Brevet FR2941894A1 — publié le 20100813

DISPOSITIF DE PROTECTION D'UN COMPOSANT DE REFROIDISSEMENT SOUS CAPOT D'UN VEHICULE AUTOMOBILE [000l] La présente invention concerne un dispositif de protection du sous système façade aérothermique de refroidissement implanté dans le sous capot d'un véhicule automobile. [0002] L'invention trouve application dans le domaine technique des équipements de face avant des véhicules automobiles, et plus particulièrement dans celui de leur utilisation à la protection des composants de façade aérothermique en situations de vie agressives. [0003] Actuellement, il existe une double tendance chez les constructeurs automobiles à accroître les dimensions des entrées d'air des véhicules afin d'augmenter la quantité d'air extérieur entrant dans le sous le capot et servant à ventiler les façades aérothermiques améliorant ainsi les échanges thermiques, mais aussi à placer le groupe moto- ventilateur en aval de la dite façade de façon à protéger ce composant sensible. [0004] Cependant, cette entrée d'air accrue dans le véhicule a pour conséquence de dégrader les performances aérodynamiques en termes notamment de traînée et de SCx, ce qui entraîne une augmentation de la consommation du véhicule en carburant et de la pollution qui en résulte. [0005] Une solution pour remédier à cette difficulté consiste à équiper la façade aérothermique des véhicules de volets mobiles aptes à être pilotés par un moteur électrique entre une position ouverte, lorsqu'il est nécessaire d'augmenter les échanges thermiques des composants de refroidissement avec l'air ambiant, et une position fermée dans le cas contraire, afin de diminuer la traînée aérodynamique et réduire la consommation en carburant. [0006] Par ailleurs, il s'avère que les composants de refroidissement sous capot se trouvant en aval de la façade aérothermique peuvent souffrir de cette position du fait de leur exposition à des conditions de vie agressives dues à divers agents extérieurs susceptibles de pénétrer sous le capot du véhicule à travers la façade aérothermique. [0007] Les composants de refroidissement concernés sont, d'une part, le groupe moto-ventilateur (GMV) en position dite � soufflante � car placé immédiatement et en � première ligne � derrière les entrées d'air, et, d'autre part, un certain nombre d'échangeurs de chaleur comme le radiateur du moteur, le condenseur de climatisation ou le refroidisseur d'air de suralimentation (RAS) dans le cas de moteurs turbocompressés. [0008] Les agents extérieurs agressifs envisagés ici sont notamment la neige pouvant bloquer par exemple le rotor du groupe GMV, les gravillons provenant de la chaussé, les jets d'eau lors des lavages haute pression susceptibles de causer des dommages mécaniques, ainsi que l'air très froid extérieur pouvant pénaliser la montée en température moteur et provoquer par surcroit d'efficacité thermique le gel de condensats liquides à l'intérieur de certains composants, comme le refroidisseur d'air de suralimentation dont il peut résulter la formation d'un glaçon, générant des pertes de performance ou des pannes immobilisant le véhicule. [0009] Aussi, un but de l'invention est de proposer un dispositif de protection de ces composants de refroidissement du sous capot d'un véhicule automobile contre l'ensemble des agents extérieurs cités précédemment et pénétrant dans le sous le capot dudit véhicule, par élargissement du spectre des stratégies d'activation de fermeture de volets mobiles initialement prévus uniquement pour des considérations de gain de consommation/pollution, afin de fiabiliser les composants de façade aérothermique face à ces agents extérieurs. [ooio] Ce but est atteint, conformément à l'invention, du fait que, ladite façade comportant au moins un volet mobile, ledit dispositif comprend en outre des moyens de commande dudit volet mobile, incluant au moins un capteur de mesure d'un paramètre caractéristique dudit agent extérieur. [0011] Ainsi, on comprend que le dispositif de protection selon l'invention repose sur la mutualisation de fonctions de prestation de gain consommation/pollution avec des fonctions de fiabilisation de composants de refroidissement, en utilisant une seule ressource, à savoir un système de volets mobiles pilotés. Il en résulte une optimisation du coût de l'ensemble des fonctions du