Brevet FR2945483A1 — publié le 20101119

REFROIDISSEUR D'AIR SURALIMENTE ET VEHICULE COMPORTANT UN TEL REFROIDISSEUR [000l] La présente invention concerne un véhicule comportant un refroidisseur d'air suralimenté et un procédé de réchauffement du refroidisseur d'air suralimenté. [0002] L'apparition de glaçons dans les échangeurs lors des hivers en pays de grand froid cause de nombreux incidents allant de pertes de puissance intempestives du moteur jusqu'à des pannes immobilisant le véhicule. La formation de glaçons concerne particulièrement les refroidisseurs d'air suralimenté air-air dans lesquels la circulation d'air se fait en U ou en I avec entrée de l'air chaud par le haut et sortie de l'air froid par le bas (sens dit � Downflow �). [0003] Le document WO-A-2007/061326 décrit un refroidisseur d'air suralimenté comprenant un logement, une entrée d'air, un compartiment de distribution d'air relié audit logement, une section de refroidissement et une sortie d'air. L'air pénètre dans le logement à travers ladite entrée d'air et sort à travers ladite sortie d'air passant par la section de refroidissement. Ledit compartiment de distribution d'air comprend au moins un conteneur de condensation de l'eau pour le maintien de l'eau condensée et des canaux de distribution d'air pour la distribution de l'air reliés à ladite entrée d'air. Les canaux sont agencés pour distribuer l'air de manière à ce que ledit air interagisse avec ledit conteneur de condensation de l'eau placé adjacent auxdits canaux de distribution. [0004 Il est également connu du document GB-A-486 276 un moteur à combustion interne avec compression préalable de charge et avec un radiateur refroidi par air pour le refroidissement de la charge préalablement comprimée avant son entrée dans le moteur à combustion interne, en particulier pour les avions. Il est prévu un dispositif de contrôle qui répond à la perte de pression de la charge préalablement comprimée dans le radiateur et qui utilise des moyens de régulation tels que les volets de la quantité d'air de refroidissement qui passe à travers le radiateur de façon à ce que, sur une augmentation de la perte de pression de la charge préalablement comprimée dans le radiateur, laquelle perte de pression est due à une formation de givre dans le radiateur, la quantité d'air de refroidissement qui passe à travers le radiateur soit réduite. [000s] Mais, aucun des documents précités ne permet de traiter les glaçons une fois apparus dans un refroidisseur d'air suralimenté. [000s] Il existe donc un besoin pour un dispositif ou un procédé permettant la fiabilisation du refroidisseur d'air suralimenté, notamment après l'apparition de glaçons. [0007] Pour cela, l'invention propose un refroidisseur d'air suralimenté caractérisé en ce que le refroidisseur comprend un boîtier inférieur en métal et un circuit de fluide de réchauffement du refroidisseur intégré au boîtier inférieur. [0008] Dans une variante, le métal est de l'aluminium. [0009] Dans une variante, le circuit de fluide est obtenu par moulage du boîtier. [ooio] Dans une variante, le circuit de fluide de réchauffement est à une extrémité du boîtier. [0011] Dans une variante, le circuit de fluide de réchauffement est le long du boîtier inférieur. [0012] La présente invention a également pour objet un véhicule comprenant un réchauffeur de l'habitacle du véhicule, et un refroidisseur d'air suralimenté tel que défini précédemment, le réchauffeur étant adapté à alimenter le circuit de réchauffement du refroidisseur. [0013] Dans une variante, le réchauffeur comprend un circuit de gaz d'échappement, le circuit de gaz d'échappement étant adapté à alimenter le circuit de fluide de réchauffement du refroidisseur. [0014] Dans une variante, le véhicule comprend en outre une vanne dans le circuit 25 de gaz d'échappement, la vanne contrôlant le débit de gaz d'échappement dans le circuit de fluide de réchauffement du refroidisseur. [0015] Avantageusement le véhicule comprend de plus un circuit d'eau de réchauffement