Brevet FR2774463A1 — publié le 19990806

Module échangeur refroldisseur de fluide et utilisation du module échangeur refroidisseur La présente invention concerne un module échangeur refroidisseur de fluide, sur lequel est monté, par exemple, un circuit de fluide d'un véhicule automobile, par exemple le circuit de retour du carburant au réservoir d'un véhicule à injection directe. II est connu dans l'art antérieur que les véhicules automobiles utilisent de nombreux circuits de fluide qui ont besoin d'être refroidis. Par exemple, I'eau de refroidissement du moteur qui s'échauffe, et/ou pour des véhicules à injection directe, le carburant, qui est pompé et envoyé sous forte pression, par exemple 140 bars pour l'essence et 1500 bars pour le gazoil, vers les injecteurs situés directement dans la chambre de combustion. Lors de cette compression, une partie du carburant peut être utilisée pour refroidir la pompe, et ce carburant, dont la température a été élevée, retoume 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. Pour des raisons de sécurité, I'élévation de température de ce carburant doit être limitée. II est connu, également, d'utiliser des dispositifs à flux d'air forcé, par exemple par des ventilateurs, pour améliorer le refroidissement. Ces dispositifs présentent l'inconvénient d'être complexes et encombrants. De plus, ces dispositifs ne sont pas modulables en fonction du besoin en refroidissement du circuit de fluide. La présente invention a donc pour objet de pallier les inconvénients de l'art antérieur en proposant un module échangeur refroidisseur de fluide utilisant le flux d'air naturel créé par le déplacement du véhicule sur lequel il est monté et configurable en fonction du besoin en refroidissement du circuit de fluide. Ce but est atteint par le fait qu'un module échangeur refroidisseur de fluide comprend une plaque de forme allongée, et un chemin présentant au moins en lacet de forme déterminée formé sur la première surface et destiné à recevoir un circuit de fluide, la plaque comprenant des moyens de déviation du flux d'air de la deuxième surface vers la première surface, destinés à augmenter le flux d'air entre la première surface et le plancher extérieur du véhicule et/ou des moyens d'évacuation des projections, et/ou des moyens de perturbation de l'écoulement du flux d'air. Selon une autre particularité, le module échangeur refroidisseur de fluide est monté sous un véhicule automobile par des moyens de fixation, de préférence, de telle sorte que l'axe longitudinal de la plaque soit parallèle à l'axe de déplacement du véhicule et qu'une première surface soit orientée vers le plancher de véhicule et qu'une deuxième surface soit orientée vers le sol. Selon une autre particularité, les moyens de déviation du flux, les moyens d'évacuation des projections, et les moyens de perturbation de l'écoulement du flux sont disposés de part et d'autre du chemin, selon des axes parallèles à l'axe de déplacement du véhicule. Selon une autre particularité, les moyens de déviation du flux sont constitués de rampes de forme rectangulaire pratiquées dans la plaque, le bord de la rampe découpé perpendiculaire à l'axe longitudinal de la plaque étant distant et saillant par rapport à la deuxième surface de la plaque et dirigé vers l'avant de la plaque. Selon une autre particularité, chaque bord latéral des rampes constituant les moyens de déviation du flux d'air se prolonge perpendiculairement jusqu'à la deuxième surface de la plaque, les montants ainsi obtenus étant réalisés par déformation de la plaque lors de la réalisation de la rampe. Selon une autre particularité, les moyens d'évacuation des projections sont constitués de perforations de forme rectangulaire pratiquées dans la plaque, le rectangle formant la perforation étant perpendiculaire à l'axe longitudinal de la plaque, les moyens d'évacuation des projections étant disposés en arrière de la zone d'implantation des moyens de déviation du flux et au niveau d'une zone d'accumulation de projections située à proximité des boucles des lacets et/ou des moyens de fixation. Selon une autre particularité, les bords de chaque rectangle formant la perforation, parallèles à l'axe longitudinal de la plaque, sont prolongés par des premières languettes saillantes et perpendiculaires à la deuxième surface. Selon une autre particularité, la somme des surfaces des deux premières languettes est sensiblement identique à la surface du rectangle formant la perforation constituant les moyens d'évacuation des projections.. Selon une autre particularité, les moyens