fluides à réchauffer ou à refroidir échangent de la chaleur deux à deux. Un grand nombre d' échangeurs distincts est donc nécessaire pour remplir l'ensemble des fonctions souhaitées. Ces échangeurs occupent un volume important sous le capot moteur. Ils nécessitent la présence de nombreuses canalisations d'amenée et d'évacuation des fluides .
La présente invention a pour objet un échangeur de chaleur, notamment pour véhicule automobile, qui remédie à ces inconvénients .
Ces buts sont atteints, conformément à l'invention, par le fait quë"T' échangeur comprend des moyens d'échange de chaleur entre un premier, un deuxième et un troisième fluide.
Ces fluides peuvent être à l'état liquide, gazeux ou sous forme de phases liquide et gazeuse. L'échangeur peut être d'un type quelconque, par exemple à plaques ou à tubes. Il peut fonctionner avec une circulation simultanée des trois fluides ou avec différentes combinaisons de fluides, échangeant deux à deux de la chaleur.
Dans une réalisation préférée, le premier fluide est constitué par l'huile de la boîte de vitesse et/ou du moteur, le second fluide par les gaz d'échappement et le troisième fluide par l'eau de refroidissement du moteur.
Grâce à ces caractéristiques, il est possible d'accélérer la montée en température de l'huile du moteur et/ou de la boîte de vitesse en récupérant la chaleur des gaz d'échappement. Il en résulte une diminution de la consommation de carburant du moteur. Par ailleurs, à faible charge, l'échangeur de l'invention permet de maintenir la température de l'huile du moteur et/ou de la boîte de vitesse à une température plus élevée que celle de l'eau de refroidissement du moteur utilisée dans les échangeurs de l'art antérieur. Ceci permet une nouvelle réduction de la consommation de carburant du moteur. De même, l'échangeur de l'invention permet d'accélérer la montée en température d'eau du moteur en cas de démarrage à froid par récupération de l'énergie thermique des gaz d' échappement .
A charge nominale ou forte du moteur du véhicule, les gaz d'échappement peuvent être refroidis, par exemple à une température comprise entre 250°C et 450°C, ce qui permet d'améliorer l'efficacité des éléments de catalyse de type «DeNox» utilisés pour piéger les oxydes d'azote contenus dans les gaz d'échappement.
Enfin, à pleine charge du moteur, l'huile peut être refroidie de manière classique par l'eau de refroidissement du moteur.
Dans une réalisation particulière, l'échangeur comporte un boîtier central dans lequel le premier et le deuxième fluide caloporteurs circulent en échangeant de la chaleur et une enveloppe périphérique concentrique au boîtier dans laquelle circule le troisième fluide.
Avantageusement, le boîtier central comporte une paroi périphérique cylindrique munie de tubulures d'entrée et de sortie pour le premier fluide et deux parois d'extrémité ; un faisceau de tubes allongés parallèlement à l'axe du boîtier, les régions d'extrémité de chaque tube traversant de manière étanche au fluide des ouvertures ménagées dans lesdites parois d'extrémité, et les faces externes des tubes délimitant à l'intérieur du boîtier une chambre pour la circulation du premier fluide; et deux coupelles annulaires de révolution coiffant respectivement les deux extrémités du boîtier et liées de manière étanche à la périphérie de celles-ci, pour définir avec les parois d'extrémité des boîtes collectrices qui communiquent entre elles par l'intermédiaire de tubes pour la circulation du second fluide.
De préférence, l'une au moins des coupelles présente à son extrémité axiale tournée à l'opposé du boîtier une portion cylindrique définissant une tubulure axiale d'entrée ou de sortie pour le deuxième fluide.
Il pourra être également prévu des tubulures d'entrée et/ou de sortie pour le troisième fluide, coopérant avec l'enveloppe dans laquelle circule ledit troisième fluide. Les tubulures d'entrée et/ou de sortie pour le premier fluide et/ou le troisième fluide sont, par exemple, orientées selon des directions orthogonales, notamment radiales, par rapport à
" ~l~'"axe" longitudinal "du "boîtier central. On optimise ainsi l'encombrement de l'échangeur.
Par ailleurs, l'invention concerne un système de gestion de l'énergie thermique développée par un moteur thermique, notamment de véhicule automobile. Ce système de gestion comprend un moteur thermique, un circuit de refroidissement du moteur thermique incluant un radiateur principal dans lequel circule un fluide caloporteur, un circuit de chauffage incluant un aérotherme, un circuit de refroidissement de l'huile du moteur et/ou de la boîte de vitesse, un circuit de refroidissement des gaz d'échappement du moteur. Il comporte un échangeur à trois fluides conforme à la présente invention.
