Brevet FR2764053A1 — publié le 19981204

Echangeur de chaleur pour un moteur à combustion interne refroidi par l'eau L'invention se rapporte à un échangeur de chaleur pour un moteur à combustion interne refroidi par l'eau équipé d'un refroidissement de l'huile de lubrification et d'un recyclage extérieur des gaz d'échappement. Pour respecter les règlements relatifs aux gaz d'échappement, on renvoie fréquemment les gaz d'échappement au mélange neuf ou à l'air aspiré, entre autres pour abaisser la température de combustion et réduire ainsi la proportion des oxydes de carbone contenus dans les gaz d'échappement. On peut obtenir un nouvel abaissement des oxydes de carbone en refroidissant les gaz d'échappement recyclés. Ceci pose des problèmes relatifs à la possibilité de loger un refroidisseur approprié, en particulier dans les moteurs à combustion interne de véhicules, en raison des conditions de place très limitées dans le compartiment du moteur, d'autant plus que, dans les moteurs à combustion interne de grande puissance, il faut déjà prévoir un radiateur ou refroidisseur pour l'huile de lubrification. Selon l'invention, ces problèmes sont résolus par un échangeur de chaleur qui possède un boîtier dont le volume intérieur est muni de raccords d'entrée et de sortie de l'eau de refroidissement et dans lequel sont agencés un refroidisseur d'huile et un refroidisseur pour les gaz d'échappement recyclés. Avec la proposition selon l'invention, on crée un échangeur de chaleur compact qui permet d'assurer, dans un espace extrêmement réduit, un refroidissement aussi bien de l'huile de lubrification que des gaz d'échappement recyclés et qui peut être logé sans problème dans le compartiment du moteur d'un véhicule automobile. Le refroidisseur de gaz d'échappement peut être formé d'un faisceau de tubes connu en soi, qui s'étend dans le volume intérieur du boîtier entre un premier collecteur relié à une tubulure d'entrée et un deuxième collecteur relié à une tubulure de sortie. Le refroidisseur d'huile peut être formé par un espace partiel du volume intérieur de l'échangeur de chaleur, qui est limité par la paroi du boîtier et par une cloison intermédiaire et est relié aux tubulures d'entrée et de sortie d'huile. Pour agrandir la surface d'échange de chaleur, la cloison peut être de forme ondulée ou en zigzag. Pour simplifier la fabrication, le boîtier peut être composé d'une partie supérieure et d'une partie inférieure, la cloison intermédiaire qui limite le refroidisseur d'huile étant disposée dans la partie inférieure, tandis que le refroidisseur de gaz d'échappement, c'est-à- dire le faisceau de tubes muni des collecteurs d'entrée et de sortie, est logé dans la partie supérieure. Les raccords d'eau de refroidissement peuvent être formés par des bossages de section transversale semi- circulaire de la partie supérieure et de la partie inférieure du boîtier. La cloison intermédiaire peut être fixée en position dans la partie inférieure par des bossages de section transversale en arc de cercle qui sont engagés dans les raccords d'eau de refroidissement et elle est assemblée à joint étanche, par exemple brasée, à la paroi de la partie inférieure. Un raccord d'entrée d'eau de refroidissement peut être prévu sur un côté frontal et deux raccords opposés de sortie de l'eau de refroidissement peuvent être prévus sur les côtés longitudinaux du boitier. Pour obtenir un refroidissement intense des gaz d'échappement recyclés, le flux de gaz d'échappement devrait circuler à travers le refroidisseur de gaz d'échappement, à contre-courant par rapport à l'écoulement de l'eau de refroidissement à travers le volume intérieur du boîtier. Un exemple de réalisation de l'invention est décrit ci- après en regard des dessins. La figure 1 est une coupe longitudinale de l'échangeur de chaleur prise selon la ligne 1 - 1 de la figure 2, et la figure 2 est une coupe transversale selon la ligne 2 - 2 de la figure 1. L'échangeur de chaleur représenté comprend un boîtier 1 qui se compose d'une partie supérieure 2 et d'une partie inférieure 3 qui sont assemblées l'une à l'autre le long du plan de joint 19 et qui délimitent un volume intérieur 4. Au volume intérieur 4 sont raccordés, sur un côté frontal, un raccord d'entrée d'eau de refroidissement 5 et, sur les côtés longitudinaux, deux raccords de sortie d'eau de refroidissement 6 placés l'un en face de l'autre. Dans la partie supérieure 2, est disposé un refroidisseur 7 pour les gaz d'échappement recyclés, qui est formé d'un faisceau de tubes 8 qui s'étend entre un premier collecteur 10 relié à une tubulure d'entrée des gaz d'échappement 9 et un deuxième collecteur 12 relié à une tubulure de sortie des gaz d'échappement 11. Les tubulures 9 et 11 sont reliées au boîtier 1 à joint étanche aux gaz par des