de perturbation de l'écoulement du flux d'air sont constitués de perforations de formes déterminées, le bord avant ou arrière de la perforation étant prolongé par une deuxième languette saillante par rapport à la deuxième surface, de forme et d'inclinaison déterminées, de façon à générer une perturbation dans l'écoulement du flux d'air provoqué par le déplacement du véhicule, les moyens de perturbation de l'écoulement du flux d'air étant disposés à l'avant de la zone d'implantation des moyens de déviation du flux d'air. Selon une autre particularité, la deuxième languette est inclinée à 90" et a sensiblement la forme d'un râteau. Selon une autre particularité, la forme du chemin en lacet est constituée de U disposés tête bêche de telle sorte que deux U consécutifs aient une seule branche en commun. Selon une autre particularité, le chemin en lacet formé sur la première surface est une rigole à section semi-circulaire se prolongeant au niveau des boucles vers l'extérieur de la plaque par des portions rectilignes. Un second but de l'invention est de proposer une utilisation du module échangeur refroidisseur de fluide caractérisée en ce qu'un premier circuit de fluide constitué d'au moins un tube, de forme identique au chemin en lacet de la première surface de la plaque, est monté sur la première surface de la plaque de telle sorte qu'il soit superposé au chemin. Selon une autre particularité, au moins deux modules échangeurs refroidisseurs de fluide identiques sont joints de telle sorte qu'ils soient dans un même plan et que chaque bord arrière de la plaque d'un module soit joint à un bord adjacent avant de la plaque d'un autre module, I'ensemble comprenant un tube en lacet dont chaque boucle est disposée sur une plaque extrême, au niveau du bord de celle-ci opposé à son bord adjacent à une autre plaque. 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 d'un module échangeur refroidisseur de fluide. - les figures 2A et 2B représentent respectivement une vue de côté en coupe selon CC et une vue de face des moyens de déviation du flux d'air. - la figure 3 représente une vue en perspective des moyens d'évacuation des projections. - les figures 4A et 4B représentent respectivement une vue de côté en coupe selon DD et une vue de face des moyens de perturbation de l'écoulement du flux. - la figure 5 représente une vue de dessus de l'association de deux modules échangeurs refroidisseurs de fluide. Le module échangeur refroidisseur de 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 du module échangeur refroidisseur selon l'invention, au refroidissement de fluide, par exemple le carburant, d'un véhicule automobile. La figure 1 représente une vue de dessus d'un module échangeur refroidisseur de fluide. Le module selon l'invention est constitué d'une plaque (10) de forme allongée, par exemple un rectangle. La plaque (10) comporte des moyens (12, 13) de fixation au plancher d'un véhicule (non représenté). Les moyens (12, 13) de fixation au plancher d'un véhicule sont constitués d'au moins une perforation (12) pratiquée dans la plaque (10) dans une zone (13) déterminée. La plaque (10) est montée sous le véhicule de telle sorte qu'une première surface (16) soit dirigée vers le plancher du véhicule et qu'une deuxième surface (17) soit dirigée vers le sol et que, par exemple, I'axe (2) longitudinal de la plaque (10) soit parallèle au sens de déplacement du véhicule représenté par la flèche B. Dans cette configuration, le sens du flux d'air sur la plaque (10) est représenté par la flèche A (fiv.1, fig.2, fig.3, fig.4, fig.5). La première surface (16) de la plaque (10) comprend un chemin en lacet (lui) destiné à recevoir, par exemple, un premier tube formant un circuit (19) de fluide du véhicule sur lequel est monté le module selon l'invention. Avantageusement, ce chemin (11) en lacet est formé par des U (18), par exemple trois, disposés tête bêche de telle sorte que deux U consécutifs aient une seule branche en commun Cette forme particulière a pour fonction de permettre l'association de plusieurs modules selon l'invention. Cette association sera décrite ultérieurement. Avantageusement, le chemin en lacet (11) est une rigole ( 11, fig.2, fig. 3 et fig.4) dont la section transversale est semi-circulaire. Cette forme particulière a pour fonction d'améliorer les échanges thermiques entre la plaque et le premier circuit (19) de fluide du véhicule. Afin de permettre l'association de plusieurs modules selon l'invention, des portions rectilignes (111) dirigées vers l'extérieur de la plaque sont disposées dans le