Dans une forme de réalisation du système de gestion, l'échangeur est monté sur une dérivation d'une canalisation d'échappement issue du moteur thermique. En ce cas, il est avantageux de prévoir une vanne interposée sur la canalisation d'échappement pour faire circuler les gaz d'échappement de manière sélective dans la canalisation d'échappement et/ou dans la dérivation et l'échangeur.
Dans une autre forme de réalisation du système de gestion, l'échangeur est monté sur une canalisation de recirculation des gaz d'échappement interposée entre l'échappement et l'admission du moteur thermique .
Selon une autre caractéristique de l'invention, le circuit de chauffage comprend une vanne à trois voies ou un thermostat à trois voies pour ramener le fluide du circuit de chauffage directement au moteur thermique ou faire transiter ce fluide par 1 ' échangeur .
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre illustratif en référence aux figures annexées. Sur ces figures :
- la Figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un mode de réalisation préféré d'un échangeur à trois fluides conforme à la présente invention ;
- la Figure 2 est une vue schématique d'un système de gestion de l'énergie thermique développée par un moteur comportant un échangeur conforme à l'invention en configuration de démarrage à froid ou de circulation urbaine ;
- la Figure 3 représente le système de gestion de l'énergie thermique de la Figure 2 en configuration de fonctionnement normal du moteur ;
- la Figure 4 représente ce même système en configuration de fonctionnement à pleine charge du moteur ;
- la Figure 5 est un schéma qui représente le circuit des gaz d'échappement en configuration de démarrage à froid et de circulation urbaine ;
- la Figure 6 représente le circuit des gaz d'échappement à pleine charge du moteur ; et
- la Figure 7 est une vue schématique d'un autre système de gestion qui constitue une variante de celui des Figures 2 à 4. Sur la Figure 1, l'échangeur désigné par la référence générale 2 comprend une paroi cylindrique 4 d'axe XX réalisée, par exemple, en tôle roulée et soudée. La paroi périphérique 4 constitue un cylindre qui est fermé à une première extrémité par une paroi d'extrémité 6 et à une seconde extrémité par une paroi d'extrémité 8. Chacune des parois d'extrémité 6 et 8 est perforée de trous cylindriques régulièrement répartis, dans lesquels sont logées les extrémités de tubes 10 formant un faisceau parallèle.
La paroi interne du cylindre 4 délimité avec la paroi externe des tubes 10 une chambre 12 pour la circulation d'un premier fluide. A cet effet, la paroi cylindrique 4 est équipée d'une
"tubulure d'entrée 14 et" d~'"unë" "tubulure de sortie 16' pour" ce premier fluide, par exemple l'huile du moteur ou de la boîte de vitesse (flèches FI, F2) . Des viroles 18 sont avantageusement prévues dans la paroi cylindrique 14 pour recevoir les tubulures d'entrée 14 et de sortie 16, et drainer la brasure permettant un assemblage étanche des tubulures à la paroi périphérique 4.
A sa première extrémité, la paroi cylindrique 4 comporte une coupelle annulaire de révolution 20 et, à sa seconde extrémité, une coupelle annulaire de révolution 22. Les coupelles 20 et 22 sont liées de manière étanche à l'enveloppe cylindrique 4 pour définir respectivement avec les parois d'extrémité 6 et 8 des boîtes collectrices 24 et 26 qui communiquent entre elles par l'intermédiaire des tubes 10 pour la circulation du second fluide, par exemple les gaz d'échappement du véhicule (flèches F3, F4) . Une tubulure d'entrée 28 est prévue sur la coupelle 20 et une tubulure de sortie 30 sur la coupelle 22. Chacune des tubulures 28 et 30 comporte une bride de fixation 32 permettant de la raccorder respectivement à une canalisation d'amenée et à une canalisation d'échappement du deuxième fluide.
Enfin, l'échangeur 2 comporte une coquille cylindrique 34 qui entoure la paroi périphérique 4 de manière à ménager un espace annulaire 36 entre ces deux parois constituant une chambre pour le troisième fluide, par exemple l'eau de refroidissement du moteur. Une tubulure d'entrée 38 et une tubulure de sortie 40 sont prévues sur la coquille 34 pour permettre respectivement l'entrée et la sortie du troisième fluide. La coquille 34 est liée de manière étanche aux coupelles annulaires de révolution 20 et 22.
La paroi périphérique 4 contenant le faisceau de tubes parallèles 10 constitue, avec les coupelles 20 et 22, un boîtier central 23 dans lequel le premier et le deuxième fluide circulent en échangeant de la chaleur. La coquille 34 constitue une" enveloppé "périphérique "concentrique au boîtier 23," ""dans laquelle circule le troisième fluide (flèches F5, F6) . Le troisième peut ainsi échanger de la chaleur avec la premier fluide (flèches FI, F2) .