de l'habitacle du véhicule, le circuit d'eau de réchauffement étant adapté à alimenter le circuit de réchauffement du refroidisseur. [0016] Dans une variante, le véhicule comporte de plus un moteur et un turbocompresseur adapté à fournir de l'air compressé au moteur, l'air étant refroidi par le refroidisseur. [ooi7] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en références aux dessins qui montrent : • figure 1, une vue d'un exemple de véhicule; • figure 2, une vue d'un autre exemple de véhicule. [0018] La figure 1 montre un véhicule 10 comportant un moteur thermique et un turbocompresseur non représentés sur la figure 1. Le turbocompresseur fournit de l'air compressé au moteur. Le turbocompresseur permet ainsi d'augmenter la pression de l'air admis au niveau de chacune des chambres de combustion du moteur. Cela permet la combustion de plus de carburant ce qui augmente la puissance du moteur. Toutefois, la compression de l'air d'admission par le turbocompresseur augmente la température de l'air et ainsi, diminue la densité de l'air. Pour augmenter la densité de l'air injecté, il est procédé à une diminution de la température de l'air compressé à l'aide d'un refroidisseur 12 d'air suralimenté. Le refroidisseur 12 d'air suralimenté permet de réaliser la réduction de température de l'air comprimé. [0019] Le refroidisseur 12 peut comprendre un boîtier 14 inférieur en métal. Selon l'exemple 1, un faisceau 13 et un boîtier 15 supérieur font aussi partie du refroidisseur 12. Le fluide à refroidir parvient au boîtier supérieur 15 et s'écoule le long du faisceau 13 où il est refroidi. Les boîtiers 14 et 15 permettent l'intégration du refroidisseur 12 dans le véhicule 10. Le refroidisseur 12 peut en outre comporter un circuit 16 de fluide de réchauffement du refroidisseur intégré au boîtier 14. Le circuit 16 permet de réchauffer le refroidisseur 12 d'air suralimenté et donc de supprimer des glaçons qui peuvent apparaître dans le refroidisseur 12 d'air suralimenté. [0020] De plus, comme le boîtier 14 inférieur est en métal, le rendement énergétique de transfert de chaleur est meilleur qu'avec un boîtier inférieur réalisé dans une matière telle que le plastique qui serait un mauvais conducteur de la chaleur. Un boîtier 14 inférieur en métal a l'avantage de bien conduire la chaleur transmise par le circuit 16 au refroidisseur 12 tout en pouvant résister à des températures relativement importantes. Il est avantageux que le boîtier en métal soit le boîtier 14 inférieur parce que, notamment lorsque le refroidisseur 12 est à circulation en U ou en I sens dit � Downflow �, l'apparition de glaçons est favorisée dans le boîtier 14 inférieur. En effet, dans le boîtier 14, des condensats d'eau et d'huile s'accumulent ce qui en condition de grand froid (température extérieure comprise entre -10°C et -25°C et un pourcentage d'humidité compris entre 80 et 100%) et à de faible charge moteur favorise la formation de glaçons. [0021] L'utilisation pour le boîtier 14 inférieur d'un métal permet en outre de diminuer la déperdition de chaleur et donc de disposer d'une plus grande liberté pour choisir l'agencement du circuit 16 de fluide de réchauffement par rapport au boîtier 14. Le circuit 16 peut ainsi être placé à une extrémité du boîtier 14, la conduction de la chaleur le long du boîtier 14 étant suffisamment assurée par le métal constituant le boîtier 14. Ceci simplifie la construction du boîtier 14. Il est aussi possible de placer le circuit 16 de fluide de réchauffement le long du boîtier 14 inférieur, de sorte à avoir un réchauffement du boîtier 14 assuré sur toute sa longueur. Ceci permet la fusion plus rapide d'un éventuel glaçon. [0022] Le métal utilisé pour le boîtier 14 peut en particulier être de l'aluminium. Outre une bonne conduction de la chaleur, l'aluminium présente en effet la particularité d'être facilement usinable. La fabrication du boîtier 14 est ainsi facilitée par le choix de l'aluminium. [0023] Le circuit 16 peut être obtenu par moulage du