Brevet FR2774462A1 — publié le 19990806

Echangeur refroidisseur de fluide La présente invention concerne un échangeur refroidisseur de fluide utilisé, par exemple, dans le circuit de retour du carburant au réservoir, pour refroidir le carburant sortant de la rampe à injection et retournant au réservoir, d'un véhicule automobile à injection directe. II est connu dans l'art antérieur que certains véhicules automobiles utilisent le procédé d'injection directe. Ce procédé consiste à comprimer au moyen d'une pompe le carburant sous forte pression, par exemple 140 bar pour l'essence et 1500 bar pour le diesel, puis de l'injecter dans les chambres de combustion. Lors de cette compression, une partie du carburant est utilisée pour refroidir la pompe. Ce carburant dont la température a été élevée retourne au réservoir. Une autre raison d'élévation de la température du carburant peut être la recirculation, en sortie de rampe d'injection, du carburant excédentaire préalablement comprimé (et donc chauffé) qui n'a pas été injecté dans les chambres de combustion. Ce carburant excédentaire retourne également au réservoir. Pour des raisons de sécurité, I'élévation de température de ce carburant doit être limitée. II est également connu par la demande de brevet européen 0 304 742 un dispositif de contrôle de température du carburant dans un circuit d'alimentation pour véhicule à injection directe. Ce dispositif comprend des moyens pour refroidir et réchauffer le carburant. Ces différents moyens sont contrôlés par des capteurs de température. Les moyens pour refroidir le carburant sont constitués notamment d'un échangeur associé à un ventilateur. Le principe est donc de refroidir le carburant avec un flux d'air forcé. Ce dispositif présente l'inconvénient d'être encombrant puisqu'il faut aménager un espace pour le ventilateur et l'échangeur. De plus ce dispositif est complexe, car il nécessite l'utilisation de capteurs de température pour éviter un fonctionnement inutile du ventilateur. Par conséquent un tel dispositif est onéreux. La présente invention a donc pour objet de pallier les inconvénients de l'art antérieur en proposant un échangeur refroidisseur de fluide de conception simple, utilisant comme fluide réfrigérant, par exemple, le flux d'air créé par le déplacement du véhicule sur lequel l'échangeur est monté. Ce but est atteint par le fait que l'échangeur refroidisseur de fluide comprend d'une part, deux plaques superposées de forme allongée, rendues solidaires par une ceinture périphérique étanche mise en communication, par des embouts d'entrée et de sortie, avec des moyens d'amenée du fluide, dont au moins une plaque comprend des ondulations longitudinales formant des canaux-ailettes creux et, à chaque extrémité de ces ondulations, un espace sensiblement rectangulaire formant une boîte collectrice de fluide, lesdits embouts débouchant dans les boîtes collectrices Selon une autre particularité, le fluide circulant dans l'échangeur est du carburant et l'échangeur comprend des moyens de fixation au plancher extérieur d'un véhicule automobile de sorte que les deux plaques soient sensiblement parallèles au sol. Selon une autre particularité, les deux plaques sont soudées ensemble au moins sur la périphérie. Selon une autre particularité, L'embout d'entrée du fluide est disposé sur les bords avant des deux plaques et l'embout de sortie est disposé sur les bords arrière des deux plaques de sorte que la direction du flux du fluide circulant dans les canaux-ailettes creux soit identique à la direction du flux d'air créé par le déplacement du véhicule. Selon une autre particularité, L'embout d'entrée du fluide est disposé sur les bords arrière des deux plaques et l'embout de sortie est disposé sur les bords avant des deux plaques de sorte que la direction du flux du fluide circulant dans les canaux-ailettes creux soit contraire à la direction du flux d'air créé par le déplacement du véhicule. Selon une autre particularité, chaque boîte collectrice comprend au moins une paroi perpendiculaire et longitudinale aux plaques, chaque paroi étant jointe aux surface de la boîte collectrice correspondante pour obturer transversalement ladite boîte collectrice et étant située entre deux canauxailettes, de façon à obtenir au moins sur une partie de l'échangeur, un flux de fluide en série. Selon une autre particularité, chaque boîte collectrice comporte une pluralité de parois de séparation disposées de sorte que chaque paroi permette la communication entre deux canaux-ailettes adjacents, les parois d'une boîte collectrice étant intercalées entre les parois de séparation de l'autre boîte collectrice, pour constituer un circuit série. Selon une autre particularité, les parois de séparation sont obtenues directement, par exemple par emboutissage, soit constituées de parois rapportées. Selon une autre particularité, les deux plaques forrnant l'échangeur sont bombées dans le sens longitudinal de sorte que la bande médiane de la plaque supérieure soit plus proche du plancher extérieur du véhicule que les bords longitudinaux de cette même plaque, cette forme permettant d'éviter l'accumulation de projections entre le plancher du véhicule et la plaque supérieure. Selon une autre particularité, la plaque supérieure est remplacée par une portion de la surface du plancher extérieur du véhicule. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente une vue de dessus de l'échangeur refroidisseur. - la figure 2 représente une vue en coupe selon DD de l'échangeur refroidisseur. - la figure 3 représente une vue en coupe selon CC de l'échangeur refroidisseur. - les figures 4 et 5 représentent une vue de dessus de deux variantes de réalisation de l'échangeur refroidisseur. L'échangeur refroidisseur à fluide selon l'invention peut être utilisé dans tout type d'application où il est nécessaire de refroidir un fluide. A titre d'exemple non limitatif, la description ci-après, concerne l'application de l'échangeur selon l'invention, au refroidissement de fluide, par exemple le carburant, d'un véhicule automobile. La description de l'échangeur refroidisseur selon l'invention, va être effectuée en référence aux figures 1, 2, 3 et 4. L'échangeur selon l'invention comprend deux plaques (10, 20), à savoir une plaque supérieure (10) orientée vers le plancher (5) du véhicule et une plaque inférieure (20) orientée vers le sol (6). Les deux plaques (10, 20) ont, par exemple, une forme allongée, telle qu'un rectangle et ont sensiblement les mêmes dimensions. Au moins une des deux plaques (10, 20) comprend des ondulations longitudinales formant des canaux-ailettes creux (14), et, à chaque extrémité des ondulations (14), un espace de forme rectangulaire formant une boîte collectrice de fluide (12, 13). Cet espace peut être obtenu grâce à un bossage ou une déformation de la plaque. Les deux plaques (10, 20) sont assemblées, par exemple par soudure de type brasage. L'espace disponible pour la soudure correspond à un cadre (11) bordant les plaques (10, 20). Ainsi, par cette simple opération de soudage par brasure, I'étanchéité de l'échangeur est assurée. De plus, ainsi soudées, les ondulations (14) forment alors des canaux dans lesquels le fluide peut circuler dans l'échangeur d'une boîte collectrice (12) à l'autre (13). Dans les variantes de réalisation où des canaux-ailettes (14) sont réalisés dans la plaque (20) inférieure, celles-ci sont alors orientées vers le sol (6). Cette orientation évite une accumulation de projections, telles que boue, gravillons, dans les espaces (16) situés entre deux canaux-ailettes (14). En effet, les projections tendent à tomber par gravité sur le sol (6) puisque les surfaces extérieures des canaux-ailettes (14) sont quasiment verticales. L'échangeur refroidisseur de fluide selon l'invention comprend également des moyens (3) de fixation au véhicule. Ces moyens (3) de fixation sont de type connu et comprennent, par exemple, des perçages (3) collaborant avec des entretoises (4) fixées sur le plancher (5) extérieur ou soubassement du véhicule. L'échangeur est fixé au plancher (5) du véhicule de sorte que l'axe (2) longitudinal de l'échangeur soit parallèle au sens de déplacement du véhicule (flèche B). Avantageusement, les deux plaques (10, 20) de l'échangeur sont bombées de sorte que la partie médiane de la plaque (10) supérieure soit plus proche du plancher (5) du véhicule que les bords longitudinaux de cette même plaque (10). Cette forme particulière de l'échangeur a pour fonction de faciliter l'évacuation des projections éventuellement accumulées entre le plancher (5) du véhicule et la plaque (10) supérieure de l'échangeur. II est également possible de remplacer la plaque (10) supérieure de l'échangeur par une portion de la surface du plancher (5) extérieur du véhicule. Dans cette variante de réalisation, le risque d'accumulation de projections entre l'échangeur et le plancher (5) du véhicule est nul. L'échangeur est connecté au circuit de retour du carburant au réservoir par l'intermédiaire d'un embout d'entrée (1) et d'un embout de sortie (2). Ces embouts (1, 2) sont constitués, par exemple, de tubes parallèles à l'axe longitudinal de l'échangeur, saillants par rapport à l'échangeur et débouchant dans les boîtes collectrices (12, 13). La solidarisation des embouts (1, 2) avec les plaques s'effectue en réalisant sur la surface d'au moins une des plaques (10, 20) un bossage dont les dimensions correspondent aux dimensions de la section des tubes formant les embouts (1, 2), puis, par exemple, en soudant par brasage les tubes (1, 2) sur les plaques (10, 20). Dans une variante de réalisation, L'embout