Brevet FR2534533A1 — publié le 19840420

L'inyention concerne un dispositif de chauffage pour l'habitacle d'un véhicule automobile à moteur refroidi par air, dont les gaz d'échappement sont dirigés a travers un échangeur thermique pour le chauffage de l'habitacle. Sur les véhicules a moteurs refroidis par air, on sait utiliser un chauffage par gaz d'échappement. De pareils chauffages contiennent un échangeur thermique gaz/air, par lequel l'air envoyé dans l'habitacle du véhicule peut être chauffé. De pareils dispositifs de chauffage ont quelques insuff i- sances. Par exemple de légers défauts d'étanchéité dans la zone de l'échangeur ont déjà pour conséquence que des gaz d'échappement pénètrent, par l'interme- diaire de l'échangeur, dans l'habitacle et ont une odeur gênante. De plus un pareil dispositif de chauffage ne permet pratiquement pas d'accumulation de chaleur. Par ailleurs la possibilité de régler un pareil dispositif est vraiment faible. te but de l'invention est de créer un dispositif de chauffage du type indiqué plus haut, dans lequel la pénétration de gaz d'échappement, par l'intermédiaire du dispositif de chauffage, dans l'habitacle soit exclue et la possibilité d'accumuler et régler la chaleur soit améliorée. Ce but est atteint en ce qu'il est prévu un échangeur thermique gaz d'échappement/liquide, dont la partie attribuée au liquide est placée dans un circuit comportant un appareil de chauffage destiné à l'habitacle du véhicule. Grâce à cette exécution, on crée un dispositif de chauffage qui correspond à ceux de véhicules à moteurs refroidis par un liquide, en ce qui concerne la gêne due à l'odeur, l'accumulation de chaleur et la possibilité de réglage. Des essais ont montré que, dans l'échangeur thermique gaz d'échappement/liquide, qui fonctionne de préférence avec de l'eau, il peut se former de la vapeur, quand il n'y a pas assez de chaleur évacuée. La surpression qui en découle peut abimer l'échangeur. Pour éviter ce danger, il faut pouvoir mettre l'echan- geur hors circuit. Dans une première forme d' exé- cution de l'invention, ceci est obtenu par le fait que l'échangeur thermique gaz/liquide est disposé dans un by-pass d'une conduite d'échappement et qu'il est prévu un organe de réglage de la quantité de gaz d'échappement traversant l'échangeur thermique. Quand on arrête le chauffage, l'échangeur peut donc être séparé du flux des gaz d'échappement. Dans une autre forme d'exécution de l'invention, dans la conduite d'alimentation du circuit de l'échangeur thermique gaz/liquide il est disposé une vanne d'arrêt et que dans la conduite de retour, avant le réservoir de compensation, il est disposé une soupape anti-retour. Dans cette forme d'exécution, on exploite le fait qu'à la fermeture de la vanne d'arrêt, le liquide (de préférence de l'eau) s'évapore dans l'échangeur et arrive, par l'intermédiaire de la soupape antiretour, dans le réservoir de compensation, où il se condense de nouveau. Comme le fermeture de la vanne d'arrêt empêche le liquide de couler dans l'é- changeur et comme la soupape anti-retour empêche aussi le liquide de retourner en arrière, l'échangeur se vide, de sorte qu'il ne s'y produit pas de surpression. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention découlent de la description suivante d'une forme d'exécution et des sous-revendications illustrées sur les dessins annexés ; sur ces dessins - la figure I représente un schéma du dispositif de chauffage conforme à l'invention, avec un échangeur thermique gaz d'e-chapperient/liquide placé dans un by-pass - la figure 2 représente aussi un schéma d'un autre dispositif de chauffage cordiforme à l'invention, avec un échangeur placé dans un flux de gaz -d'échappement et vide. Dans la forme d'exécution suivant la figure 1, des tubulures d'échappement 22 se raccordent à un moteur à explosion 20 muni d'un ventilateur de refroidissement 21 ; ces tubulures mènent à un collecteur d'échappement 23, raccordé de son côté à une conduite d'échappement 4. Dans un by-pass 3 de la conduite d'échappement 4 se trouve un échangeur thermique 1 gaz/liquide, de l'eau étant utilisée de préférence comme liquide. Le by-pass 3 est relié par un organe de réglage 5 à la conduite d'échappement 4 cet organe permet de régler la quantité de gaz qui passe par l'échangeur 1 gaz/liquide et le traverse. A la partie de l'échangeur 1 concernant le liquide sont raccordées une conduite d'alimentation 7 et une conduite de retour 9, qui relient cette partie à un appareil de chauffage 2. Dans la conduite de retour 9 se trouve une pompe électrique. En amont de cette pompe on prevoit une dérivation menant à un restrvoir de compensation 6. L'appareil de chauffage 2 est dans un canal 12, dont la sortie mène à l'habitacle du véhicule. Avant l'appareil-de chauffage 2 il y a un volet de réglage 13, dont la position détermine quelle proportion de l'air d'alimentation traverse l'appareil de chauffage ou passe à côté de lui pour aller dans l'habitacle. Le flux d'air qui est dans le canal est créé ou au moins assiste par un ventilateur 18. Normalement l'air frais qui doit être amené dans l'habitacle passe par un raccordement d'air frais 15, disposé dans le sens du flux devant le ventilateur 18 et dont la section transversale libre est réglable au moyen d'un volet d'air 16. Le dispositif de chauffage peut être développé d'une manière simple en une installation de climatisation complète, comme