Brevet FR2269636A1 — publié le 19751128

La présente invention due à la collaboration de Monsieur Yves EAGUELIN se rapporte à un dispositif de refroidissement de moteur. Pour le refroidissement des moteurs thermiques, il est connu d'utiliser un radiateur principal dans lequel circule un fluide de refroidissemene,-ledit radiateur étant soumis à l'action d'un ventilateur qui est à l'origine d'une consommation d'énergie notable et d'une émission de bruit élevée. Cependant, les besoins en refroidissement s'accroissent et se diversifient dans un espace imparti restreint, notamment à bord des véhicules et d'autant plus que les performances des moteurs sont élevées, ainsi que cela se présente pour les moteurs Diesel suralimentés utilisés sur les camions. Il-importe donc que la capacité en refroidissement atmosphérique soit fragmentée et diversifiée tout en étant renforcée et en utilisant des puissances de ventilation minimales. Ces conditions peuvent astre obtenues, gracie à de meilleures solutions aérodynamiques épargnant la puissance-et diminuant le bruit et permettant la mise en oeuvre du soufflage des radiateurs pour l'eau, l'huile et l'air de suralimentation. En particulier, la haute suralimentation avec refroidissement intermédiaire est un moyen favorable pour obtenir l'endurance des moteurs Diesel qui peuvent présenter des performancés élevées en réglage et en rendement, si l'on dispose d'un dispositif de soufflage efficace du radiateur air/air. Il est connu d'utiliser un radiateur d'air disposé devant le radiateur d'eau principal afin de bénéficier du courant d'air aspiré par le ventilateur, mais cette disposition en plus des difficultés d'implantation entraine une limitation du refroidissement du circuit principal. Zl existe aussi des turboventilateurs qui sont entrainés par le fluide déchargé en aval des turbocompresseurs et qui permettent d'obtenir une certaine souplesse dans la disposition d'ensemble, mais au prix d'une complexité croissante pour une efficacité limitée. La disposition faisant l'objet de la présente invention permet de réaliser des circuits de soufflage des différents radiateurs d'une façon simple sans faire appel à des organes mobiles supplémentaires, par des moyens améliorant le fonctionnement du ventilateur principal en ce qui concerne la réduction de la puissance d'entrainement et du bruit qu'il engendre à l'extrémité des pales. Conformément à l'invention, au niveau du ventilateur et de la buse de raccordement, il est prévu deux écoulements distincts de l'air de refroidissement dont une veine principale centrale et une veine auxiliaire périphérique. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la buse est munie à sa périphérie d'organes de guidage de l'air vers les extrémités des pales du ventilateur de manière à former un courant périphérique induit à travers le radiateur principal ou autour et dirigé vers les différents organes auxiliaires de refroidissement du moteur. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le conduit de circulation.de la veine auxiliaire engendrée au niveau du ventilateur est muni à sa sortie d'une trompe inductive dont l'injecteur est alimenté par les gaz d'échappement du moteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de rOalisationset en se référant aux dessins annexés, dans lesquels - La figure 1 est une vue schématique en élévation du moteur et de son dispositif de refroidissement suivant l'invention. - La figure 2 est une vue du dispositif de refroidissement suivant la flèche II de la figure 1. - La figure 3 est une vue en coupe partielle du dispositif de refroidissement suivant la ligne III-III de la figure 1. - La figure 4 est une vue en élévation du moteur et d'un autre mode de réalisation du circuit de refroidissement. - La figure 4a est une vue de détail d'une volute comportant un piège à poussières. - La figure 5 est une vue de détail montrant un autre mode de réalisation de l'extrémité des pales du ventilateur. - La figure 6 est une vue en élévation d'un autre mode de réalisation du circuit de refroidissement. - La figure 7 