prolongement des branche des U formant le chemin en lacet (11), du coté des boucles dudit chemin (11). Le premier tube (19) formant le circuit est relié, par chacune de ses extrémités, à un deuxième tube (15) par l'intermédiaire de moyens (14) de connexion de type connu, par exemple un collier de serrage ou une attache rapide. Avantageusement, ces moyens (14) de connexion sont disposés sur la première surface (16) de la plaque et le tube (19) est coudé pour le décoller de la première surface (16) de la plaque (10) permettant le passage des moyens (14) de connexion. Ainsi, ces moyens (14) de connexion sont protégés d'éventuels risques d'arrachement ettou de projections par la plaque (10). La plaque (10) comporte également des moyens (20 fig.2) de déviation du flux d'air destinés à augmenter l'échange thermique entre le circuit, la plaque et le flux d'air et/ou des moyens (30 fig.3) d'évacuation des projections, et/ou des moyens (40 fig.4) de perturbation de l'écoulement du flux d'air. Ces différents moyens (20, 30, 40) ont pour fonction d'améliorer le rendement des échanges thermiques entre la plaque (10) et le flux d'air et seront décrits ultérieurement. Avantageusement, ces moyens (20, 30, 40) d'amélioration des échanges thermiques sont disposés dans des zones (25, 35, 45) d'implantation respectives, situées de part et d'autre du chemin en lacet (11), et par exemple, selon des axes parallèles à l'axe de déplacement du véhicule. Ces zones (25, 35, 45) sont représentées en hachures distinctes sur les figures 1 et 5. Avantageusement, les zones (35) d'implantation des moyens (30) d'évacuation des projections sont situées en arrière des zones (25) d'implantation des moyens (20) de déviation du flux d'air et au niveau des zones d'accumulation possibles de projections. Les zones (25) sont, par exemple, situées en avant des moyens (12, 13) de fixation de la plaque (10), et en avant des portions (110) du chemin en lacet (11) constituant les boucles sensiblement perpendiculaires à l'axe de déplacement du véhicule. Les zones (45) d'implantation des moyens (40) de perturbation de l'écoulement du flux sont situées en avant des zones (25) d'implantation des moyens (20) de déviation du flux d'air. La figure 2 représente les moyens de déviation du flux d'air. Les moyens (20) de déviation du flux d'air ont pour fonction de dévier le flux pour favoriser le contact entre le tube (19) formant le circuit, la plaque (10) et le flux d'air. De plus, de par leur forme, il contribuent aussi à augmenter la surface de la plaque. A cet effet, les moyens (20) de déviation du flux d'air sont constitués de rampes (21), par exemple sensiblement rectangulaires. Ces rampes (21) sont parallèles à l'axe de déplacement du véhicule. Chaque bord (23) des rampes (21) découpé, perpendiculaire à l'axe de déplacement du véhicule, est distant et saillant de la deuxième surface et dirigé vers l'avant de la plaque (10). Ainsi, lors du déplacement du véhicule, la rampe (21) dévie le flux d'air du dessous de la plaque (10) vers le dessus de ladite plaque (10). Avantageusement, chaque bord (24) latéral de chaque rampe (21) se prolonge jusqu'à la plaque par des montants (22) perpendiculaires à la plaque (10). Ces montants (22) latéraux sont obtenus par déformation de la plaque (10). La figure 3 représente une vue en perspective des moyens d'évacuation des projections. Les moyens (30) d'évacuation des projections ont pour fonction d'éviter l'accumulation de projections telles que boue, sel, et gravillons, dues au déplacement du véhicule. En effet, ces projections nuisent à la qualité des échanges thermiques et peuvent détériorer le circuit (19) de fluide. A cet effet, les moyens (30) d'évacuation des projections sont constitués de perforations, par exemple sensiblement rectangulaires. Les rectangles formant les perforations sont perpendiculaires à l'axe de déplacement (B) du véhicule. Avantageusement, chaque bord (32) des rectangles formant les perforations, parallèle à l'axe de déplacement du véhicule, est prolongé par une première languette (31) saillante et perpendiculaire à la deuxième surface (17) de la plaque (10). Avantageusement, la surface totale des premières languettes (31) des moyens (30) d'évacuation des projections est sensiblement identique à la surface du rectangle formant la perforation constituant lesdits moyens (30). Ces premières languettes (31) permettent un échange thermique supplémentaire entre la plaque (10) et le flux d'air. Les figures 4A et 4B représentent respectivement une vue de coté en coupe selon DD et une vue de