représenté sur la figure 1. Pour cela il est prévu, dans le canal 12, un évaporateur 14 d'un système frigorigène, qui est en amont du ventilateur 18. La partie du canal qui est plus loin en amont de l'évaporateur 14 est reliée à l'habitacle et elle sert à aspirer l'air ambiant de ce dernier. Dans cette zone, le canal 12 contient un clapet d'air 17, qui permet de régler la section libre du canal 12 et donc la quantité d'air aspirée. Grâce à la disposition de l'échangeur thermique 1 gaz/liquide dans un by-pass 3, on peut l'arrêter complètement, sans être obligé d'en évacuer ensuite de la chaleur. C'est effectué par l'organe de réglage 5. Le danger d'une formation de vapeur et donc d'une formation d'un excès de pression dans l'échangeur 1 et dans-le circuit correspondant comprenant l'appareil de chauffage 2 est ainsi évité. Dans la forme d'execution suivant la figure 2, l'échangeur 1 est placé directement dans la conduite d'échappement 4, de sorte qu'un by-pass est superflu. De plus on prévoit une soupape anti-retour 10 dans la conduite de retour 9, en amont du réservoir de compensation 6. Pour arrêter l'échangeur 1, on ferme la vanne d'arrêt 8, ce qui arrête l'alimentation en liquide. Alors le liquide qui est dans l'échangeur 1 s'évapore et il se détend, par l'intermédiaire de la soupape anti-retour 10, dans le réservoir de compensation 6. De cette façon l'échangeur 1 se vide complètement, sans qu'une surpression puisse s'y créer. La vanne d'arrêt 8 peut être aussi une vanne à 3 voies, qui court-circuite le circuit~de liquide par l'intermédiaire d'un by-pass 19, en contournant l'échangeur 1.Dans le même but, c'est-a-dire pour éviter une surcharge de la pompe 11 quand la vanne 8 est fermée, on peut aussi établir entre le moteur de pompe et la vanne 8 une liaison par laquelle le moteur de pompe s'arrête quand la vanne 8 est fermée. L'utilisation d'un échangeur 1 gaz/liquide dans un by-pass allant vers la conduite d'echappement 4 (figure 1) ou dans celle-ci, en liaison avec une vanne d'arrêt 8 dans la conduite d'alimentation et avec une soupape anti-retour 10 dans la conduite de retour (figure 2) peut être utile aussi dans d'autres cas. Par exemple un pareil échangeur 1 gaz/liquide peut être indiqué avec un moteur refroidi par un liquide, pour donner au liquide de refroidissement une énergie supplémentaire, spécialement dans la phase d'échauffement ou avec des températures amiantes très basses ou encore avec des moteurs diesel. REYENDICATIONS 1 - Dispositif de chauffage pour l'habitacle d'un véhicule automobile à moteur refroidi par air, dont les gaz d'échappement sont dirigés à travers un échangeur thermique pour le chauffage de l'habitacle, caractérisé en ce qu'il est prévu un échangeur thermique (1) gaz d'échappement/liquide, dont la partie attribuée au liquide est placée dans un circuit comportant un appareil de chauffage (2) destiné à l'habitacle du vehicule. 2 - Dispositif de chauffage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'échangeur thermique (1) gaz/liquide est disposé dans un bypass (3) d'une conduite d'échappement (4) et qu'il est prévu un organe de réglage (5) de la quantité de gaz d'échappement traversant l'échangeur thermique (1). 3 - Dispositif de chauffage suivant une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le circuit de refroidissement du liquide est relié à un réservoir de compensation (6). 4 - Dispositif de chauffage suivant les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que dans la conduite d'alimentation (7) du circuit de l'échangeur thermique (1) gaz/liquide il est disposé une vanne d'arrêt (8) et que dans la conduite de retour (9), avant le réservoir de compensation (6), il est disposé une soupape anti-retour (10). 5 - Dispositif de chauffage suivant une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, dans la conduite de retour (9) venant de l'échangeur thermique (1) gaz/liquide, il est disposé une pompe (11) refoulant le liquide de l'échangeur (1) vers l'appareil de chauffage (2). 6 - Dispositif de chauffage suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la vanne (8) est une vanne à trois voies qui relie, par l'intermédiaire d'un by-pass (19), la conduite d'alimentation (7) à la conduite de retour (9), quand l'échangeur thermique (1) gaz/liquide est isolé. 7 - Dispositif de chauffage suivant une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'appareil de chauffage (2) est placé dans un canal (12) menant à l'habitacle du véhicule, ce canal contenant, en amont de l'appareil de chauffa- ge (2), un volet de réglage (13), qui est déplaçable pour régler les proportions du flux d'air qui doivent traverser l'appareil de chauffage (2) ou passer à côté de lui. 8 - Dispositif de chauffage suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le canal (12) contient, avant le volet de réglage (13), un évaporateur (14) d'un système frigorigène. 9 - Dispositif de chauffage suivant les revendications 7 et 8, caractérisé en ce que le canal (12) est équipé, entre l'appareil de chauffage (2) et l'évaporateur (14), d'un raccordement d'arrivée d'air frais (15), dont la section libre est réglable au moyen d'un clapet d'air (16). -10 - Dispositif de chauffage suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la partie du canal (12) qui est en amont de l'évaporateur (14) est raccordée à l'habitacle du véhicule et qu'elle est munie d'un clapet d'air (17) réglant la section libre.