Brevet FR2845319A1 — publié le 20040409

MODULE DE TRAITEMENT DE L'AIR POUR NOTAMMENT LE TRAITEMENT THERMIQUE DE L'AIR PENETRANT DANS L'HABITACLE D'UN VEHICULE La présente invention concerne un module de traitement de l'air servant à réaliser notamment le traitement thermique de l'air qui pénètre dans l'habitacle d'un véhicule. Dans le cadre du développement de nouveaux véhicules, on réalise la conception de différents composants de système d'un tel véhicule lors de différentes phases temporelles en ce qui concerne l'intégration dans l'ensemble du système. Ceci concerne surtout les 15 dispositifs de chauffage, qui sont fixes ou destinés au chauffage d'appoint dans un véhicule. Une raison pour laquelle on ne programme de tels dispositifs que tardivement, est qu'on ne peut évaluer que tardivement le déficit en puissance de chauffage de l'unité d'entraînement 20 et décider quel dispositif de chauffage est par conséquent nécessaire, par exemple comme dispositif de chauffage d'appoint. Lors de la programmation de tels systèmes dans un véhicule, l'on souhaite en outre réduire autant que 25 possible le cot de tels systèmes conditionnés. En particulier grâce à l'intégration particulière d'un tel dispositif dans un véhicule, l'on ne tient pas compte des parties du système qui sont également déjà planifiées de façon fixe et dépendant de l'espace de construction 30 disponible. Il en résulte fréquemment des solutions dans lesquelles les dispositifs de chauffage sont logés dans des espaces libres présents n'importe o dans l'espace moteur. Il en résulte des longueurs importantes de canalisations, tant pour le fluide à chauffer, en général un mélange 35 eau/glycol, que pour l'alimentation en combustible du dispositif de chauffage. En outre, il est fréquent que de tels espaces de montage ne soient même pas disponibles, notamment du fait de la présence des différentes unités d'entraînement dans différents types de véhicules, de sorte 5 que même pour un même type de véhicule, en raison de l'utilisation de différentes unités d'entraînement, il faut rechercher différentes possibilités de montage pour des appareils supplémentaires, tel qu'un dispositif de chauffage. D'après DE 196 37 020 Ai on connaît un dispositif de chauffage, qui est raccordé par l'intermédiaire de canalisations aux parties à chauffer du système. Le dégagement de chaleur, qui se produit dans le dispositif de chauffage, est utilisé dans un échangeur de chaleur à gaz 15 d'échappement de manière à chauffer l'air devant être introduit dans l'habitacle d'un véhicule. D'après DE 39 43 335 Al on connaît un dispositif de chauffage de véhicule, dans lequel l'échangeur de chaleur du dispositif de chauffage est relié directement à 20 l'échangeur de chaleur à air chaud, ces deux composants du système étant réassemblés pour former une unité. La présente invention a pour but de fournir un module de traitement de l'air servant à réaliser notamment le traitement thermique de l'air devant être introduit dans 25 l'habitacle d'un véhicule, et qui permette, en vue d'un montage simple, une intégration dans différentes conditions d'environnement du système, par exemple pour différents types de véhicules. Ce problème est résolu conformément à l'invention à 30 l'aide d'un module de traitement de l'air pour effectuer le traitement notamment thermique de l'air devant être introduit dans l'habitacle d'un véhicule, qui comporte un dispositif de support destiné à être fixé à un véhicule, un dispositif à ventilateur destiné à être supporté par le 35 dispositif de support, un premier dispositif à échangeur de chaleur porté par le dispositif de support et servant à réaliser le traitement thermique de l'air amené par le dispositif à ventilateur, et en outre un dispositif de chauffage et un second dispositif à échangeur de chaleur, 5 qui reçoit de la chaleur de la part du dispositif de chauffage, le dispositif de chauffage et le second dispositif à échangeur de chaleur étant portés par le dispositif de support. Par conséquent, tous les composants essentiels du 10 système de ce module sont prévus sur un seul dispositif de support, qui peut alors être monté sur un véhicule en étant déjà assemblé sous la forme d'une unité de construction. Par conséquent, en dehors des supports séparés pour différentes parties du