boîtier 14, le moulage étant un procédé de fabrication facile à mettre en oeuvre. Le moulage permet aussi d'obtenir un boîtier sans soudure ce qui assure une plus grande étanchéité et une meilleure résistance en cas de formation de glaçon. [0024] Le véhicule 10 comporte en outre un réchauffeur 18 permettant le réchauffement du refroidisseur 12 d'air suralimenté. Le réchauffeur 18 peut par exemple être un réchauffeur ou une chaudière d'habitacle du véhicule 10. Le réchauffeur 18 peut en particulier être un réchauffeur Webasto (marque déposée). Le réchauffeur 18 est un circuit auxiliaire de chauffage pouvant être alimenté par du carburant. [0025] Le réchauffeur 18 peut alors servir à transférer les calories obtenues par combustion du carburant pour chauffer l'habitacle, dégivrer les vitres ou chauffer le circuit de refroidissement du moteur thermique. Le moteur est ainsi préconditionné par le réchauffeur 18 avant de fonctionner ce qui permet de diminuer la consommation du moteur et de limiter l'endommagement du moteur pour des démarrages dans un environnement froid. Les véhicules destinés à un environnement froid comme les pays scandinaves sont généralement équipés de réchauffeur 18. Dans l'exemple de la figure 1, le réchauffeur 18 est adapté à alimenter le circuit 16 de réchauffement du refroidisseur. [0026] Le réchauffeur 18 permet ainsi de mettre en oeuvre une stratégie curative de post-apparition d'un glaçon dans le refroidisseur 12 d'air suralimenté. L'énergie produite par le réchauffeur 18 est disponible ce qui présente un avantage par rapport à l'adjonction d'un organe supplémentaire de réchauffement du refroidisseur 12. L'encombrement et la masse du véhicule 10 sont notamment réduits dans la configuration avec le réchauffeur 18. De plus, l'énergie qui peut être récupérée du réchauffeur 18 est suffisamment importante pour permettre la fusion d'un éventuel glaçon. L'utilisation d'un réchauffeur 18 est ainsi plus favorable que l'utilisation de systèmes électriques, que ce soit des bougies ou autres, les systèmes électriques exigeant des niveaux d'énergie très importants pour faire fondre un glaçon dans le refroidisseur 12. [0027] Le réchauffeur 18 peut comprendre un circuit 20 de gaz d'échappement. Le circuit 20 peut être adapté à alimenter le circuit 16 de fluide de réchauffement du refroidisseur. Cela permet de récupérer de l'énergie des gaz d'échappement émis par le réchauffeur 18. Les gaz d'échappement sont produits par le fonctionnement du réchauffeur 18 lors du préconditionnement des températures de l'eau de refroidissement du moteur et de l'habitacle. Ainsi, des gaz qui ne sont pas utilisés et sont rejetés directement dans l'atmosphère dans un véhicule classique sont récupérés dans le véhicule 10 dans le but de réchauffer le refroidisseur 12. Dans le véhicule 10, il y a donc une mutualisation des prestations de préconditionnement thermique du moteur et de l'habitacle avec les prestations de fiabilisation du refroidisseur 12 d'air suralimenté par utilisation de la même source d'énergie qu'est le réchauffeur 18. [0028] Le débit de gaz d'échappement dans le circuit 16 peut en outre être contrôlé par une vanne 23 dans le circuit 20 de gaz d'échappement. Cela permet de maîtriser le réchauffement du refroidisseur 12. [0029] D'autres configurations que l'utilisation du circuit 20 de gaz d'échappement sont possibles pour que le réchauffeur 18 permette le réchauffement du refroidisseur 12. Une telle flexibilité est notamment facilitée si le boîtier 14 inférieur est en métal. Les déperditions d'énergie dans le transfert thermique entre le réchauffeur 18 et le refroidisseur 12 sont alors diminuées ce qui permet d'avoir plus de liberté dans le positionnement du réchauffeur 18 dans le véhicule. [0030] Notamment, il est possible d'envisager un réchauffeur 18 placé loin du refroidisseur 12. Il est aussi possible d'approcher le réchauffeur 18 du refroidisseur 12 parce que le métal résiste à la chaleur au contraire par exemple d'un plastique. Les choix pour