Brevet FR2908832A1 — publié le 20080523

Carter pour un échangeur de chaleur L'invention se rapporte au domaine des échangeurs de 5 chaleur notamment pour véhicules automobiles. L'invention concerne plus spécifiquement un dispositif d'admission de gaz sur la culasse d'un moteur thermique de véhicule automobile. Pour le gaz, il faut entendre l'air ou 10 un mélange d'air et de gaz d'échappement. Un moteur thermique de véhicule automobile comporte une chambre de combustion, généralement formée par une pluralité de cylindres, dans laquelle le comburant est 15 mélangé au carburant pour être brûlé et générer la puissance du moteur. Le comburant comporte de l'air, qui peut être comprimé ou non, selon que le moteur comporte un turbocompresseur ou non. L'air peut par ailleurs être mélangé à des gaz d'échappement recirculés. Les gaz admis 20 dans la chambre de combustion seront dénommés gaz d'alimentation. Les gaz d'admission sont reçus au niveau d'un collecteur d'admission, souvent désigné par l'homme du métier sous sa 25 dénomination anglaise intake manifold . Le collecteur est fixé à la culasse de la chambre de combustion, c'est-à-dire à l'entrée des cylindres. En fonction du régime moteur, les gaz peuvent être refroidis, en tout ou partie, ou pas. Deux canalisations alimentent donc le collecteur : 30 l'une acheminant directement les gaz d'alimentation dans le collecteur, l'autre les acheminant indirectement via un refroidisseur, c'est-à-dire, un échangeur de chaleur, qui permet de refroidir les gaz qui passent en son sein. 2908832 2 On connaît à l'heure actuelle la demande de brevet DE 19902504 qui présente un boîtier dans lequel le refroidisseur est directement relié, en sortie, au volume d'entrée du collecteur. Dans cette réalisation, le boîtier dispose d'un côté présentant une grande face d'ouverture, ou une face d'ouverture maximum, destinée à autoriser l'introduction du refroidisseur ; cette ouverture étant ultérieurement fermée par un pan de fermeture comportant des trous pour les tubulures d'entrée/sortie du fluide. Du fait de la structure même du boîtier dans cette réalisation, la face d'ouverture est située sur la grande face supérieure ou inférieure du boîtier, ce qui complique l'introduction du refroidisseur de fluide. Par ailleurs, cette réalisation présente des inconvénients d'étanchéité du boîtier vis-à-vis de l'air ambiant, du fait même des dimensions du pan de fermeture, ce qui a pour conséquence principale de mauvaises performances d'échange thermique. La présente invention vise à remédier aux inconvénients de ce dispositif de l'art antérieur en proposant une solution apte à assurer une étanchéité parfaite du boîtier tout en permettant un montage ou une installation particulièrement aisée d'un échangeur de chaleur, en particulier d'un refroidisseur. Ainsi, l'invention consiste en un carter pour un échangeur de chaleur de véhicule, disposant d'un volume constituant 2908832 3 un collecteur d'admission d'un gaz destiné à échanger avec un fluide dudit échangeur de chaleur, comportant au moins un côté présentant une face de dimensions maximum et au moins un côté présentant une face de dimensions minimums, 5 caractérisé en ce qu'il comporte une ouverture pour l'introduction dudit échangeur de chaleur, ladite ouverture étant présente sur la face de dimensions minimum. 10 Selon un aspect particulièrement avantageux de l'invention, le carter présente au niveau de ladite ouverture un profil approprié pour accueillir au moins un élément dudit échangeur sortant du carter. 15 Avantageusement, la susdite ouverture coopère avec un pan de fermeture du carter. Selon une possibilité offerte par l'invention, le pan de fermeture présente un profil complémentaire au profil de la 20 susdite ouverture relativement audit élément. De façon classique, l'élément sortant de l'échangeur de chaleur consiste en une ou plusieurs tubulure(s) d'entrée/sortie pour un fluide. 25 Avantageusement, le carter comprend également un volume définissant un collecteur de sortie du susdit gaz destiné à échanger avec le susdit fluide dudit échangeur de chaleur. 30 Idéalement, l'échangeur de chaleur est un refroidisseur de gaz d'admission. 2908832 4 Avantageusement, le carter de l'invention comprend deux tubulures de circulation de fluide reliées à une vanne d'alimentation double. Avantageusement, le carter assure, sur une de ses faces, la fermeture du haut des cylindres de la chambre de combustion d'un moteur thermique du véhicule. 10 L'invention concerne également un dispositif d'admission de gaz, comportant un échangeur de chaleur, caractérisé en ce qu'il comprend un carter tel qu'énoncé ci-dessus. Selon une possibilité offerte par l'invention, le carter 15 est un monobloc issu de moulage. Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels : 20 - la figure 1 est une vue en perspective illustrant le carter selon l'invention avec une ouverture latérale destinée à l'introduction de l'échangeur de chaleur ; - la figure 2 est une vue identique à celle de la figure 1 25 dans laquelle l'échangeur de chaleur est en train d'être introduit, le pan de fermeture étant amené à proximité pour fermer le boîtier ; - la figure 3 présente le boîtier ou carter de l'invention 30 enfermant l'échangeur de chaleur ; le boîtier ou carter étant fermé par le pan de fermeture. 5 2908832 5 La carter 1 de l'invention présente sensiblement deux grandes faces 2 et 2', ou faces de dimensions maximum, inférieure 2' et supérieure 2 ainsi que quatre petit côtés 3, 3' et 4, 4', constituant les faces de dimensions 5 minimum. Relativement aux quatre petit côtés, on considère une face avant 4' et une face arrière 4 ainsi que deux faces latérales 3 et 3', l'une 3' à partir de laquelle s'étend ici deux tubulures de sortie 5, 5' du gaz et l'autre comportant une ouverture 6 destinée à accueillir 10 l'échangeur de chaleur 7. Le boîtier ou carter 1 selon l'invention constitue un collecteur monté sur une culasse, non représentée sur les figures annexées. Ce collecteur assure, de manière connue, 15 sur sa face arrière 4 la fermeture du haut des cylindres de la chambre de combustion, également non représentée sur les figures. Le collecteur permet l'admission des gaz d'alimentation 20 dans la culasse. On parle aussi parfois, pour le collecteur, de répartiteur de gaz d'alimentation dans les cylindres. Dans l'exemple choisi pour illustrer l'invention, le carter 25 1 de l'invention est relié à une vanne d'alimentation double, comportant un conduit d'entrée et deux conduits de sortie, montée et fixée à ses deux tubulures situées à une de ses extrémités. Cette vanne d'alimentation n'est pas représentée sur les figures annexées. 30 Ici, la vanne double et le collecteur sont intégrés en un module unitaire, destiné à être fixé sur la culasse du moteur. Un tel module est compact est n'est pas sensible 2908832 6 aux vibrations. Par ailleurs, l'intégration de l'échangeur de chaleur 7, ici le refroidisseur, par un petit côté latéral 3 du carter 1 ayant un profil permettant de loger/fixer les tubulures 8, 8' d'entrée/sortie dudit 5 échangeur améliore non seulement l'étanchéité du système d'échange, constituant ainsi un milieu quasi-adiabatique, mais également les phénomènes de vibration en offrant un espace d'introduction réduit à l'échangeur de chaleur 7. 10 On note que l'intérêt de refroidir les gaz est d'augmenter la quantité d'air, et donc de molécules d'oxygène, par unité de volume et donc d'augmenter la charge du moteur, c'est-à-dire, la quantité d'air qui peut être brûlée lors de la combustion. Dans un tel cas, le débit de 15 carburant est également augmenté, ce qui permet de brûler une plus grande quantité (ou masse) d'air. Ainsi, lors des régimes dits à faible charge , telles que les régimes des phases de démarrage par exemple, les gaz ne sont pas refroidis et passent directement dans le collecteur, tandis 20 que lors des régimes dits à forte charge , telles que les régimes des phases d'accélération par exemple, les gaz sont refroidis afin d'augmenter la quantité d'air qui peut être brûlé ; dans ce dernier cas, l'air n'est généralement pas mélangé à des gaz d'échappement, qu'ils soient basse ou 25 haute pression, dans la mesure où le but est de brûler le plus d'air possible avec du carburant. Le carter 1 est un élément monobloc, c'est-à-dire réalisé en une seule pièce, par exemple issu de moulage, ce qui le 30 rend particulièrement aisé à produire. La face arrière 4 du carter 1, assurant la fermeture du haut des cylindres de la chambre de combustion d'un moteur 2908832 7 thermique du véhicule, présente une partie protubérante 9 par rapport à la face avant 4' et au petit côté latéral 3 sur lequel existe l'ouverture 6 pour l'introduction de l'échangeur de chaleur 7. Cette partie protubérante 9 est 5 simplement nécessaire pour la réalisation de sa susdite fonction de fermeture mais le carter 1 selon l'invention vise à offrir un encombrement minimal. De ce fait, l'ouverture 6 sur une de ses faces :Latérales 3 10 est sensiblement égale aux dimensions latérales de l'échangeur de chaleur 7. On entend par l'expression les dimensions latérales de l'échangeur de chaleur 7 les dimensions des petits côtés de l'échangeur, à savoir la largeur et la hauteur dudit échangeur, de sorte que l'on 15 puisse introduire ou glisser l'échangeur 7 par l'ouverture 6. Le reste de la face latérale 3 comportant l'ouverture 6 est occupé par la susdite partie protubérante 9 de sorte que 20 seule une portion du petit côté 3 est utilisée pour réaliser l'ouverture 6, ladite portion 3 correspondant aux dimensions en hauteur et en largeur de l'échangeur de chaleur 7. L'échangeur de chaleur 7 présente ici une largeur inférieure à sa longueur ; dans le cas contraire, 25 on considéra la longueur à la place de :La largeur, l'important étant de réaliser une ouverture 6 si possible plane correspondant aux deux dimensions les plus petites de l'échangeur de chaleur 7. 