système, on peut se passer des 15 canalisations de liaison ou des lignes de liaison électriques et des canalisations de carburant, connus dans l'état de la technique. Dans une forme de réalisation préférée, le dispositif de support comporte une partie de fermeture qui, 20 dans le cas o le dispositif de support est fixé à un véhicule, ferme de manière sensiblement complète une ouverture formée dans une paroi pare-feu qui sépare l'habitacle du véhicule d'un espace moteur, tandis que le second dispositif à échangeur de chaleur et/ou le 25 dispositif de chauffage sont portés par le dispositif de support au niveau de la partie de fermeture. Grâce à cet agencement on est certain que le dispositif de chauffage, qui comporte en général une flamme nue pour le chauffage, peut être situé, avec cette zone de 30 flamme, totalement à l'extérieur de l'habitacle du véhicule, séparé de l'espace moteur par la paroi pare-feu. En particulier le dispositif à échangeur de chaleur et/ou le dispositif de chauffage peuvent être portés sur un côté de la partie de fermeture, qui doit être tournée vers 35 l'espace moteur. Pour pouvoir réaliser de façon simple la liaison entre les dispositifs à échangeur de chaleur, il est proposé qu'une sortie pour le fluide du second dispositif à échangeur de chaleur soit disposée sur un côté de la partie 5 de fermeture, qui doit être tournée vers l'habitacle du véhicule, auquel cas il est prévu de préférence qu'une sortie pour le fluide du second dispositif à échangeur de chaleur est raccordée directement à une entrée de fluide du premier dispositif à échangeur de chaleur. Pour pouvoir 10 obtenir alors de façon simple également le raccordement au système du fluide de refroidissement de l'unité d'entraînement dans un tel dispositif il est en outre proposé qu'une entrée de fluide du second dispositif à échangeur de chaleur soit raccordée à un échangeur de 15 chaleur du moteur par l'intermédiaire d'une liaison en forme de tuyau. Dans le module de traitement d'air selon l'invention, on peut en outre prévoir que le dispositif de support soit conformé en boîtier et comporte une partie de 20 sortie pour cet air traversant pour son introduction dans l'habitacle du véhicule. En outre pour une intégration supplémentaire du système, on peut prévoir que l'unité de climatisation soit portée par le dispositif de support. La présente invention va être décrite de façon 25 détaillée ci-après en référence à la figure unique annexée, qui représente un schéma de principe d'une partie du véhicule munie d'un module selon l'invention. La partie, visible sur la figure, d'un véhicule 10 est divisée au moyen d'une paroi pare-feu 12 30 essentiellement en un espace moteur 14 situé en avant et en un habitacle 16. Dans cet habitacle 16 du véhicule sont disposés un tableau de bord 18, le volant de direction 22 porté par une colonne de direction 20 ainsi que d'autres composants du véhicules non décrits ici de façon plus 35 détaillée. L'espace moteur 14 est fermé vers le haut par un capot moteur 24, auquel se raccorde ensuite, de l'avant vers l'arrière, le pare-brise 26 du véhicule 10. Le module 28 de traitement de l'air est inséré avec ces composants essentiels, dans l'habitacle 16 du véhicule. Ce module 28 5 de traitement de l'air comprend un dispositif à ventilateur qui forme aussi un support pour les différents composants du système du module. Ce boîtier 30 peut être intégré dans le véhicule 10 avec tous les composants prévus ou portés dans ce boîtier, à partir de l'habitacle 16 du 10 véhicule. Une partie 34 du boîtier, qui contient le ventilateur à air 32, est disposée essentiellement en avant du pare-brise 26 et au-dessous du capot moteur 24 de sorte que l'air frais peut parvenir, comme cela est indiqué par une flèche Pl, au niveau du ventilateur 32, dans la zone de 15 jonction entre le capot moteur 24 et le pare-brise 26. On indique qu'ici par exemple la paroi pare-feu 12 peut présenter une configuration qui correspond à la forme de la partie 34 du boîtier et qui entoure cette partie du boîtier au moins partiellement. Un échangeur de chaleur 38 est 20 prévu et porté dans une partie du boîtier 36, qui se raccorde à la partie de boîtier 34. L'air préalablement entraîné par le ventilateur 32 quitte le ventilateur 32 dans la direction de flèches P2 