fait de leur intégration à un système unique. [0012] L'agent extérieur est typiquement sous forme particulaire, à l'exemple de cristaux de neige, de gravillons ou même de gouttes d'eau provenant par exemple d'un nettoyeur à jet haute pression. [0013] Dans une variante de l'invention, le paramètre caractéristique est une perte de charge d'air introduite par la présence de particules sous capot, ou encore que ledit paramètre caractéristique est la conductivité électrique d'une grille anti-neige dans un col d'entrée d'air d'admission. Ces deux variantes sont tout particulièrement bien adaptées à la protection du composant de refroidissement vis-à-vis de cristaux de neige. Cette application s'adresse plus particulièrement aux groupes GMV lorsqu'ils sont implantés en position soufflante, c'est-à-dire en amont des échangeurs de chaleur. L'accumulation de neige sur ces composants peut conduire au blocage des rotors des GMV avec le risque de provoquer des échauffements et donc des incendies. [0014] Dans d'autres variantes de l'invention, le paramètre caractéristique est soit l'effort desdites particules mesurée par un accéléromètre ou un profil caractéristique d'impact des particules détecté par un ou des capteurs de pression, pouvant être implantés sur les volets eux- mêmes ou ailleurs. [0015] Ces deux variantes s'adaptent plus particulièrement à la protection contre des gravillons ou des gouttes d'eau, dans l'optique notamment de la protection d'échangeurs thermiques : radiateurs, condenseurs et refroidisseurs de suralimentation notamment. En effet, lors du roulage des véhicules sur des chaussées gravillonnées, la projection de gravillons peut détériorer les tubes et les ailettes des échangeurs et nuire à l'intégrité des composants. De même, ces équipements peuvent être dégradés lors d'un nettoyage avec un jet sous haute pression. [0016] Divers paramètres caractéristiques peuvent être choisis notamment pour protéger un composant de refroidissement d'un agent extérieur constitué par de l'air froid porteur de gel. Dans un exemple de réalisation, les paramètres caractéristiques incluent la température extérieure du véhicule et le degré d'humidité relative et la perte de charge de la boucle de suralimentation, celle- ci étant affectée par la présence d'un glaçon plus ou moins obstruant. De plus, il est envisagé par l'invention que les paramètres caractéristiques incluent en outre la charge du moteur du véhicule et/ou le régime du moteur. [0017] Ce mode de mise en oeuvre est plus spécialement destiné aux situations où ledit composant de refroidissement est un échangeur de chaleur constitué par un refroidisseur d'air de suralimentation [0018] Les principaux avantages du dispositif de protection, objet de l'invention, sont : ^ la suppression de coûts liés à des composants optionnels du type écran ou cache, fournis en kits à monter en hiver par exemple par le réseau du constructeur ou par le client, et à retirer en saison chaude, • la maîtrise par le constructeur de la définition des dispositifs pour l'ensemble des prestations de protection, contrairement aux dispositifs en kit réalisés sur des bases de conception qui ne seraient homologués par le constructeur, • l'allègement des essais de validation de tenue des composants de refroidissement aux projections de gravillons et aux jets d'eau sous haute pression. [0019] La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. • La figure 1 est un schéma d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de protection conforme à l'invention. • La figure 2 est un schéma d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de protection conforme à l'invention. • La figure 3 est un schéma d'un troisième mode de réalisation d'un dispositif de protection conforme à l'invention. [0020] Sur la figure 1 est représenté de manière schématique un certain nombre d'équipements présents sous le capot d'un véhicule automobile. Parmi ces équipements, on trouve, outre le moteur 10, des composants de refroidissement disposés en aval de des grilles d'entrées d'air de la façade aérodynamique 20 comme un groupe moto-ventilateur GMV 31 placé en position soufflante, c'est-à-dire immédiatement derrière la façade 20, un condenseur 32 de climatisation et un radiateur 34, ainsi que le refroidisseur d'air de suralimentation (RAS) 33, non schématisé