Brevet FR2648087A1 — publié le 19901214

La présente invention a essentiellement pour objet un procédé de chauffage de l'habitacle d'un véhicule automobile. Elle vise aussi une installation de chauffage pour la mise en oeuvre de ce procédé. On connaSt déjà des systèmes de chauffage de l'air destinés à chauffer l'habitacle d'un véhicule, qui utilisent des échangeurs air-eau placés sur le circuit de refroidissement du moteur. Mais ces systèmes ont, pour principal inconvénient, la lenteur de la montée en température. Par ailleurs, il est connu de chauffer l'habitacle d'un véhicule au moyen d'un échangeur air-air situé au niveau de la tubulure des gaz d'échappement du moteur. Mais un tel système présente un certain nombre d'inconvénients parmi lesquels il faut citer la quantité limitée de calories disponibles et le risque de pollution de l'habitacle du véhicule par les fuites de gaz d'échappement. Aussi, la présente invention a pour but de remédier notamment aux inconvénients ci-dessus en proposant un procédé et une installation de chauffage de l'habitacle d'un véhicule qui non seulement permettent une montée en température rapide de l'air parvenant à l'habitacle pour le chauffer, mais évitent tout risque de pollution de cet habitacle par les fuites éventuelles de gaz d'échappement du moteur. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de chauffage de l'habitacle d'un véhicule, du type consistant à combiner de la chaleur provenant d'un courant de gaz chaud constitué par les gaz d'échappement du moteur du véhicule avec de la chaleur provenant d'un courant de liquide chaud constitué par le circuit d'eau de refroidissement du moteur, pour ainsi chauffer le courant d'air parvenant à l'habitacle du véhicule caractérisé en ce que le courant de gaz chaud précité transfère sa chaleur à un premier flux d'air qui est aspiré par le moteur, lequel premier flux d'air réchauffé transfère à son tour sa chaleur à un deuxième flux d'air qui est encore chauffé par le courant de liquide chaud précité avant de parvenir à l'habitacle du véhicule. Ainsi, non seulement on améliore le chauffage qui est procuré par le liquide chaud du circuit d'eau du refroidissement du moteur, mais on accélère la montée en température du moteur, ce qui permet de réduire la consommation d'essence et l'usure du moteur à froid. Selon encore une autre caractéristique du procédé de l'invention, le premier flux d'air réchauffé est mélangé avec de l'air additionnel pour ajuster sa température avant qu'il soit aspiré par le moteur, tandis que le deuxième flux d'air réchauffé peut être lui aussi mélangé avec de l'air additionnel avant d'être chauffé à nouveau par le courant de liquide chaud précité. l'invention vise également une installation de chauffage pour la mise en oeuvre du procédé répondant aux caractéristiques ci-dessus et qui est essentiellement caractérisée en ce qu'elle comprend autour de la tubulure d'échappement du moteur, d'une part une première enveloppe comportant une entrée d'air frais et une sortie d'air réchauffé communiquant avec le moteur, et d'autre part une deuxième enveloppe extérieurement associée à la première enveloppe et comportant une entrée d'air frais ainsi qu'une sortie d'air réchauffé communiquant avec un aérotherme raccordé à l'habitacle du véhicule. Suivant une réalisation préférée, la tubulure d'échappement, la première enveloppe et la deuxième enveloppe forment respectivement trois canalisations coaxiales constituant un échangeur thermique. Selon une autre caractéristique de cette installation, la sortie d'air réchauffé de la première enveloppe communique, via un mélangeur, avec une entrée d'air additionnel, de même que la sortie d'air réchauffé de la deuxième enveloppe communique elle aussi via un mélangeur, avec une entrée d'air additionnel en aval de l'aérotherme. On précisera encore ici que la sortie d'air réchauffé de la deuxième enveloppe communique aussi avec une conduite reliée à une zone de dépression du véhicule, et équipée d'un volet pouvant soit obturer ladite conduite1 soit obturer, en aval de l'entrée d'air additionnel, un conduit raccordant ladite sortie d'air réchauffé à l'aérotherme. Mais d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaftront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère à la figure unique annexée montrant schématiquement une installation de chauffage conforme aux principes de l'invention. En se reportant à cette figure, on voit en 1 la tubulure d'échappement des gaz brûlés par un moteur à combustion interne M, pour un véhicule automobile de type quelconque et dont l'habitacle est visible en 2. Sur la tubulure 1 est montée, par exemple soudée, une première enveloppe 3 comportant une entrée d'air frais 4 et une sortie 5 de cet air qui est réchauffé par échange thermique avec les gaz d'échappement passant dans la tubulure 1. La sortie 5 communique par l'intermédiaire d'un raccord 6 avec un filtre à air 7 et un carburateur 8 raccordé au moteur M qui, par conséquent, est alimenté en air réchauffé provenant de l'enveloppe 3, ce qui, comme on le comprend, améliore la combustion tout en réduisant la consommation de carburant. Sur le raccord 6, est branchée une conduite 9 par laquelle arrive de l'air froid additionnel qui se mélange avec l'air chaud provenant de la première enveloppe 3, et cela via un mélangeur ou volet 10 agencé dans le raccord 6 et permettant d'ajuster la température de l'air réchauffé aspiré par le moteur M. Le circuit d'air décrit ci-dessus constitue un circuit primaire. L'installation selon cette invention comprend également un circuit secondaire qui sera décrit ci-après. Une deuxième enveloppe 11 est extérieurement associée à la première enveloppe 3, comme on le voit bien sur la figure. Cette deuxième enveloppe 11 comporte une entrée 