d'entrée (1) est connecté sur la partie de l'échangeur située la plus en avant du véhicule en débouchant dans la boîte collectrice (13) avant, et l'embout de sortie (2) est connecté sur la partie de l'échangeur située la plus en arrière du véhicule en débouchant dans la boîte collectrice (12) arrière. Dans cette variante, le flux d'air (flèche A) créé par le mouvement du véhicule (flèche B) est parallèle et dans la même direction que le flux (E) du carburant dans l'échangeur, le refroidissement s'effectue en flux parallèle. Dans une autre variante, les positions des deux embouts (1, 2) sont inversées par rapport à la variante précédente, c'est-à-dire que l'embout d'entrée (1) débouche dans la boîte collectrice (12) arrière, et l'embout de sortie (2) débouche dans la boîte collectrice (13) avant. Le flux d'air (A) est toujours parallèle au flux (E) de carburant dans l'échangeur, mais dans la direction opposée. Le refroidissement s'effectue alors à contre-flux. Dans cette dernière variante de réalisation, le rendement des échanges thermiques est plus favorable au refroidissement que la première variante, mais il nécessite par contre une longueur de circuit supplémentaire pour pouvoir connecter les embouts d'entrée (1) et de sortie (2) au circuit de retour du carburant au réservoir. On notera cependant que cette longueur de circuit supplémentaire peut être directement intégrée à l'échangeur, par exemple en prévoyant deux canaux de plus. Dans ces deux variantes de réalisation, la gestion de la dilatation des plaques (10, 20) due à la chaleur est facilitée par le fait que les zones chaudes et les zones froides se situent respectivement aux extrémités de l'échangeur, au niveau des boîtes collectrices (13, 12). De plus, les pertes de charge sont limitées à la longueur des plaques (10, 20). Dans ces variantes de réalisation, le flux de carburant est dit en parallèle, puisque la direction du carburant est identique dans l'ensemble de l'échangeur Dans une autre variante de réalisation, chaque boîte collectrice (12,13) comprend au moins une paroi (15) perpendiculaire aux deux plaques (10, 20) et parallèle à l'axe (2) longitudinal de l'échangeur. Chaque paroi (15) obture transversalement la boîte collectrice (12, 13) dans laquelle la paroi (15) est implantée, et se situe entre deux canaux-ailettes (14). Cette paroi (15) a pour fonction de modifier la circulation (E) du carburant dans l'échangeur. Ainsi, dans la variante de réalisation de la figure 1, la paroi (153) de la boîte collectrice (13) avant met en liaison l'embout (1) d'entrée avec au moins un premier canal-ailette. La paroi (152) met en relation l'embout de sortie (2) avec au moins le canal-ailette en vis-à-vis. Les autres canaux communiquent tous en parallèle entre les deux boîtes collectrices (12, 13). Pour la figure 4, les parois (15) sont disposées de sorte qu'elles permettent la communication entre deux canaux-ailettes adjacents, et que les parois (15) d'une boîte collectrice (12) soient intercalées entre les parois (15) de l'autre boîte collectrice (13). Avantageusement, les parois (15, 152, 153) sont constituées par le prolongement des ondulations (14), mais on peut aussi utiliser des parois rapportées. Dans ces variantes de réalisation, le flux de carburant (E) est dit en série, puisque la direction de circulation (E) du carburant dans l'échangeur est alternée. La figure 5 représente une vue de dessus d'une variante de réalisation de l'échangeur refroidisseur. Dans cette variante, les ondulations (14) ne sont plus parallèles au sens de déplacement (B) du véhicule, mais perpendiculaires à celui-ci. Dans cette variante, les canaux-ailettes (14) sont formés par deux peignes (171,172) entrelacés de telle sorte que la circulation (E) du carburant dans deux canaux (14) adjacents soit parallèle et de directions opposées. L'échangeur refroidisseur de carburant selon l'invention utilise comme fluide réfrigérant le flux d'air (A) créé par le déplacement (B) du véhicule. Cette caractéristique simplifie considérablement le montage d'un tel échangeur. En effet, celui-ci est monté au moyen de fixations, de type entretoises, sous le véhicule et ne nécessite pas d'aménagement particulier. La réalisation de l'échangeur est également très simple puisque les canaux-ailettes (14) et les boîtes collectrices (12, 13) de fluide sont obtenus, par exemple, par emboutissage des plaques inférieure (20) et/ou supérieure (10). Le matériau préféré pour réaliser l'échangeur est, par exemple, de l'acier inoxydable ou de l'aluminium. De plus, cette conception simple offre le choix du type de circulation que l'utilisateur veut imposer au fluide dans l'échangeur. Ainsi, il est possible d'obtenir, grâce à de légères variantes de réalisation, soit un montage en flux parallèle (flux d'air parallèle aux canaux) le circuit