de telle sorte qu'il se déplace en direction de l'échangeur de chaleur 28 et 25 traverse ce dernier ou circule le long de sa surface, de manière à venir en contact avec l'échangeur de chaleur 38 selon un contact de transfert de chaleur. Dans une zone de sortie 40 du boîtier 30, l'air traité thermiquement quitte l'échangeur de chaleur 38 et est délivré, par 30 l'intermédiaire de différents points de distribution 42, dans l'habitacle 16 du véhicule. Ces points de distribution 42 peuvent être équipés en partie de volets d'étranglement destinés à agir sur l'écoulement de l'air ou la distribution de l'air dans l'habitacle 16 du véhicule. On voit en outre sur la figure qu'une ouverture 44 est formée dans la paroi pare-feu 12. Une partie 46 du boîtier, dont la configuration est adaptée par exemple à la géométrie de l'ouverture 44, s'étend en partie à travers cette ouverture 44 de sorte que dans le cas o le boîtier 5 30 est intégré dans le véhicule 10, l'ouverture 44 formée dans la paroi pare- feu 12 est fermée de manière sensiblement complète par cette partie de fermeture 46 du boîtier 30. Ici, il peut être avantageux par exemple, pour une utilisation dans différents types de véhicule, de 10 prévoir dans la partie de fermeture 46 des parties d'adaptation supplémentaires permettant d'obtenir une adaptation à différentes géométries de l'ouverture 44. Un dispositif de chauffage 48 comportant un autre échangeur de chaleur 50 est porté par le boîtier 30, dans 15 la partie 46 de ce dernier. On voit que l'échangeur de chaleur 50 ou une zone de sortie de ce dernier traverse le boîtier 30 dans la partie 46 du boîtier de sorte que l'ouverture de sortie 52 est située sur le côté de la partie 46 du boîtier, qui doit être positionné ou être 20 positionné en étant tourné vers l'habitacle 16 du véhicule. Une partie d'entrée 56 de l'échangeur de chaleur 38 prévu pour l'air à réchauffer est reliée directement à cette partie de sortie 52 de l'échangeur de chaleur 50. De façon correspondante, une partie de sortie 58 est reliée à une 25 partie de canalisation 60 aboutissant à l'unité d'entraînement. Le dispositif de chauffage 48, qui doit fonctionner de préférence avec le même combustible que l'unité d'entraînement du véhicule 10, transfère par conséquent, 30 lors de la combustion, de la chaleur à l'échangeur de chaleur 50. Le fluide contenu dans ce dernier est entraîné par une pompe d'entraînement non représentée vers l'ouverture de sortie 52 et pénètre, en cet endroit, dans l'échangeur de chaleur 38. Une fois que ce fluide ou ce 35 liquide a traversé l'échangeur de chaleur 38 et a transféré de l'énergie thermique à l'air circulant autour de cet échangeur de chaleur 38, le fluide quitte ensuite l'échangeur de chaleur 38 dans la zone de l'ouverture de sortie 58 en direction de l'unité d'entraînement, à partir 5 de laquelle il revient à une ouverture d'entrée 62 de l'échangeur de chaleur 50. De cette manière, la chaleur délivrée par le dispositif de chauffage 48 fonctionnant avec un combustible, est utilisée très efficacement, auquel cas cette chaleur peut être utilisée aussi bien pour 10 chauffer l'habitacle 16 du véhicule que pour chauffer l'unité d'entraînement. Il est également possible de chauffer au choix, grâce à un agencement correspondant du circuit, uniquement l'habitacle 16 du véhicule ou l'unité d'entraînement. Le montage du dispositif de chauffage 48 ainsi que l'échangeur 50 associé à ce dispositif sur le boîtier 30 peut s'effectuer par exemple de telle sorte que le dispositif de chauffage 48 est supporté d'une manière indirecte par le boîtier 30 par le fait qu'il est fixé sur 20 l'échangeur de chaleur 50, qui à son tour est porté par le boîtier 30. Ici l'agencement de la partie du système formée par le dispositif de chauffage 48 et l'échangeur de chaleur 50, peut être conçu par exemple de telle sorte que l'échangeur de chaleur 50 est agencé essentiellement en 25 forme de pot et forme un système à paroi double avec le boîtier extérieur de l'échangeur de chaleur et le boîtier intérieur de l'échangeur de chaleur de sorte que le fluide à chauffer peut traverser la zone de volume renfermée entre les deux boîtiers à échangeur de chaleur. Le dispositif de 30 chauffage 48, qui comprend un brleur de chauffage comportant une chambre de combustion, un