12 d'air frais capté dans une zone du véhicule en pression, et une sortie 13 de cet air qui est réchauffé par échange thermique avec l'air réchauffé dans la première enveloppe 3. Cette sortie 13 d'air réchauffé communique par un conduit 14 avec un aérotherme 15 contenant un circuit 16 dans lequel circule l'eau de refroidissement du moteur, lequel aérotherme communique par une sortie 17 avec l'habitacle 2 du véhicule. On a montré en 18 une arrivée d'air froid dans le conduit 14, laquelle arrivée d'air froid comporte un volet 19. Le conduit 14 communique avec une conduite 20 en aval de l'arrivée d'air froid 18 et de l'aérotherme 15, cette conduite 20 constituant une sortie d'air reliée à une zone du véhicule en dépression, telle que par exemple le passage de roue. On a montré en 21 un volet formant mélangeur qui peut soit obturer la conduite 20, soit obturer le conduit 14 en aval de l'arrivée d'air froid 18, soit prendre une position intermédiaire dans le conduit 14. Le fonctionnement de l'installation selon cette invention se déduit de la description qui précède et sera brièvement expliqué comme suit. L'air réchauffé dans l'enveloppe 3 et parvenant au moteur M après avoir été ajusté en température grâce à l'air froid additionnel passant dans la conduite 9 et au mélangeur 10, permet avantagement une accélération de la montée en température dudit moteur pour réduire ainsi la consommation d'essence et l'usure de ce moteur à froid. L'air réchauffé dans la deuxième enveloppe 11 traverse l'aérotherme 15 avant d'aboutir dans l'habitacle 2 du véhicule, de sorte qu'on réalise ainsi une nette amélioration du chauffage dans l'habitacle puisque l'air chauffé par le circuit 16 d'eau de refroidissement du moteur reçoit un appoint d'énergie thermique récupérée- sur les gaz d'échappement s'écoulant dans la tubulure 1. Comme expliqué précédemment, on peut agir sur le volet ou mélangeur 21. Si de l'air chaud est demandé dans l'habitacle 2, on obture l'arrivée 18 avec le volet 19, de même que le volet 21 obture la conduite 20. Si de l'air tiède est demandé dans l'habitacle 2, les volets 19 et 21 sont placés en position intermédiaire. Enfin, si de l'air froid est demandé, le volet 21 est placé en position d'obturation du conduit 14, de sorte que l'air réchauffé provenant de la deuxième enveloppe 11 s'échappe par la conduite 20, alors que le volet 19 peut être ouvert pour permettre le passage de l'air froid par l'arrivée 18 vers l'habitacle 2. Il est important d'insister ici sur le fait que le risque de pollution de l'habitacle 2 par les gaz d'échappement est avantageusement supprimé par le fait que toute fuite de ces gaz vers la première enveloppe 3 est aspirée par le moteur M, et que les circuits primaire et secondaire de l'air sont totalement séparés. On a donc réalisé suivant l'invention une installation permettant d'obtenir rapidement dans l'habitacle d'un véhicule un chauffage efficace sans risque de polluer l'air de chauffage avec des fuites, toujours possibles, de gaz d'échappement. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré, qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. REVENDICATIONS 1. Procédé de chauffage de l'habitacle d'un véhicule, du type consistant à combiner de la chaleur provenant d'un courant de gaz chaud constitué par les gaz d'échappement du moteur du véhicule avec de la chaleur provenant d'un courant de liquide chaud constitué par le circuit d'eau de refroidissement du moteur, pour ainsi chauffer le courant d'air parvenant à l'habitacle du véhicule, caractérisé en ce que le courant de gaz chaud précité transfère sa chaleur à un premier flux d'air qui est aspiré par le moteur, lequel premier flux d'air réchauffé transfère à son tour sa chaleur à un deuxième flux d'air qui est encore chauffé par le courant de liquide chaud précité avant de parvenir à l'habitacle du véhicule. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier flux d'air réchauffé est mélangé avec de l'air additionnel pour ajuster sa température avant qu'il soit aspiré par le moteur, tandis que le deuxième flux d'air réchauffé peut être lui aussi mélangé avec de l'air additionnel avant d'être chauffé à nouveau par le courant de liquide chaud précité. 3. Installation de chauffage pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comprend autour de la tubulure d'échappement (1) du moteur (M), d'une part une première enveloppe (3) comportant une entrée d'air frais (4) et une sortie d'air réchauffé (5) communiquant avec le moteur (M), et d'autre part une deuxième enveloppe (11) extérieurement associée à la première enveloppe (3) et comportant une entrée d'air frais (12) ainsi qu'une sortie d'air réchauffé (13) communiquant avec un aérotherme (15) raccordé à l'habitacle (2) du véhicule. 4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que la tubulure d'échappement (1), la première enveloppe (3) et la deuxième enveloppe (11) forment respectivement trois canalisations coaxiales constituant un échangeur thermique. 5. Installation selon la revendication 3 ou 4 caractérisée en ce que la sortie (5) d'air réchauffé de la première enveloppe (3) communique, via un mélangeur (10), avec une entrée (9) d'air additionnel, de même que la sortie (13) d'air réchauffé de la deuxième enveloppe (11) communique elle aussi via un mélangeur (19), avec une entrée d'air additionnel (18) en aval de l'aérotherme (15). 6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que la sortie (13) d'air réchauffé de la deuxième enveloppe (11) communique aussi avec une conduite (20) reliée à une zone de dépression du véhicule, et équipée d'un volet (21) pouvant soit obturer ladite conduite, soit obturer, en aval de l'entrée d'air additionnel (18), un conduit (14) raccordant ladite sortie (13) d'air réchauffé à l'aérotherme (15).