est une vue en coupe suivant la ligne VII-VII de la figure 6. - La figure 8 est une vue en élévation du moteur et de la trompe placée à la sortie du conduit de la veine auxiliaire. - La figure 9 est une vue en coupe de la trompe suivant la ligne IX-IX de la figure 8. - La figure 10 est une vue en coupe de la trompe suivant la ligne X-X de la figure 8. - La figure ll est une vue en perspective d'une variante de réalisation du ventilateur. Aux figures 1, 2 et 3, on a représenté un moteur 1 qui comporte" un circuit de refroidissement classique dans lequel un liquide de refroidissement tel que l'eau est dirigé dans un radiateur 2 traversé par un flux d'air qui est aspiré par un ventilateur 3 monté sur un arbre 4 entraîné en rotation par le moteur 1. Entre le radiateur 2 et le ventilateur 3 est disposée une buse 5 prolongée par une volute 6 intéressant l'extrémité arrière des pales 7 dans le but de capter une veine d'air auxiliaire périphérique qui est dirigée dans un conduit 8 à partir de la volute 6. La partie centrale du radiateur 2 délimitée par la buse 5 est utilisée de manière habituelle pour former une veine d'air principale assurant le refroidissement du liquide dans le radiateur 2. Cette disposition permet une diminution du niveau sonore par une réduction des tourbillons marginaux et un chargement des extrémités des pales 7 du ventilateur, lequel a pour effet de recentrer le débit axial vers le pied de pale, sans influencer le débit général. Sur la face intérieure de la buse 5 sont fixés des aubages fixes 9, axiaux et directeurs permettant d'améliorer l'écoulement de l'air par une prérotation du débit axial dans le sens de rotation de l'hélice. Par le conduit 8, la veine auxiliaire d'air est dirigée dans un échangeur air/air 10 qui est traversé par l'air de suralimentation provenant du turbocompresseur 12 par un conduit d'entrée 11 et dirigé vers le conduit d'alimentation 13 du moteur 1. La turbine du turbocompresseur 12 est entrainée par les gaz d'échappement du moteur provenant d'un conduit 14 et qui sont évacués par un conduit 15 et un injecteur 17 dans une trompe 16 reliée à un conduit 18 et disposée en aval de l'échangeur 10 Dans la trompe 16, on utilise les gaz d'échappement provenant du conduit 15 pour créer une dépression en aval de l'échangeur qui coopère avec l'action de refoulement périphérique du ventilateur 3 pour renforcer la pression de soufflage, en économisant l'énergie mécanique nécessaire, et pour réduire le bruit. A la figure 4, on a représenté un autre mode de réalisation du dispositif de refroidissement suivant l'invention dans lequel la buse 5 est fixée au radiateur 2 et des aubages de guidage 19 sont fixés à l'extérieur de la buse 5, de telle sorte 'que la veine d'air auxiliaire est puisée à l'atmosphère en dehors du radiateur et dirigée suivant la flèche F vers les extrémités des pales du ventilateur 3 et la volute 6 du diffuseur. La partie centrale délimitée par la buse 5 délimite la veine d'air principale utilisée pour le refroidissement du radiateur. La volute 6 du diffuseur captant la veine d'air auxiliaire est solidaire du moteur entrainant le ventilateur ce qui permet de réduire au minimum les espaces entre l'hélice du ventilateur 3 et la volute 6. Par ailleurs, l'air frais prélevé à l'extérieur de la buse au niveau des aubages 19, est plus apte à refroidir les échangeurs vers lequel il est refoulé, au choix selon l'effet recherché. La veine d'air refoulé dans la volute 6 est dirigée par un conduit 20 vers des zones périphériques et particulièrement les angles du radiateur principal lorsqu'il est rectangulaire. Par un conduit différent 21, l'air est refoulé vers un échangeur air/air 10, avec ou sans l'appoint d'une trompe 16 comme décrit ci-dessus pour la figure l. Par un autre conduit 22, coexistant ou non avec 20 ou 21, l'air est refoulé vers un radiateurair/huile 23 monté en parallèle ou en série et en aval avec le radiateur air/air 10. Le refoulement de la veine d'air auxiliaire peut étre utilisé également comme air d'admission du moteur et dirigé par un conduit 24, excluant