tube à flamme, un dispositif d'amenée de combustible et un ventilateur d'air de combustion peut être utilisé, comme cela a été indiqué schématiquement sur la figure, dans l'échangeur de chaleur 35 50 agencé essentiellement en forme de pot, et être porté par ce dernier. Par conséquent l'appareil de chauffage 48 est porté, comme cela a déjà été indiqué, indirectement par le boîtier 30 ou la partie 46 de ce boîtier par le fait que l'échangeur de chaleur 50 portant le dispositif de 5 chauffage 48 est fixé, par exemple par vissage, à cette partie. Naturellement, il est ici également possible d'agencer d'une manière intégrale l'échangeur de chaleur 50, par exemple le boîtier extérieur mentionné précédemment de lui-même de l'échangeur de chaleur au boîtier 30 ou à la 10 partie 46 de ce boîtier de sorte que grâce à cet agencement intégré, l'échangeur de chaleur 50 ou une partie de ce dernier est porté par le boîtier 30. De même le dispositif de chauffage 48 peut être porté à nouveau indirectement par le boîtier 30 par l'intermédiaire de l'échangeur de chaleur 15 50. Mais naturellement il est également possible de fixer le dispositif de chauffage en supplément ou directement séparément sur le boîtier 30. Ici il est naturellement possible comme dans le cas de la partie de boîtier mentionnée précédemment de l'échangeur de chaleur 50, de 20 prévoir d'autres parties du boîtier 30 en tant que composant intégré de l'ensemble d'un boîtier, comme par exemple les deux parties 34, 36 du boîtier, qui logent le ventilateur 32 et l'échangeur de chaleur 38. Dans tous les cas, l'avantage est que tous les composants essentiels du 25 système du module de traitement de l'air selon l'invention sont portés par un seul boîtier 30 formés par exemple également par l'assemblage de plusieurs parties de boîtier ou agencés essentiellement d'un seul tenant et peuvent être intégrés conjointement avec ce boîtier dans le véhicule 10. 30 De préférence il n'est pas nécessaire de prévoir de quelconques liaisons en forme de tuyaux entre les deux échangeurs de chaleur 50 et 38, ce qui par exemple serait nécessaire si le dispositif de chauffage 48 devait être logé avec l'échangeur de chaleur associé 50 en n'importe 35 quel endroit dans une autre partie de l'espace moteur 14. De même ceci garantit que le dispositif de chauffage 48 est situé entièrement sur le côté de la paroi pare-feu 12 ou également de la partie 46 du boîtier, qui est positionné du côté de l'espace moteur 14 ou est situé dans ce dernier. Le 5 dispositif de chauffage 48 est par conséquent situé complètement à l'extérieur de l'habitacle 16 du véhicule. La liaison directe entre les deux échangeurs de chaleur peut être réalisé par exemple par le fait que ces échangeurs de chaleur ou leur boîtier respectifs sont 10 montés directement côte-à-côte moyennant l'interposition d'organes d'étanchéité et sont reliés entre eux. A cet effet, on peut en outre prévoir une tubulure de liaison analogue au moins sur l'un des échangeurs de chaleur ou des boîtiers de ces derniers. De même il est également possible 15 qu'un élément de conduite tubulaire relativement court, agencé séparément des échangeurs de chaleur 50,38 et des boîtiers, établisse une liaison, par exemple lorsque le boîtier de l'échangeur de chaleur 50 est agencé séparément de la partie 46 du boîtier et que la partie 46 du boîtier 20 doit être contournée par un tel élément de conduite tubulaire. Etant donné que de tels éléments de conduites tubulaires peuvent posséder une longueur relativement courte dans une gamme de quelques centimètres, on peut de ce fait établir également une liaison pouvant être 25 considérée comme directe au sens de la présente invention. On indique que naturellement dans le cas du module 28 selon l'invention, on peut réaliser les modifications les plus diverses, sans s'écarter du principe de base selon lequel tous les composants du système essentiel pour le 30 module sont également prévus dans le module lui-même. Ainsi il est naturellement possible d'agencer le boîtier 30 avec une autre forme. De même il est possible de prévoir également en outre en supplément sur le boîtier 30 une unité de climatisation, qui éventuellement moyennant 35 l'utilisation de l'échangeur de chaleur 38, peut prélever de la chaleur à l'air amené par le ventilateur 