Brevet FR2884282A1 — publié le 20061013

EQUIPEMENT POUR UN GROUPE MOTOPROPULSEUR COMPORTANT UN SYSTEME DE REFROIDISSEMENT DE PALIER A CALODUC L'invention concerne un équipement pour un groupe motopropulseur de véhicule automobile comportant: - un arbre guidé en rotation par au moins un palier, - un système de refroidissement dudit palier. L'invention concerne, en particulier, un turbocompresseur io pour un groupe motopropulseur comportant un système de refroidissement d'au moins un palier. Actuellement, pour refroidir les paliers d'un turbocompresseur, un système de refroidissement comporte une circulation de liquide de refroidissement au niveau des paliers et une pompe à eau électrique tel que décrit dans le brevet US4828637. A l'arrêt du moteur, la pompe électrique est mise en fonctionnement pour refroidir les paliers ainsi que l'huile, qui lubrifie ces paliers. En effet, si cette huile atteint des températures trop élevées, l'huile a tendance à voir ses propriétés thermo-physiques dégradées. De plus, à l'arrêt du moteur et après une phase de roulage thermiquement sévère, le ventilateur du compartiment moteur est activé de façon à refroidir le groupe motopropulseur dans le compartiment moteur. Ainsi, après une phase de roulage thermiquement sévère, le ventilateur et la pompe électrique sont donc sollicités simultanément et entraînent une consommation électrique qui peut provoquer une décharge de la batterie. Lors du prochain démarrage du moteur, il faut alors compenser cette décharge par une consommation supplémentaire de carburant. Ce système entraîne donc une consommation d'énergie et un coût importants. Afin de pallier ces inconvénients, l'invention a pour objet de simplifier le système de refroidissement des paliers notamment d'un turbocompresseur. L'invention a aussi pour objet de limiter la consommation électrique utilisée par le système de refroidissement des paliers et de limiter les coûts induits par le système de refroidissement. A cet effet, l'invention propose un équipement pour un groupe motopropulseur de véhicule automobile du type cité ci-dessus, caractérisé en ce que ledit système de refroidissement comporte au moins un caloduc. Selon une autre caractéristique de l'invention, une première extrémité du caloduc est insérée dans un trou du corps dudit palier. io Selon une autre caractéristique de l'invention, la deuxième extrémité du caloduc est munie d'un réseau d'ailettes d'échange thermique. Selon une autre caractéristique de l'invention, le caloduc comporte un condenseur et un évaporateur et en ce que le condenseur est situé verticalement plus haut que l'évaporateur. Selon une autre caractéristique de l'invention, une liaison mécanique relie une partie centrale du corps du caloduc et l'équipement. Selon une autre caractéristique de l'invention, qu'une liaison mécanique relie une partie centrale du corps du caloduc et le moteur à combustion interne du groupe motopropulseur. Selon une autre caractéristique de l'invention, la liaison mécanique comporte une tige comportant deux pattes dont l'une entoure la partie centrale du caloduc et dont l'autre est fixée à l'équipement ou au moteur à combustion interne. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'équipement est un turbocompresseur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'exemples de réalisation 30 en référence aux figures annexées dans lesquelles: La figure 1 représente schématiquement un compartiment moteur d'un véhicule automobile comportant un turbocompresseur équipé d'un caloduc selon l'invention. La figure 2 représente schématiquement un turbocompresseur comportant un palier dans lequel est inséré un caloduc selon l'invention. La figure 3 représente schématiquement un caloduc en 5 coupe longitudinale selon un premier mode de réalisation. La figure 4 représente schématiquement un caloduc en coupe longitudinale selon un second mode de réalisation. La figure 5 représente schématiquement un caloduc en coupe longitudinale selon un troisième mode de réalisation. io Des éléments identiques ou analogues sont désignés par les mêmes chiffres de référence. Tel que représenté à la figure 1, un compartiment moteur 10 loge un module de refroidissement 20 et un groupe motopropulseur 30. Le module de refroidissement 20 comporte en particulier un ventilateur 21. Le groupe motopropulseur 30 comporte en particulier un moteur à combustion interne 31 et un équipement 1. Cet équipement 1 comporte un arbre 8 guidé en rotation par un palier 4. Sans sortir du cadre de l'invention, l'équipement 1 peut être, par exemple, une pompe, un alternateur, un démarreur ou un turbocompresseur 1 tel que représenté aux figures 1 et 2. L'équipement 1 comporte aussi un système de refroidissement du palier 4 qui est constitué par un caloduc 5. Un caloduc 5 de conception générale connue, est une enceinte hermétique qui renferme un liquide en équilibre avec sa phase vapeur. Le caloduc 5 est ici un corps tubulaire à section cylindrique. Le caloduc 5 comporte une paroi interne 6 et une paroi externe 7. Le caloduc 5 comporte trois parties successives axialement: une première partie d'extrémité formant un évaporateur 51, une deuxième partie d'extrémité formant un condenseur 52 et une partie centrale formant une zone adiabatique 53. Tel que représenté à la figure 2, le turbocompresseur 1 comprend une turbine 2 et un compresseur 3. Ces deux éléments 2, 3 sont reliés par l'arbre 8, qui est guidé en rotation par le palier 4, qui est, par exemple, un palier lisse à surfaces de glissement séparées par un film lubrifiant. Le corps du palier 4 comporte un trou 14 radial. Dans ce trou 14, est inséré pour y être fixé un tronçon de la première partie 5 d'extrémité formant l'évaporateur 51 du caloduc 5. Le caloduc 5 inséré dans le trou 14 peut être positionné en fonction des caractéristiques du caloduc 5 