30 Comme on peut le constater sur la figure 1, l'ouverture présente un profil destiné à accueillir les tubulures d'entrée/sortie 8, 8' de l'échangeur de chaleur 7. Dans l'exemple choisi pour illustrer l'invention, ce profil est 2908832 8 apte à accueillir la moitié de la forme des éléments sortants 8, 8' de l'échangeur 7 tandis que le pan de fermeture 10 présente également un profil apte à accueillir l'autre moitié des éléments sortants considérés 8, 8'. 5 Bien entendu, on pourra aussi prévoir que l'ouverture 6 du petit côté 3 présente un profil accueillant la totalité du ou des élément(s) sortant(s) 8, 8' de l'échangeur de chaleur 7. Egalement, selon une autre possibilité offerte 10 par l'invention, le pan de fermeture 10 pourra prévoir un profil accueillant la totalité du ou des éléments sortant 8 et/ou 8'. Enfin, le profil complémentaire aux éléments sortants de l'échangeur de chaleur pourra se répartir entre le profil de l'ouverture 6 et le profil du pan de fermeture 15 10, par exemple lorsqu'il existe un décalage de position entre les deux tubulures 8, 8', l'une des deux pourra être accueillie par le profil de l'ouverture 6 tandis que l'autre tubulure pourra être accueillie par le profil du pan de fermeture 10. 20 Le profil destiné à accueillir le ou les éléments sortant(s) 8, 8' est ici situé sur le bord inférieur 11 de l'ouverture 6 car les éléments sortants 8, 8', ici les tubulures d'entrée/sortie 8, 8', sont dirigés vers le bas, 25 conformément aux sens d'introduction de l'échangeur de chaleur 7. Bien entendu, la position du ou des profil(s) complémentaire(s) à/aux élément(s) sortant(s) 8, 8' de l'échangeur de chaleur 7 est relative à la sortie du ou de ces élément(s) 8, 8', en position inférieure et/ou en 30 position supérieure et/ou en position latérale avant ou arrière. 2908832 9 Le pan de fermeture 10 se présente sous la forme d'un parallélépipède disposant d'une faible ou petite hauteur ou épaisseur et d'une longueur et largeur sensiblement identique, ou légèrement supérieure, à la largeur et à la 5 hauteur de l'ouverture. Le pan de fermeture 10 pourra également consister en une plaque (quasiment sans hauteur/épaisseur) lorsque le profil complémentaire à/aux élément(s) sortant(s) de l'échangeur de chaleur 7 est intégré au profil de l'ouverture 6. 10 Le pan de fermeture 10 est fixé sur le car7. er 1 par collage, brasure lorsque le carter est métallique et/ou par clippage. REVENDICATIONS 1.Carter (1) pour un échangeur de chaleur (7) de véhicule, disposant d'un volume constituant un collecteur d'admission d'un gaz destiné à échanger avec un fluide dudit échangeur de chaleur (7), comportant au moins un côté (2, 2') présentant une face de dimensions maximum et au moins un côté (3) présentant une face de dimensions minimums, caractérisé en ce qu'il comporte une ouverture (6) pour l'introduction dudit échangeur de chaleur, ladite ouverture (6) étant présente sur la face de dimensions minimum (3). 2. Carter (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il présente au niveau de ladite ouverture (6) un profil approprié pour accueillir au moins un élément (8 ou 8') dudit échangeur (7) sortant du carter (1). 3. Carter (1) selon l'une quelconque des revendications 20 précédentes, caractérisé en ce que la susdite ouverture (6) coopère avec un pan de fermeture (10) du carter (1). 4. Carter (1) selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le pan de fermeture (10) présente un 25 profil complémentaire au profil de la susdite ouverture (6) relativement audit élément (8 ou 8'). 5. Carter (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit élément sortant (8 ou 8') de l'écangeur de :30 chaleur (7) consiste en une ou plusieurs tubulure(s) d'entrée/sortie pour le susdit fluide. 10 2908832 11 6. Carter (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend également un volume définissant un collecteur de sortie du susdit gaz destiné à échanger avec le fluide dudit échangeur de 5 chaleur (7). 7. Carter (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (7) est un refroidisseur de gaz d'admission. 8. Carter (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il assure, sur une de ses faces (4'), la fermeture du haut des cylindres de la chambre de combustion d'un moteur thermique du véhicule. 15 9. Carter (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste en un monobloc issu de moulage. 10. Dispositif d'admission de gaz, comportant un échangeur de chaleur, caractérisé en ce qu'il comprend un carter selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10