32, de manière à envoyer par conséquent de l'air refroidi dans l'habitacle 16 du véhicule. En outre il est évident que le boîtier 30 peut posséder également différentes 5 configurations d'une manière adaptée à la position des différents points 42 de sortie de l'air. En outre il est évident que le boîtier 30 peut être également commuté, au moyen d'une liaison avec des systèmes d'amenée d'écoulement correspondants comme par exemple dans le tableau de bord 10 18, vers un fonctionnement à recirculation d'air, lors duquel l'air devant être traité thermiquement est alors prélevé non pas de l'extérieur, mais de l'habitacle 16 du véhicule, est soumis à un traitement thermique et éventuellement est également filtré et ensuite est à 15 nouveau introduit dans l'habitacle 16 du véhicule. En outre il est naturellement possible de prévoir également, sur le module 28 équipé conformément à l'invention, une unité de commande pour les différents composants du système qui peut être reliée alors par une ligne de liaison au système 20 électronique du véhicule lui-même. 1l REVENDICATIONS 1. Module de traitement de l'air pour effectuer le traitement notamment thermique de l'air devant être introduit dans l'habitacle (16) d'un véhicule (10), ce 5 module comportant un dispositif de support (30) destiné à être fixé à un véhicule (10), un dispositif à ventilateur (30) destiné à être supporté par le dispositif de support (30), un premier dispositif à échangeur de chaleur (38) porté par le dispositif de support (30) et servant à 10 réaliser le traitement thermique de l'air amené par le dispositif à ventilateur (32), et en outre un dispositif de chauffage (48) et un second dispositif à échangeur de chaleur, qui reçoit de la chaleur de la part du dispositif de chauffage (48), le dispositif de chauffage (48) et le 15 second dispositif à échangeur de chaleur (50) étant portés par le dispositif de support (30). 2. Module de traitement de l'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de support (30) comporte une partie de fermeture (46) qui, 20 dans le cas o le dispositif de support (30) est fixé à un véhicule (10), ferme de manière sensiblement complète une ouverture (44) formée dans une paroi pare-feu (12) qui sépare l'habitacle (16) du véhicule d'un espace moteur (14), et que le second dispositif à échangeur de chaleur 25 (50) et/ou le dispositif de chauffage (48) sont portés par le dispositif de support (30) au niveau de la partie de fermeture (46). 3. Module de traitement de l'air selon la revendication 2, caractérisé en ce que le second dispositif 30 à échangeur de chaleur (50) et/ou le dispositif de chauffage (48) sont portés sur un côté de la partie de fermeture (46), qui doit être positionné en direction de l'espace moteur (14). 4. Module de traitement de l'air selon la 35 revendication 3, caractérisé en ce qu'une sortie (52) pour le fluide du second dispositif à échangeur de chaleur (5) est disposée sur un côté de la partie de fermeture (46), qui doit être positionné en étant tournée vers l'habitacle (7) du véhicule. 5. Module de traitement de l'air selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une sortie (52) pour le fluide du second dispositif à échangeur de chaleur (50) est raccordée directement à une entrée de fluide (46) du premier dispositif à échangeur de 10 chaleur (38). 6. Module de traitement de l'air selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une sortie (58) du fluide du premier dispositif à échangeur de chaleur (38) est raccordée directement à un 15 système de canalisation (60), qui est relié à l'unité d' entraînement. 7. Module de traitement de l'air selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'une entrée de fluide (72) du second dispositif à 20 échangeur de chaleur (50) est raccordée à un échangeur de chaleur du moteur par l'intermédiaire d'une liaison en forme de tuyau. 8. Module de traitement de l'air selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que 25 le dispositif de support (30) est conformé en boîtier et comporte une zone de sortie (40) pour cet air traversant pour son entrée dans l'habitacle (16) du véhicule. 9. Module de traitement de l'air selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par une 30 unité de climatisation portée par le dispositif de support (30).