de carburant étant en parallèle ou en série, en flux ou en contre-flux, soit un montage en flux croisé (flux d'air perpendiculaire ou incliné par rapport aux canaux), le circuit de carburant étant en parallèle ou en série. Enfin, l'élévation de température du carburant doit être maîtrisée uniquement lorsque, par exemple, le véhicule roule à grande vitesse ou lorsque le véhicule tracte une remorque. Les besoins en refroidissement correspondent donc à des périodes où le véhicule est en mouvement, c'est-à-dire où le flux d'air (A) créé par le déplacement (B) du véhicule permet de refroidir le carburant circulant dans l'échangeur. Ainsi, il n'est pas nécessaire d'utiliser un flux d'air forcé et/ou d'effectuer un contrôle de la température du carburant par des capteurs. II est clair que d'autres modifications à la portée de l'homme du métier entrent dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Echangeur refroidisseur de fluide caractérisé en ce qu'il comprend d'une part, deux plaques (10,20) superposées de forme allongée, rendues solidaires par une ceinture (11) périphérique étanche mise en communication, par des embouts d'entrée (1) et de sortie (2), avec des moyens d'amenée du fluide, dont au moins une partie d'une plaque comprend des ondulations (14) longitudinales formant des canaux-ailettes creux et, à chaque extrémité de ces ondulations (14), un espace sensiblement rectangulaire formant une boîte collectrice (12,13) de fluide, lesdits embouts (1, 2) débouchant dans les boîtes (12,13) collectrices. 2. Echangeur refroidisseur de fluide selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide circulant dans l'échangeur est du carburant et en ce que l'échangeur comprend des moyens (3) de fixation au plancher extérieur d'un véhicule automobile de sorte que les deux plaques (10, 20) soient sensiblement parallèles au sol (6). 3. Echangeur refroidisseur de fluide selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les deux plaques (10, 20) sont soudées ensemble sur la périphérie (11). 4. Echangeur refroidisseur de fluide selon l'une des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que l'embout d'entrée (1) du fluide est disposé sur les bords avant des deux plaques (10, 20) et l'embout de sortie (2) est disposé sur les bords arrière des deux plaques (10, 20) de sorte que la direction du flux de carburant (E) circulant dans les canaux-ailettes (14) creux soit identique à la direction du flux (A) d'air créé par le déplacement (B) du véhicule. 5. Echangeur refroidisseur de fluide selon l'une des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que l'embout d'entrée (1) du fluide est disposé sur les bords arrière des deux plaques (10, 20) et l'embout de sortie (2) est disposé sur les bords avant des deux plaques (10, 20) de sorte que la direction du flux (E) de fluide circulant dans les canaux-ailettes creux soit contraire à la direction du flux (A) d'air créé par le déplacement (B) du véhicule. 6. Echangeur refroidisseur de fluide selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque boîte (12, 13) collectrice comprend au moins une paroi (15) perpendiculaire et longitudinale aux plaques (10, 20), chaque paroi (15) étant jointe aux surfaces de la boîte (12 ou 13) collectrice correspondante, pour obturer transversalement ladite boîte collectrice et située entre deux canaux-ailettes (14), de façon à obtenir, au moins sur une partie de l'échangeur, un flux de fluide en série. 7. Echangeur refroidisseur de fluide selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque boîte collectrice (12, 13) comporte une pluralité de parois (152, 153) de séparation de sorte que chaque paroi (152, 153) permette la communication entre deux canaux-ailettes (14) adjacents, les parois (152) d'une boîte collectrice (12) étant intercalées entre les parois (153) de séparation de l'autre boîte (13) collectrice, pour constituer un circuit en série. 8 Echangeur refroidisseur de fluide selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les parois (15, 152, 152) de séparation sont obtenues directement par exemple par emboutissage, soit constituées de parois rapportées. 9. Echangeur refroidisseur de fluide selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que les deux plaques (10, 20) formant l'échangeur sont bombées dans le sens longitudinal de sorte que la bande médiane de la plaque supérieure (10) soit plus proche du plancher (5) extérieur du véhicule que les bords longitudinaux de cette même plaque (10), cette forme permettant d'éviter l'accumulation de projections entre le plancher (5) du véhicule et la plaque (10) supérieure. 10. Echangeur refroidisseur de fluide selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que la plaque (10) supérieure est remplacée par une portion de la surface du plancher (5) extérieur du véhicule.