face des moyens de perturbation de l'écoulement du flux. Les moyens (40) de perturbation de l'écoulement du flux ont pour fonction de créer des perturbations dans l'écoulement et d'augmenter ainsi le rendement des échanges thermiques entre le flux d'air, la plaque (10), et le circuit (19). Dans une forme particulière de réalisation, les moyens (40) de perturbation de l'écoulement du flux sont constitués de perforations sensiblement rectangulaires. Le bord avant (41) des rectangles formant les moyens (40) de perturbation du flux, perpendiculaire à l'axe de déplacement (B) du véhicule, se prolonge par une deuxième languette (42) de forme déterminée et saillante par rapport à la deuxième surface (17) de la plaque (10). La forme de la deuxième languette (42) est déterminée de façon à créer une perturbation de l'écoulement du flux, sans créer de dépression. Avantageusement, la deuxième languette (42) est perpendiculaire à la deuxième surface (17) de la plaque (10) et a sensiblement la forme d'une tête de râteau. On notera, cependant qu'une forme en triangle ou toute autre forme créant des turbulences sans engendrer de sifflement trop important est envisageable et que la deuxième languette (42) peut se trouver aussi bien au niveau de bord avant (41) que du bord arrière (43) du rectangle correspondant. La figure 5 représente une vue de dessus de l'association de deux modules échangeurs refroidisseurs de fluide. Dans la variante de réalisation du module selon l'invention où le chemin en lacet (11) pratiqué sur la première surface (16) est constitué de U disposés tête bêche et dont deux U consécutifs ont une seule branche commune, il est possible d'associer au moins deux modules selon l'invention. Cette association permet de monter un premier circuit (19) dont les branches rectilignes des U sont de plus grandes dimensions. Deux modules consécutifs sont joints de sorte qu'ils soient dans le même plan et que le bord arrière (3) de la plaque (10) du premier module (F) soit confondu avec le bord avant (4) de la plaque du deuxième module (G), lors de cette association de deux modules (F, G). Le module refroidisseur échangeur de fluide selon l'invention est utilisé, par exemple, pour refroidir le carburant d'un véhicule à injection directe, lorsque ledit carburant retourne au réservoir du véhicule après avoir été chauffé lors de la circulation sous pression. Dans ce cas, le module est monté sur le circuit de retour du carburant au réservoir, sous le plancher du véhicule, par l'intermédiaire des fixations (12, 13) du module. Les besoins en refroidissement n'existent que lorsque, par exemple, le véhicule roule à vitesse élevée ou lorsque le véhicule tracte, par exemple, une remorque. Dans ce cas, le mouvement du véhicule génère un flux d'air qui refroidit la plaque du module, jouant le rôle d'un échangeur avec le circuit de carburant. Ainsi, le carburant est refroidi par l'intermédiaire de la plaque (10) uniquement lorsqu'il y a un besoin de refroidissement. Le même raisonnement peut s'appliquer au refroidissement du fluide utilisé pour refroidir le moteur. II est clair que d'autres modifications à la portée de l'homme du métier entrent dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Module échangeur refroidisseur de fluide caractérisé en ce qu'il comprend une plaque (10) de forme allongée, et un chemin présentant au moins un lacet (11) de forme déterminée formé sur la première surface (16) et destiné à recevoir un premier circuit (19) de fluide, la plaque (10) comprenant des moyens (20) de déviation du flux d'air de la deuxième surface à la première surface, destinés à augmenter l'échange thermique entre le circuit (19) de fluide et le flux d'air, et/ou des moyens (30) d'évacuation des projections, et/ou des moyens (40) de perturbation de l'écoulement du flux d'air. 2 Module échangeur refroidisseur de fluide selon la revendication 1 caractérisé en ce que le module échangeur refroidisseur est monté sous le plancher d'un véhicule automobile par des moyens (12,13) de fixation, de préférence de telle sorte que l'axe (2) longitudinal de la plaque (10) soit parallèle à l'axe de déplacement (B) du véhicule et qu'une première surface (16) de la plaque (10) soit orientée vers le plancher du véhicule et qu'une deuxième surface (17) de la plaque (10) soit orientée vers le sol. 3. Module échangeur refroidisseur de fluide selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens (20) de déviation du flux d'air, les moyens (30) d'évacuation des projections, et les moyens (40) de perturbation de l'écoulement du flux sont disposés de part et d'autre du chemin (11), selon des axes parallèles à l'axe (2) longitudinal de la plaque (10) 4. Module échangeur refroidisseur de fluide selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens (20) de déviation du flux d'air sont constitués de rampes (21) de forme rectangulaire pratiquées dans la plaque(10), le bord (23) de la rampe (21) découpé perpendiculaire à l'axe (2) longitudinal de la plaque étant distant et saillant par rapport à la deuxième surface (17) de la plaque (10) et dirigé vers l'avant de la plaque (10). 