pour les planches 1 à 2 de l'exemple, mais qui peut se trouver implanté suivant les architectures de façades aérothermiques, soit en parallèle de ces échangeurs (architectures dites en RAS brique ou mosaïque) ou entre le radiateur et le condenseur (architectures surfaciques). [0021] On peut voir sur la figure 1 que la façade aérodynamique 20 comporte des volets mobiles 21 disposés de part et d'autre de la poutre 22 avant du véhicule, ces volets mobiles étant aptes à être amenés dans une position ouverte permettant l'entrée d'air extérieur sous le capot ou dans une position fermée interdisant toute entrée d'air. [0022] II faut signaler que les volets mobiles 21 peuvent constituer une ressource déjà existante sur le véhicule pour répondre à des exigences de consommation/pollution, l'invention ayant pour objet d'élargir le champ d'utilisation de ces volets à des fonctions de protection des composants de refroidissement contre des agents agressifs extérieurs pouvant pénétrer sous le capot à travers la façade aérodynamique 20. Le logiciel embarqué dans le calculateur 50 de bord doit alors être adapté pour prendre en compte ces nouvelles situations de vie. [0023] II peut également s'agir d'un dispositif de protection global monté sur les véhicules, comprenant les volets mobiles et un logiciel ad hoc capable de traiter toutes les situations de vie envisagées a priori. [0024] Les mouvements d'ouverture et de fermeture des volets mobiles 21 sont pilotés par un moteur électrique 41 commandé par un ou plusieurs capteurs destinés à mesurer au moins un paramètre caractéristique de l'agent extérieur considéré. La mesure de ce paramètre caractéristique permet de déceler la présence de l'agent agressif extérieur et ainsi de commander la fermeture des volets mobiles 21. [0025] La figure 1 illustre un exemple de réalisation dans lequel le groupe GMV 31 est exposé au risque d'accumulation de neige pouvant entraîner le blocage du rotor de ventilateur et générer des échauffements et donc des incendies, en cas d'absence de stratégie de traitement de ce rotor. Dans cette situation de vie, l'invention propose de détecter la présence de cristaux de neige sous le capot au moyen d'un capteur approprié 42, et de déclencher la fermeture des volets mobiles par le moteur électrique 41 à la suite de la mesure par le capteur 42 d'un paramètre caractéristique de présence de neige. [0026] Dans le mode de réalisation de la figure 1, la présence de neige est détectée par un capteur 42 apte à mesurer la conductivité électrique d'une grille anti-neige disposée à l'entrée d'un col 11 d'admission du moteur 10. Il suffit d'appliquer une différence de potentiel aux bornes de la grille et de mesurer le courant électrique qui la traverse. Une augmentation du courant mesuré est représentative de la présence de neige, la conductivité de la grille étant alors plus élevée. [0027] D'autres capteurs peuvent également être mis en oeuvre, comme la mesure de la perte de charge d'air introduite par la neige ou encore par cartographie dans le calculateur 50 à partir de paramètres tels que la température d'air extérieur, la température d'air d'admission, le degré d'humidité relative. [0028] Sur la figure 2, on a représenté une situation où le groupe GMV 31 est placé en position � aspirante �, un autre composant de refroidissement, par exemple un condenseur 32 de climatisation ou tout autre échangeur de chaleur, étant disposé en regard de la façade aérothermique. Du fait de cette position, le condenseur 32 se trouve exposé à des particules agressives constituées par des gravillons projetés depuis la chaussée à travers la façade aérodynamique 20 ou par des gouttes d'eau contenues dans un jet d'eau sous haute pression. L'impact de gravillons ou d'un jet haute pression sur le premier échangeur présent (condenseur 32 pour les véhicules réfrigérés ou radiateur 34 pour les versions non réfrigérées et/ ou RAS s'il se trouve en parallèle de ces échangeurs en architecture mosaïque ou en premier échangeur exposé en version non réfrigérée mais architecture de façade aérothermique surfacique) peut détériorer les tubes et les ailettes et en affecter le fonctionnement. [0029] Pour remédier à cet inconvénient, un capteur 43, comme un accéléromètre ou un capteur de pression, détecte l'impact de la projection de gravillons ou d'eau