choisi. Les différentes positions et orientations possibles sont décrites plus loin. La partie centrale formant la zone adiabatique 53 du caloduc io 5 peut être également fixée mécaniquement au moteur à combustion interne 31 ou au turbocompresseur 1 de façon à réduire les vibrations subies par le caloduc 5. Par exemple, une liaison mécanique permettant de fixer la partie centrale au moteur 31 ou au turbocompresseur 1 peut être une tige comportant deux pattes dont l'une entoure la partie centrale du caloduc 5 et l'autre est fixée sur une partie du moteur 31 ou du turbocompresseur 1. Lors de l'arrêt du moteur 31, après un roulage thermiquement sévère, le ventilateur 21 est utilisé pour refroidir le groupe motopropulseur 30 dans le compartiment moteur 10. Une partie de l'air généré par ce ventilateur 21 peut contribuer à refroidir le condenseur 52 du caloduc 5. Le condenseur 52 peut être équipé d'ailettes de refroidissement 9 au niveau de la paroi externe 7 afin d'améliorer son refroidissement. Le choix du type de caloduc 5 (en particulier pour le matériau, le fluide et les dimensions) est réalisé selon la température du palier 4. En effet, afin d'éviter le vieillissement accéléré de l'huile de lubrification du palier 4, le caloduc 5 doit pouvoir évacuer l'énergie thermique dissipée au niveau du palier 4 afin que la température de celui-ci et de l'huile ne dépasse pas par exemple 180 C. La plage de fonctionnement du caloduc 5 en température est choisie entre 30 et 150 C. En conséquence, le caloduc 5 peut être, par exemple, choisi en cuivre, en acier. Le fluide du caloduc 5 peut être choisi, par exemple, parmi l'eau, l'heptane, le toluène. Dans un premier mode de réalisation, tel que représenté à la figure 3, un caloduc 5 comporte une paroi interne 6 lisse, appelé "thermosyphon". Le caloduc 5 est positionné de telle façon que le condenseur 52 est situé verticalement plus haut que l'évaporateur 52. Ce caloduc 5 fonctionne selon la loi de la gravité. En effet, la vapeur produite au niveau de l'évaporateur 51 monte dans le caloduc 5 et se condense au niveau du condenseur 52 et retourne dans la partie évaporateur 52 par gravité. Dans un second mode de réalisation, tel que représenté à la figure 4, la paroi interne 6 du caloduc 5 comporte un réseau capillaire 13 qui peut être, par exemple, des rainures ou un matériau poreux. La position du condenseur 52 par rapport à l'évaporateur 52 peut alors être choisie indifféremment de la loi de la gravité. Le condenseur 52 n'est pas nécessairement positionné verticalement plus haut que l'évaporateur 52. Le réseau capillaire permet de ramener le liquide vers l'évaporateur 52. II joue le rôle de moteur du caloduc. Dans un troisième mode de réalisation, tel que représenté à la figure 5, le caloduc 5 peut être un caloduc à conductance variable. Le principe de fonctionnement de ce caloduc 5 est basé sur la régulation des surfaces d'échange au condenseur 7 par la présence d'un réservoir 12 de gaz incondensable. Ceci permet alors de réguler le fonctionnement du caloduc 5: tant que le réservoir 12 n'a pas atteint une valeur seuil, la surface d'échange au condenseur 52 est faible et l'énergie transférée est faible puis une fois la température seuil atteinte, la surface d'échange au condenseur 52 devient maximale et l'énergie transférée est fortement augmentée. Le caloduc 5 permet, en profitant des changements de phase du fluide caloporteur, de prélever de fortes énergies thermiques entre un endroit chaud et de la redistribuer à un autre froid sans utiliser de pompe électrique ou autre moyen électrique ou mécanique. La consommation d'énergie est donc diminuée. La description ci-dessus n'est pas limitative. Le système de refroidissement peut, par exemple, comporter plusieurs caloducs qui peuvent être disposés dans un seul trou ou dans plusieurs trous d'un palier ou de plusieurs paliers. REVENDICATIONS 1. Equipement (1) pour un groupe motopropulseur (30) de véhicule automobile 5 comportant: p. ) un arbre (8) guidé en rotation par au moins un palier s:^ ( ;4 - un système de refroidissement dudit palier (4) caractérisé en ce que ledit système de refroidissement comporte au moins un caloduc (5). lo 2. Equipement (1) pour un groupe motopropulseur (30) de véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une première partie d'extrémité (51) du caloduc (5) est inséré dans un trou (14) du corps dudit palier (4). 3. Equipement (1) pour un groupe motopropulseur (30) de véhicule automobile selon la revendication 2, caractérisé en ce que la deuxième extrémité (52) du caloduc (5) est munie d'un réseau d'ailettes d'échange thermique (9). 4. Equipement (1) pour un groupe motopropulseur (30) de véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le caloduc (5) comporte un condenseur (52) et un évaporateur (51) et en ce que le condenseur (6) est situé verticalement plus haut que l'évaporateur (7). 5. Equipement (1) pour un groupe motopropulseur (30) de véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, . caractérisé en ce qu'une liaison mécanique relie une partie centrale du corps du caloduc (5) et l'équipement (1). 6. Equipement (1) pour un groupe motopropulseur (30) de véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une liaison mécanique relie une partie centrale du corps du caloduc (5) et le moteur à combustion interne (31) du groupe motopropulseur (30). 7. Equipement (1) pour un groupe motopropulseur (30) de véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que la liaison mécanique comporte une tige comportant deux pattes dont l'une entoure la partie centrale du caloduc (5) et dont l'autre est fixée sur l'équipement (1) ou au moteur à combustion interne (31). 8. Equipement (1) pour un groupe motopropulseur (30) de véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est un turbocompresseur (1). 15 20 25 30