On a représenté sur les Figures 2 à 4 trois schémas d'un système de gestion de l'énergie thermique développée par un moteur de véhicule automobile 44. Le système comprend un circuit 46 de refroidissement du moteur. Ce circuit comprend un radiateur de refroidissement principal 48, disposé à l'avant du véhicule, et une pompe à eau 50, électrique ou mécanique, qui fait circuler l'eau dans le circuit 46. Un groupe motoventilateur 52 accolé au radiateur de refroidissement principal 48 permet de forcer la circulation de l'air à travers les tubes du radiateur lorsque le véhicule ne circule pas à une vitesse suffisante, par exemple dans les encombrements. Un thermostat 54 permet de contrôler la circulation de l'eau dans le circuit 46. Un vase d'expansion 56 permet d'absorber les dilatations du liquide lorsque sa température augmente.
Le système de gestion de l'énergie thermique comprend également un circuit de chauffage 58 comprenant un radiateur de chauffage de l'habitacle du véhicule 60, également appelé aérotherme. Une vanne à trois voies ou un thermostat à trois voies 62 permet de ramener le fluide de refroidissement du circuit de chauffage directement au moteur 44 par l'intermédiaire d'une canalisation 64, soit de le faire transiter par l'échangeur 2 au moyen d'une canalisation 66.
Le système comprend également un circuit de refroidissement de l'huile du moteur 44 ou de la boîte de vitesse (non représentée) du moteur 44. Dans l'exemple, le moteur 44 comporte un carter d'huile 70 relié à l'échangeur 2 par une canalisation 72 et une canalisation 74.
Les entrées et sorties pour les trois fluides sont désignées par les mêmes flèches que "sur la" Figuré 1, "à savoir : - flèches FI et F2 pour le premier fluide (huile, dans l'exemple) ;
- flèches F3 et F4 pour le deuxième fluide (gaz d'échappement, dans l'exemple) ; et flèches F5 et F6 pour le troisième fluide (eau de refroidissement, dans l'exemple).
On a représenté sur les Figures 5 et 6 le détail du circuit 76 de refroidissement des gaz d'échappement issus du moteur 44. Il comporte un pot catalytique 78, et un pot de catalyse 80, appelé communément « pot DeNox», dont la fonction est de piéger les oxydes d'azote. Une vanne 82 est interposée entre le pot catalytique 78 et le pot de catalyse 80 sur une canalisation d'échappement 84 issue du moteur 44. En variante de réalisation, la vanne 82 pourrait être remplacée par une vanne à trois voies 83 représentée en traits tiretés. L'échangeur à trois fluides 2 de l'invention est monté sur une dérivation 86 de la canalisation d'échappement 84.
Sur les Figures 2 et 5, le système de gestion de l'énergie thermique a été représenté en position de démarrage à froid et de circulation urbaine. Dans une telle configura ion, il est nécessaire de raccourcir le plus possible la montée en température des fluides du système, en particulier de l'eau de refroidissement du moteur et de l'huile du moteur et de la boîte de vitesse. La vanne ou le thermostat à trois voies 62, électrique ou pneumatique, ferme le débit d'eau dans l'échangeur 2. Tout le débit du liquide de chauffage qui a traversé l'aérotherme retourne directement dans le moteur 44. La totalité des gaz d'échappement traverse l'échangeur 2. A cet effet, la vanne 82 est fermée. On récupère ainsi la chaleur des gaz d'échappement. L'huile moteur, au lieu d'être refroidie, est ainsi chauffée, ce qui permet d'accélérer sa montée en température et de diminuer la consommation de carburant du moteur 44.
En fonctionnement normal du moteur, c'est-à-dire à charge moyenne, le thermostat ou la vanne à trois voies 62 laisse passer une partie du débit d'eau du circuit de chauffage 58 dans l'échangeur à trois fluides 2, l'autre partie retournant directement au moteur par la canalisation 64. L'eau de refroidissement permet de refroidir modérément la température de l'huile du moteur. La vanne 82 ou la vanne à trois voies 83 peut être fermée (Figure 5) , de telle sorte que la totalité des gaz d'échappement traverse l'échangeur. Cela permet de les refroidir et, par conséquent, améliore l'efficacité du pot de catalyse 80 ou bien, en variante, la vanne à trois voies pourrait répartir la circulation des gaz de manière sélective entre la canalisation d'échappement 84 et la dérivation 86.