sous haute pression. Cette information est transmise au calculateur 50 qui commande alors en conséquence le moteur électrique 41 de pilotage des volets mobiles 21. [0030] Ce capteur peut tout aussi bien se trouver sur le premier échangeur concerné, sur les volets pilotés eux- mêmes, ou sur tout autre emplacement caractéristique. [0031] Enfin, sur figure 3 est illustrée une autre situation dans laquelle le moteur 10 est un moteur turbocompressé dont l'air d'admission est refroidi en sortie du turbocompresseur par un échangeur thermique 33 généralement appelé refroidisseur d'air de suralimentation RAS. Comme le montre la figure 3, le refroidisseur RAS 33 est placé immédiatement en aval de la façade aérothermique 20. [0032] Cette position avancée a pour inconvénient qu'en cas de grands froids, en particulier dans les pays scandinaves, les condensats liquides formés à l'intérieur du refroidisseur 33 risquent de geler au contact de l'air extérieur entrant par la façade 20 et de créer un bouchon de glace formant obstacle à la circulation de l'air de suralimentation. Il en résulte soit une dégradation des performances du moteur, soit une panne immobilisant le véhicule. [0033] C'est pourquoi il est prévu des moyens pour commander la fermeture des volets mobiles 21 par le moteur électrique 41 dès que la formation de glace est détectée ou anticipée. [0034] A cet effet, divers paramètres peuvent être mesurés permettant d'établir une cartographie pour le pilotage des volets mobiles 21. Parmi ces paramètres, on peut citer des paramètres extérieurs comme la température de l'air Text et le degré d'humidité relative %HR. D'autres paramètres peuvent provenir du moteur 10 comme la charge moteur, le régime moteur, la température de l'air d'admission, la température de l'eau et la température de l'huile, et la perte de charge de la boucle d'air haute pression. [0035] II faut toutefois signaler que certains paramètres, notamment la température de l'eau, la température de l'huile, la pression du condenseur de climatisation et la vitesse du véhicule, peuvent être traités de manière prioritaire afin d'inhiber la fermeture des volets mobiles, même si celle-ci se serait avérée nécessaire suite à la mise en oeuvre des stratégies de protection qui viennent d'être exposées.10 REVENDICATIONS1. Dispositif de protection d'un composant (31, 32, 33) de refroidissement sous capot d'un véhicule automobile contre au moins un agent extérieur pénétrant sous le capot dudit véhicule à travers une façade aérodynamique (20), caractérisé en ce que, ladite façade comportant au moins un volet mobile (21), ledit dispositif comprend en outre des moyens (41, 42 ; 43) de commande dudit volet mobile, incluant au moins un capteur (42 ; 43) de mesure d'un paramètre caractéristique dudit agent extérieur. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ledit paramètre caractéristique est une perte de charge d'air introduite par la présence de particules sous capot. 3. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ledit paramètre caractéristique est la conductivité électrique d'une grille anti-neige (42) dans un col (11) d'entrée d'air d'admission. 4. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ledit paramètre caractéristique est l'accélération dudit agent extérieur mesurée par un accéléromètre (43) sur une surface d'épreuve. 5. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ledit paramètre caractéristique est un profil caractéristique d'impact dudit agent extérieur, détecté par un capteur (43) de pression. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel ledit composant de refroidissement est un groupe moto-ventilateur (31) du véhicule. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel ledit composant de refroidissement est un échangeur (32, 33) de chaleur du véhicule. 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel ledit composant de refroidissement est un refroidisseur (33) d'air de suralimentation. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les paramètres caractéristiques incluent la température extérieure (Text) du véhicule et le degré (%HR) d'humidité relative, et la perte de charge de la ligne d'admission d'air. 10. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel les paramètres caractéristiques incluent en outre la charge du moteur (10) du véhicule.10