le positionnement du réchauffeur 18 par rapport au refroidisseur 12 sont ainsi plus étendus. Une telle liberté réduit les problèmes liés à l'encombrement et offre un plus grand nombre de choix pour l'architecture de l'environnement sous- capot du véhicule 10. [0031] Ainsi, la figure 2 illustre une vue d'un exemple de véhicule 10 comprenant un circuit 22 d'eau de réchauffement de l'habitacle du véhicule. Le circuit 22 sert notamment à réchauffer l'habitacle du véhicule 10. Le circuit 22 d'eau est une boucle fermée de manière à conserver une bonne étanchéité du circuit 22. L'eau du circuit 22 est chauffée par le réchauffeur 18. Le circuit 22 d'eau de réchauffement est en outre adapté à alimenter le circuit 16 de réchauffement du refroidisseur. Le circuit 22 permet ainsi de transférer de la chaleur produite par le réchauffeur 18 au boîtier 14 inférieur du refroidisseur 12. Une partie des calories du circuit 22 d'eau de réchauffement générée par le réchauffeur 18 est ainsi récupérée pour le réchauffement du refroidisseur 12. [0032] De plus, la configuration de la figure 2 est une configuration adaptée au cas où dans l'environnement sous-capot du véhicule 10, le réchauffeur 18 est proche du refroidisseur 12. Le débit d'eau dans le circuit 22 peut également être contrôlé par une vanne 23. Selon l'exemple de la figure 2, l'eau est utilisée à titre d'illustration mais tout fluide caloporteur pourrait être utilisé. On peut aussi envisager que le circuit 22 comprenne un tronçon principal 221 pour le réchauffement de l'habitacle, et un tronçon de dérivation 222 pour réchauffer le refroidisseur 12. [0033] Le réchauffeur 18 est programmable et adapté à déclencher le réchauffement du refroidisseur 12 pendant que le moteur thermique est éteint. Le réchauffeur 18 peut ainsi par exemple être déclenché 20 ou 30 minutes avant la prochaine mise en route du moteur thermique. Le déclenchement peut se faire par ouverture de la vanne 23. [0034] Le réchauffeur 18 est alors un système autonome opérant en l'absence de fonctionnement du moteur thermique, et du fait de son caractère programmable, délivrant au bon moment la prestation d'élimination du glaçon, sans impact sur le temps de mise à disposition du véhicule 10. [0035] Le déclenchement du réchauffement peut être mis en oeuvre au moyen de différentes stratégies. Le véhicule 10 peut en outre comprendre un calculateur 24 permettant le déclenchement d'une stratégie de réchauffement. [0036] A titre d'illustration, le véhicule 10 peut comprendre en outre un circuit d'air comportant le turbocompresseur et le refroidisseur 12 d'air suralimenté et au moins deux capteurs de pression dans le circuit d'air. Le véhicule 10 peut comporter également un capteur de température extérieure. Le réchauffeur 18 peut être déclenché pendant que le moteur est éteint lorsque, pendant le fonctionnement du moteur précédent, les capteurs de pression détectent une différence de pression supérieure à une différence seuil et le capteur de température détecte une température inférieure à une température seuil. [0037] La détection d'une différence de pression supérieure à une différence seuil est le signe d'une perte de charge. Par exemple, un des capteurs de pression peut mesurer la pression en amont du turbocompresseur et l'autre capteur peut mesurer la pression en entrée du moteur thermique. La perte de charge peut s'expliquer par la présence d'un glaçon dans le circuit d'air mais d'autres explications sont possibles. Par exemple, un dysfonctionnement plus important peut être la cause de la perte de charge. Pour s'assurer qu'un glaçon s'est bien formé dans le refroidisseur 12, une autre information, du type la température extérieure, est donc utilisée. [0038] La concomitance de deux informations : détection d'une perte de charge supérieure à une perte de charge seuil et détection d'une température inférieure à une température seuil permet de s'assurer qu'un glaçon s'est bien formé dans le refroidisseur 12. La température seuil et la différence