la possibilité 21, vers un collecteur d'admission 25 à travers un filtre 26 de manière à procurer une légère surpression. Dans ce cas, la volute de diffuseur 6 (figure 43} présente un piège pour éliminer les poussières par un conduit 27 avant le refoulement à travers le filtre 26. Cette solution est particu lièremer;t intéressante, lorsque le moteur est utilisé dans les pays chauds comportant des routes poussiéreuses, puisqu'elle assure une préfiltration centrifuge et une compensation de l'élévation de la température ambiante par une surpression à l'admission. Comme représenté à la figure 5, l'extrémité de la pale 28 peut hêtre effilée et engagée dans la volute 6 de diffuseur pour augmenter le refoulement centrifuge. Aux figures 6 et 7, on a représenté un autre mode de réalisation du dispositif de refroidissement dans lequel le radiateur 2 présente une forme très rectangulaire et deux possibilités de disposition de buse améliorant le soufflage des sections éloignées de l'axe X X1 du ventilateur en général en haut et/ou en bas. La veine principale s'effectue de préférence suivant un cylindre délimité par une buse circulaire 6 dans laquelle sont fixés intérieurement des aubages de guidage 29. Suivant une forme de réalisation représentée aux figures 6 et 7, la partie supérieure du radiateur est munie d'une enceinte 30 disposée à l'éxtérieur de la buse 6 et s'ouvrant vers le radiateur. Cette enceinte 30 forme vers l'arrière une trompe 31 par laquelle la veine d'air auxiliaire F est évacuée sous l'action d'un flux F1 d'air de refoulement centrifuge du ventilateur 3 qui est dirigé par un injecteur 32 dans la trompe 31. Suivant une autre forme de réalisation représentée aux figures 6 et 7, la partie inférieur du radiateur est munie d'une enceinte 33 disposée à l'extérieur de la buse 6 et s'ouvrant vers le radiateur, ladite enceinte étant reliée par un conduit 34 vers une trompe 35 dans laquelle débouche un injecteur 36 de gaz d'échappement. L'air de la veine auxiliaire est aspiré à travers la partie inférieure du radiateur dans le conduit 34 et la trompe 35 par le flux des gaz d'échappement. Lorsqu'il s'agit de la partie inférieure du radiateur généralement plus froide, l'air ainsi aspiré peut traverser un refroidisseur d'huile 37 avant induction par l'échappement. Cette disposition permet de réduire le diamètre du ventilateur 3 et la puissance qu'il absorbe, car le soufflage devient fonction du régime de l'hélice et de la puissance par l'effet de l'échappement dans la trompe 35. A la figure 8, on a représenté un groupe motopropulseur 1 de véhicule industriel et un dispositif de refroidissement suivant l'invention qui est utilisé avec une trompe plate 38 disposée verticalement entre le flanc du moteur l.et un longeron 39 du véhicule. La trompe 38 coopère en parallèle ou en série aval avec le ventilateur 3 pour le refroidissement. Dans ce mode de réalisation particulier de la trompe 38, l'injecteur 40 relié au conduit de gaz d'échappement 41 (figure 9) est plat et présente deux zones de largeur réduite 40a, 40b afin d'obtenir un jet plat et divisé en au moins trois veines pour améliorer l'injection des gaz d'échappement sous une pression de l'ordre de 400 mm. d'eau. La gaine de mélange 42 est de section ovale et revêtue extérieurement d'une couche 43 de matériau isolant. Les orifices de sortie 44, 44a sont prévus latéralement au voisinage d'une mitre inférieure et des déflecteurs 45,-45a (figure lo) sont fixés sur la gaine à une certaine distance en regard des orifices 44, 44a pour éviter la réflexion directe. Un orifice axial 46 prévu dans le fond de la gaine 42 permet ltéwacuation de l'eau dans le fond de la mitre. Suivant un mode de réalisation particulier représenté à la figure 11, le ventilateur 3 est muni à l'extrémité de ses pales 47 d'une roue 48 comportant une série d'aubes 49 de compresseur pour la création de la veine auxiliaire. Dans ce dernier mode de réalisation, le compresseur sera alors de type axial, les précédents exemples étant du type centrifuge. L'aubage directeur qui est disposé en avant dans