presse-étoupe résistants à la chaleur et munis d'écrous de raccord 13 et 14 respectivement. Dans le volume intérieur 4, est aussi agencé un refroidisseur d'huile qui est formé par un espace partiel 15 du volume intérieur et qui est limité par la paroi de la partie inférieure 3 et par une cloison 16. Pour agrandir la surface d'échange de chaleur, la cloison intermédiaire 6 est d'une forme ondulée ou en zigzag. L'espace partiel 15 formant le refroidisseur d'huile est relié à une tubulure d'entrée d'huile 17 et à une tubulure de sortie d'huile 18. On a omis de représenter la cloison intermédiaire sur la figure 1 pour la clarté du dessin. Elle s'étend sur toute la surface du volume intérieur 4. Les raccords d'eau de refroidissement 5 et 6 sont formés par des bossages 2a et 3a, de section transversale semi-circulaire, de la partie supérieure 2 et de la partie inférieure 3, qui se complètent mutuellement lorsque ces parties sont assemblées le long du plan de joint 19 pour former des raccords tubulaires, comme ceci est représenté sur la figure 2 pour les raccords de sortie 6. La cloison intermédiaire 16 présente de même des bossages 16a de section transversale semi-circulaire qui sont engagés, comme représenté sur la figure 2, dans les raccords d'eau de refroidissement 6, de sorte que la cloison intermédiaire est immobilisée lors de l'assemblage de l'échangeur de chaleur. Après l'assemblage des parties 2, 3 et 16, ces parties sont fixées l'une à l'autre à joint étanche, par exemple par brasage. Sur la figure 1, l'écoulement de l'eau de refroidissement à travers le boîtier 1 et l'écoulement de l'huile de lubrification à travers l'espace partiel 15 se produisent du bas vers le haut, tandis qu'on fait passer les gaz d'échappement recyclés à travers le refroidisseur 7 à contre-courant, c'est-à-dire du haut vers le bas. Sous cet effet, il se produit un refroidissement intense des gaz d'échappement. R E V E N D I C A T IONS 1. Echangeur de chaleur pour moteur à combustion interne refroidi par l'eau avec refroidissement de l'huile de lubrification et recyclage extérieur des gaz d'échappement, caractérisé en ce qu'il possède un boîtier (1) dont le volume intérieur (4) est muni de raccords d'entrée et de sortie de l'eau de refroidissement (5 et 6 respectivement) et dans lequel sont agencés un refroidisseur d'huile (15) et un refroidisseur (7) pour les gaz d'échappement recyclés. 2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le refroidisseur de gaz d'échappement (7) est formé par un faisceau de tubes (8) qui traverse le volume intérieur (4) du boîtier (1), et qui s'étend entre un premier collecteur (10) relié à une tubulure d'entrée (9) et un deuxième collecteur (12) relié à une tubulure de sortie (11). 3. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le refroidisseur d'huile est formé par un espace partiel (15) du volume intérieur (4) du boîtier (1) qui est limité par la paroi du boîtier (1) et par une cloison intermédiaire (16) et qui est relié à une tubulure d'entrée d'huile et une tubulure de sortie d'huile (17 et 18 respectivement). 4. Echangeur de chaleur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la cloison intermédiaire (16) est de forme ondulée ou en zigzag. 5. Echangeur de chaleur selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le boîtier (1) est composé d'une partie supérieure (2) et d'une partie inférieure (3) et en ce que la cloison intermédiaire (16) qui limite le refroidisseur d'huile (15) est disposée dans la partie inférieure (3) et le refroidisseur de gaz d'échappement (7) dans la partie supérieure (2). 6. Echangeur de chaleur selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les raccords d'eau de refroidissement (5, 6) sont formés par des bossages de section transversale semi-circulaire (2a, 3a) de la partie supérieure (2) et de la partie inférieure (3) du boîtier (1) qui coopèrent entre eux. 7. Echangeur de chaleur selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la cloison intermédiaire (16) est fixée par des bossages de section transversale semi- circulaire qui sont engagés dans les raccords d'eau de refroidissement (16a) et est assemblée à joint étanche à la paroi de la partie inférieure (3). 8. Echangeur de chaleur selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un raccord d'entrée d'eau de refroidissement (5) est prévu sur un côté frontal et deux raccords (6) de sortie de l'eau de refroidissement opposés entre eux sont prévus sur les côtés longitudinaux du boîtier (1). 9. Echangeur de chaleur selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le sens de l'écoulement des gaz d'échappement recyclés à travers le refroidisseur de gaz d'échappement (7) est l'inverse du sens de l'écoulement de l'eau de refroidissement à travers le volume intérieur (4) du boîtier (1).