seuil sont choisies pour correspondre aux conditions de formation d'un glaçon. En corrélant l'information sur la différence de pression à l'indication de température, cela permet que le réchauffement du refroidisseur 12 d'air suralimenté par le réchauffeur 18 ne soit effectué que lorsqu'un glaçon s'est formé. La détection de l'apparition d'un glaçon est ainsi plus fiable avec l'utilisation de plusieurs indications que dans le cas où une seule indication est utilisée. De cette manière, un réchauffement inutile du refroidisseur 12 en l'absence de glaçon est évité. Un autre avantage du déclenchement décrit est que les capteurs de pression et de température utilisés sont des capteurs généralement déjà présents dans le véhicule 10. La mise en oeuvre du déclenchement est ainsi facilitée. [0039] Le réchauffeur 18 peut également être déclenché avec une fréquence prédéfinie. La fréquence prédéfinie est choisie pour éviter que l'utilisateur démarre le moteur du véhicule 10 alors que le refroidisseur 12 d'air suralimenté comporte des glaçons. [0040] En particulier, à chaque allumage du réchauffeur 18, le réchauffement du refroidisseur 12 d'air suralimenté peut être déclenché. Un tel déclenchement présente l'avantage d'être facile à mettre en oeuvre puisqu'un déclenchement systématique peut être réalisé sans utilisation d'électronique particulière. Par exemple, si le réchauffeur 18 est allumé pendant une demi-heure afin de réchauffer l'ensemble de l'habitacle, il peut être prévu de réchauffer le refroidisseur 12 pendant un quart d'heure. [0041] Le calculateur 24 peut recourir à une estimation de la fréquence selon laquelle le réchauffeur 18 est déclenché. Cela permet de déclencher le réchauffeur 18 uniquement lorsqu'un glaçon s'est formé dans le refroidisseur 12. [0042] En particulier, le calculateur 24 peut estimer la fréquence par utilisation d'un profil d'utilisation du véhicule 10. Un profil d'utilisation du véhicule 10 correspond à un ensemble de paramètres enregistrés pendant la conduite du véhicule 10 par l'utilisateur. A titre d'illustration, les paramètres peuvent comprendre le temps d'utilisation du turbocompresseur, la nature du roulage de l'utilisateur (circuit urbain, extra-urbain...), la manière dont l'utilisateur accélère... De tels paramètres sont ensuite analysés par le calculateur 24 pour déterminer quand des glaçons sont susceptibles de se former dans le refroidisseur 12 étant donné le profil d'utilisation. [0043] Une telle analyse peut être basée sur des données physiques sur la formation des glaçons enregistrées dans le calculateur 24. Le calculateur 24 peut de cette manière obtenir une chronologie de la formation du glaçon dans le refroidisseur 12 et en déduire la date de déclenchement du réchauffeur 18 supposée arrêter le phénomène de formation du glaçon dès une taille critique. Ainsi, le traitement des éventuels glaçons se formant dans le refroidisseur 12 d'air suralimenté est adapté à l'utilisateur du véhicule 10. De cette manière, un réchauffement inutile du refroidisseur 12 en l'absence de glaçon est évité. Sur certains véhicules, le profil d'utilisation est déjà déterminé par exemple pour une application comme la régénération du filtre à particules. Il est aussi envisageable que le calculateur 24 utilise un tel profil d'utilisation destiné à une autre application ce qui permet de faciliter la mise en oeuvre du déclenchement du réchauffeur 18. [0044] Le calculateur 24 peut également estimer la fréquence par un enregistrement des conditions météorologiques extérieures au véhicule 10. Les conditions météorologiques peuvent par exemple être les conditions hygrométriques ou la température extérieure au véhicule 10. Cela permet d'adapter le déclenchement du réchauffeur 18 à l'environnement extérieur du véhicule 10. [0045] Pour prévoir encore mieux la formation du glaçon et empêcher le glaçon de devenir trop important par le réchauffement du refroidisseur 12, il est en outre envisageable que le calculateur 24 estime la fréquence à partir à la