la buse circulaire permet de réduire le bruit;et d'améliorer l'aspiration de l'air. Bien entendu, diverses modifications peuvent etre apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'étire décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICàTIONS 1) Dispositif de refroidissement de moteur comportant un radiateur principal soufflé par un ventilateur et une buse de raccordement dispos-ée entre le radiateur et le ventilateur, et dans lequel au niveau du ventilateur et de la buse de raccordement, il est prévu deux'écoulements distincts de l'air de refroidissement dont une veine principale centrale et une veine auxiliaire périphérique, caractérisé en ce que la buse 5 est munie intérieurement à sa périphérie d'organes de guidage 9 de l'air vss les extrémités des pales du ventilateur 3 de manière à former un courant périphérique induit à travers le radiateur principal 2 et dirigé vers les différents organes principaux et auxiliaires du moteur à refroidir. 2) Dispositif de refroidissement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que à la suite de la buse 5 est disposée une volute 6 intéressant l'extrémité arrière des pales du ventilateur 3, ladite volute 6, étant reliée aux différents organes à refroidir. 3) Dispositif de refroidissement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que autour de la buse 5 et extérieurement à celle-ci sont disposés des aubages de guidage 19 disposés en regard des extrémités des pales du ventilateur afin d'aspirer l'air de l'atmosphère en dehors du radiateur principal 2 et de le diriger dans une volute 6 captant le débit auxiliaire centrifuge. 4? Dispositif de refroidissement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité des pales 28 du ventilateur est enveloppée par la volute 6 du diffuseur. 5) Dispositif de refroidissement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la buse 5 est munie à sa périphérie et à l'intérieur d'aubages de guidage 29 d'un flux de refoulement centrifuge du ventilateur qui est dirigé dans une trompe 31 assurant l'entraînement de la veine auxiliaire guidée par une enceinte 30 s'ouvrant vers le radiateur 2 et à l'extérieur de la buse 5. 6) Dispositif de refroidissement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que à l'extérieur de la buse 5 est disposée une enceinte 33 s'ouvrant en regard du radiateur principal 2 et reliée par un conduit 34 à une trompe 35 dont I'injecteur 36 est relié à la sortie des gaz d'échappement du moteur. 7) Dispositif de refroidissement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le conduit de circulation 8, 18 de la veine auxiliaire engendrée par le ventilateur 3 est relié à sa sortie avec une trompe 16 inductive dont l'injecteur 17 est alimenté par les gaz d'échappement du moteur. 8) Dispositif de refroidissement suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la trompe inductive 16 est montée en parallèle avec les moyens de soufflage du ventilateur 3. 9) Dispositif de refroidissement suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la trompe inductive 16 est montée en série avec les moyens de soufflage du ventilateur. lo) Dispositif de refroidissement suivant les revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la trompe 38 est plate et comporte un injecteur plat 40 dont le jet est divisé en au moins trois veines, la gaine 42 de la trompe présentant des orifices de sortie latéraux 44, 44a munis de déflecteurs 45, 45a disposés à une certaine distance de la gaine. 11) Dispositif de refroidissement suivant la revendication 10, caractérisé en ce que la gaine 42 de mélange de section ovale est revêtue extérieurement d'un matériau isolant 43. 12) Dispositif de refroidissement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que à la périphérie du ventilateur 3 et sur l'extrémité des pales, il est prévu un aubage 49 de compresseur pour l'aspiration de la veine auxiliaire périphérique. 13) Dispositif de refroidissement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la veine d'air auxiliaire est utilisée comme flux de dilution des gaz d'échappement.