On a représenté sur les Figures 4 et 6 le système de gestion de l'énergie du moteur 44 dans une configuration de pleine charge moteur. La vanne à trois voies 62 est fermée, de telle sorte que la totalité du fluide de refroidissement du circuit de chauffage 58 transite par l'échangeur 2 avant de retourner vers le moteur 44. Cette caractéristique permet de refroidir l'huile moteur. Par ailleurs, la vanne 82 (ou en variante la vanne 83) est en position ouverte, de telle sorte que la plus grande partie des gaz d'échappement évite l'échangeur 2. L'échange thermique des gaz d'échappement vers l'huile moteur est ainsi réduit ou supprimé. L'échangeur 2 fonctionne ainsi comme un échangeur à deux fluides (eau et huile) qui assure le refroidissement de l'huile moteur comme un échangeur classique.
Le système de gestion de la Figure 7 est semblable à celui des Figures 2 à 4, les éléments communs étant désignés par les mêmes références numériques. L'échangeur 2 est ici monté, non pas une dérivation de la canalisation d'échappement, mais sur une canalisation de recirculation des gaz d'échappement 90. Cette canalisation 90 est interposée entre l'échappement 92 et l'admission 94 du moteur thermique 44 pour retourner à Y' admission o_Q~mδt"euf "une partie"dë"s gaz"cl' échappement et les brûler à nouveau. La canalisation 90 constitue ce que l'on appelle communément la ligne «EGR» (abréviation de «Exhaust Gas Recirculation», expression anglo-saxonne signifiant «recirculation des gaz d'échappement»).
En dehors de cette différence, le fonctionnement du système de gestion de la Figure 7 est semblable à celui des Figures 2 à 4.
L'échangeur de chaleur de l'invention est susceptible de nombreuses variantes de réalisation.

Claims

Revendications
1. Echangeur de chaleur, notamment pour un véhicule automobile, pour l'échange de chaleur entre des fluides, caractérisé en ce qu'il des moyens d'échange de chaleur (23, 10, 34) entre un premier, un deuxième et un troisième fluide.
2. Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier fluide est constitué par l'huile du moteur et/ou l'huile de la boîte de vitesse, le deuxième fluide par les gaz d'échappement du moteur et le troisième fluide par l'eau de refroidissement du moteur (44) .
~3. Echangeur~sel-on__la -revendication 1- ou~2, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier central (23) dans lequel le premier et le deuxième fluide circulent en échangeant de la chaleur et une enveloppe périphérique (34) concentrique au boîtier (23) dans laquelle circule le troisième fluide.
4. Echangeur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le boîtier central (23) comporte une paroi périphérique (4) munie de tubulures d'entrée et de sortie (14, 16) pour le premier fluide (FI, F2) et par deux parois d'extrémité (6, 8), un faisceau de tubes (10) allongés, les régions d'extrémité de chaque tube (10) traversant de manière étanche au fluide des ouvertures ménagées dans les parois d'extrémité (6, 8), et les faces externes des tubes délimitant à l'intérieur du boîtier une chambre (12) pour la circulation du premier fluide, et deux coupelles annulaires (20, 22) de révolution coiffant respectivement les deux extrémités du boîtier et liées de manière étanche à la périphérie de ce dernier pour définir des boîtes collectrices qui communiquent entre elles par l'intermédiaire des tubes (10) pour la circulation du second fluide.
5. Echangeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'une au moins des coupelles (20, 22) présente, à son extrémité axiale tournée à l'opposé du boîtier, une portion cylindrique (28, 30) définissant une tubulure axiale d'entrée ou de sortie pour le second fluide (F3, F4) .
6. Système de gestion de l'énergie thermique développé par un moteur thermique (44) de véhicule automobile, comprenant un moteur thermique (44) , un circuit de refroidissement (46) du moteur thermique (44) incluant un radiateur principal (48) dans lequel circule un fluide caloporteur, un circuit de chauffage (58) incluant un aérotherme (60) , un circuit de refroidissement (68) de l'huile du moteur (44) et/ou de la boîte de vitesse, un circuit de refroidissement des gaz d'échappement du moteur (44), caractérisé en ce qu'il comporte un échangeur (2) selon l'une des revendications 1 à 5.
7. Système de gestion selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'échangeur (2) est monté sur une dérivation (86) d'une canalisation d'échappement (84) issue du moteur thermique (44) .
8. Système de gestion selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend une vanne (82) interposée sur la canalisation d'échappement (84) pour faire circuler les gaz d'échappement de manière sélective dans la canalisation d'échappement (84) et/ou dans la dérivation (86) et l'échangeur (2) .
9. Système de gestion selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'échangeur (2) est monté sur une canalisation de recirculation des gaz d'échappement (90) interposée entre l'échappement (92) et l'admission (94) du moteur thermique (44) .
10. Système de gestion selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que le circuit de chauffage (58) comprend une vanne à trois voies ou un thermostat à trois voies (62) pour ramener le fluide du circuit de chauffage directement au moteur thermique (44) ou faire transiter ce fluide par l'échangeur (2) .
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