5. Module échangeur refroidisseur de fluide selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque bord latéral (24) des rampes (21) constituant les moyens (20) de déviation du flux d'air se prolonge jusqu'à la deuxième surface (17) de la plaque (10) par des montants (22) perpendiculaires à la plaque (10), ces montants (22) étant obtenus par déformation de la plaque lors de la réalisation de la rampe. 6. Module échangeur refroidisseur de fluide selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens (30) d'évacuation des projections sont constitués de perforations de forme rectangulaire pratiquées dans la plaque (10), le rectangle formant la perforation étant perpendiculaire à l'axe (2) longitudinal de la plaque (10), les moyens (20) de d'évacuation des projections étant disposés en arrière de la zone (25) d'implantation des moyens (20) de déviation du flux d'air et au niveau d'une zone d'accumulation de projections située à proximité des boucles de lacet et/ou des moyens de fixation. 7. Module échangeur refroidisseur de fluide selon la revendication 6, caractérisé en ce que les bords (32) de chaque rectangle formant la perforation constituant les moyens (30) d'évacuation des projections, parallèles à l'axe (2) longitudinal de la plaque (10), sont prolongés par des premières languettes (31) saillantes et perpendiculaires à la deuxième surface (17) de la plaque (10). 8. Module échangeur refroidisseur de fluide selon la revendication 7, caractérisé en ce que la somme des surfaces des deux premières languettes (32) est sensiblement identique à la surface du rectangle formant la perforation constituant les moyens (30) d'évacuation des projections. 9. Module échangeur refroidisseur de fluide selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens (40) de perturbation de l'écoulement du flux d'air sont constitués de perforations de formes déterminées, le bord (41) avant ou le bord arrière (43) de la perforation étant prolongé par une deuxième languette (42) saillante par rapport à la deuxième surface, de forme et d'inclinaison déterminées, de façon à générer une perturbation dans l'écoulement du flux d'air provoqué par le déplacement du véhicule, la zone d'implantation (45) des moyens (40) de perturbation de l'écoulement du flux d'air étant disposée à l'avant de la zone (25) d'implantation des moyens déviation du flux d'air. 10. Module échangeur refroidisseur de fluide selon la revendication 9, caractérisé en ce que la deuxième languette (42) est inclinée à 90" et a sensiblement la forme d'un râteau. 11. Module échangeur refroidisseur de fluide selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la forme du chemin en lacet (11) est constituée de U (18) disposés tête bêche de telle sorte que deux U consécutifs aient une seule branche en commun. 12. Module échangeur refroidisseur de fluide selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le chemin (11) formé sur la première surface est une rigole à section semi-circulaire se prolongeant au niveau des boucles vers l'extérieur de la plaque par des portions rectilignes. 13. Utilisation du module échangeur refroidisseur de fluide selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce qu'un premier circuit (19) de fluide constitué d'au moins un tube, de forme identique au chemin en lacet (11) de la première surface (16) de la plaque (10), est monté sur la première surface (16) de la plaque (10) de telle sorte qu'il soit superposé au chemin (11). 14. Utilisation du module échangeur refroidisseur de fluide selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce qu'au moins deux modules échangeurs refroidisseurs de fluide identiques sont joints de telle sorte qu'ils soient dans un même plan et que chaque bord arrière (3) de la plaque (10) d'un module soit joint à un bord adjacent avant (4) de la plaque d'un autre module, I'ensemble comprenant un tube (19) en lacet dont chaque boucle est disposée sur une plaque extrême, au niveau du bord de celle-ci opposé à son bord adjacent à une autre plaque.