fois du profil d'utilisation et des conditions météorologiques extérieures. Les conditions réelles d'utilisation du véhicule 10 sont ainsi mieux prises en compte. [0046] Le calculateur 24 est ainsi bien adapté pour la mise en oeuvre d'un procédé de réchauffement du refroidisseur 12 d'air suralimenté comprenant une étape de déclenchement du réchauffeur 18 programmable pendant que le moteur thermique est éteint. [0047] Dans un tel procédé, le déclenchement du réchauffeur 18 peut être réalisé à une fréquence prédéfinie. Cela permet de déclencher le réchauffeur 18 uniquement lorsqu'un glaçon s'est formé dans le refroidisseur 12. [0048] La fréquence peut en outre être définie par l'utilisation d'un profil d'utilisation du véhicule 10 et/ou d'un enregistrement des conditions météorologiques extérieures au véhicule 10. Cela permet d'adapter le déclenchement du réchauffeur 18 aux conditions réelles d'utilisation du véhicule 10. [0049] D'autres procédés de réchauffement sont néanmoins envisageables. [0050] Le procédé peut également comprendre une étape de détection d'une température extérieure inférieure à une température seuil et d'une différence de pression supérieure à une différence de pression seuil dans un circuit d'air comportant le turbocompresseur et le refroidisseur 12 d'air lors du fonctionnement précédent la coupure du moteur. L'étape de détection est suivie du déclenchement du réchauffeur 18 programmable. Un tel procédé a l'avantage d'être facile à mettre en oeuvre. [0051] Les différentes solutions et stratégies précitées visent ainsi à déclencher le réchauffement du refroidisseur 12 en présence d'un glaçon. La fusion du glaçon qui en résulte génère une quantité d'eau qu'il convient généralement d'évacuer. Ceci est particulièrement vrai lorsque le glaçon est conséquent parce qu'une forte quantité d'eau subitement réintroduite dans le moteur peut conduire à la casse du moteur. L'évacuation de l'eau en excès vers l'extérieure peut être réalisée au moyen d'une soupape ou d'un actuateur. REVENDICATIONS1. Un refroidisseur (12) d'air suralimenté caractérisé en ce que le refroidisseur (12) comprend un boîtier (14) inférieur en métal et un circuit (16) de fluide de réchauffement du refroidisseur intégré au boîtier (14) inférieur. 2. Le refroidisseur (12) selon la revendication 1, dans lequel le métal est de l'aluminium. 3. Le refroidisseur (12) selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le circuit (16) de fluide est obtenu par moulage du boîtier (14). 4. Le refroidisseur (12) selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le circuit (16) de fluide de réchauffement est à une extrémité du boîtier (14). 5. Le refroidisseur (12) selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le circuit (16) de fluide de réchauffement est le long du boîtier (14) inférieur. 6. Un véhicule (10) comprenant un réchauffeur (18) de l'habitacle du véhicule, et un refroidisseur (12) d'air suralimenté selon l'une des revendications 1 à 5, le réchauffeur (18) étant adapté à alimenter le circuit (16) de réchauffement du refroidisseur. 7. Le véhicule (10) selon la revendication 6, dans lequel le réchauffeur (12) comprend un circuit (20) de gaz d'échappement, le circuit (20) de gaz d'échappement étant adapté à alimenter le circuit (16) de fluide de réchauffement du refroidisseur. 8. Le véhicule (10) selon la revendication 7 comprenant en outre une vanne (23) dans le circuit (20) de gaz d'échappement, la vanne (23) contrôlant le débit de gaz d'échappement dans le circuit (16) de fluide de réchauffement du refroidisseur. 9. Le véhicule (10) selon la revendication 6, comprenant un circuit (22) d'eau de réchauffement de l'habitacle du véhicule, le circuit (22) d'eau de réchauffement étant adapté à alimenter le circuit (16) de réchauffement du refroidisseur. 10. Le véhicule (10) selon l'une des revendications 6 à 9 comportant en outre un moteur et un turbocompresseur adapté à fournir de l'air compressé au moteur, l'air étant refroidi par le refroidisseur (12).