Brevet FR2942504A1 — publié le 20100827

AGENCEMENT D'ECRANS AU VOISINAGE D'UN GROUPE MOTOPROPULSEUR [000l] La présente invention concerne les groupes motopropulseurs de véhicules, notamment de véhicules automobiles. On comprend, de façon connue, sous le terme de groupe motopropulseur un ensemble de composants comprenant au moins un bloc moteur, et, éventuellement la boite de vitesse, le bloc de distribution et d'accessoires fixé audit bloc moteur, des moyens d'échappement. [0002 On cherche de plus en plus à améliorer les conditions de température de fonctionnement de ces groupes motopropulseurs, à ajuster la façon dont les échanges thermiques s'opèrent entre l'air extérieur pénétrant sous le capot, le groupe motopropulseur et l'habitacle, le but étant, notamment, de réduire la consommation de carburant du moteur et/ou de parvenir à mieux chauffer l'habitacle. [0003] On a déjà étudié des moyens pour isoler thermiquement le groupe motopropulseur, afin de conserver le plus longtemps possible le groupe à sa température optimale de fonctionnement après l'arrêt du moteur. Cependant, une isolation thermique renforcée du groupe motopropulseur n'est pas toujours la réponse appropriée dans tous les modes de fonctionnement du véhicule. C'est le cas lors del' usage d'un véhicule sur un petit parcours, urbain notamment : quand on redémarre le moteur, on a, en effet, intérêt à ce qu'il soit bien isolé thermiquement, pour éviter qu'il ne se refroidisse trop vite et redémarre dans des conditions non optimales en termes de bruit de combustion, de consommation de carburant, d'émissions polluantes et de thermique habitacle. Par contre, dans des conditions éprouvantes de roulage pour le moteur, à grande vitesse pendant une longue durée, sur autoroute par exemple, il peut être plus judicieux que le groupe moteur puisse évacuer son excédent de chaleur, excédent qui pourrait être exploité pour chauffer à moindre coût l'habitacle. On voit donc que la thermique des groupes motopropulseurs n'est pas facile à régler, car devant répondre à des critères apparemment antagonistes selon, notamment, le mode de fonctionnement du véhicule. [0004 Il est par ailleurs connu de la demande de brevet FR 2 77 1775 un dispositif d'encapsulage acoustique d'un groupe motopropulseur d'un véhicule automobile, évoquant un écran associé à des moyes d'actionnement. [0005] L'invention a alors pour but de proposer un système de régulation thermique amélioré des groupes motopropulseurs. Plus particulièrement, l'invention vise à permettre d'adapter la thermique du groupe motopropulseur en fonction de différentes conditions d'utilisation. [0006] L'invention a tout d'abord pour objet un agencement d'une pluralité d'écrans au voisinage d'un groupe motopropulseur, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité d'écrans fixes et une pluralité d'écrans mobiles relativement auxdits écrans fixes. [0007] L'invention propose ainsi une solution très judicieuse aux objectifs assez contradictoires évoqués plus haut, car le fait que des écrans soient mobiles va conférer beaucoup de souplesse au système, lui permettant de tirer au mieux partie des paramètres de fonctionnement du véhicule, notamment la température du moteur, la température de l'air extérieur entrant - ou pas - par l'avant dans le compartiment sous capot où se trouve usuellement le groupe motopropulseur, les arrêts fréquents ou non du moteur, les conditions éprouvantes ou non de fonctionnement du moteur etc. ... L'invention permet ainsi de moduler la température dudit groupe motopropulseur. [0008] Avantageusement, au moins un des écrans mobiles, notamment la totalité d'entre eux, est mû par un actionneur, notamment un actionneur électrique ou thermostatique. [0009] Il est également possible qu'au moins un des écrans mobiles, certains ou la totalité d'entre eux, soit mû sans actionneur, de façon passive, notamment par différentiel de pression. [ooio] Au moins un des écrans mobiles peut présenter deux positionnements discrets. Concrètement, il peut ainsi avoir un mouvement de pivotement par rapport aux écrans fixes ou à par rapport à une structure porteuse sur laquelle il est fixé par une extrémité, de manière à avoir une position � ouverte �, qui laisse ouvert un orifice pratiqué dans ladite structure porteuse et une position � fermée �, où l'écran vient boucher ledit orifice. Il fonctionne alors en tout ou rien. [0011] Alternativement, il peut présenter une pluralité de positionnements intermédiaires entre deux positions extrêmes � ouverte � ou � fermée �, ce deuxième mode permettant un ajustement plus précis au prix d'un fonctionnement un peu plus complexe. [0012] Une configuration possible des écrans mobiles par rapport aux écrans fixes des écrans mobiles et des écrans fixes confine un espace autour des parois du groupe motopropulseur, notamment en vu d'isoler thermiquement et/ou acoustiquement ledit groupe motopropulseur. On privilégie cette disposition quand le véhicule a des arrêts fréquents, de façon à ce que le groupe motopropulseur garde au mieux sa chaleur, et éviter ainsi qu'il ne redémarre dans un état thermique froid, néfaste à différents points de vue. En outre, ce confinement a un impact extrêmement positif sur l'acoustique, en réduisant considérablement le bruit sous capot du groupe. [0013] On peut, si l'on souhaite avoir un effet d'amortissement acoustique maximum, choisir pour les écrans mobiles des matériaux spécifiquement étudiés pour l'absorption des ondes sonores. [0014] L'écran peut aussi être choisi de façon à avoir des propriétés spécifiques d'isolation thermique (nature du matériau, épaisseur, double paroi ...). [0015] Une autre configuration des écrans mobiles par rapport aux écrans fixes crée un canal d'écoulement d'air le long d'au moins une partie des parois du groupe motopropulseur, notamment en vue de refroidir ledit groupe motopropulseur. On oriente ainsi les écrans, de manière à pouvoir, notamment, forcer de l'air plus froid, provenant de l'extérieur du compartiment moteur, à longer les parois du groupe, et à en abaisser ainsi la température. [0016] L'invention a également pour objet un procédé de pilotage de l'agencement d'écrans tel que décrit plus haut, où l'on ajuste le positionnement de plusieurs des écrans, notamment de tous les écrans, de façon coordonnée, pour isoler thermiquement et/ou acoustiquement le groupe motopropulseur, ou pour le refroidir / ou en extraire la chaleur, pour l'exploiter ailleurs dans le véhicule. [0017] Cela peut être réalisé en ajustant le positionnement de plusieurs des écrans, notamment de tous les écrans, de façon coordonnée, pour confiner au moins partiellement le groupe motopropulseur, ou pour définir un ou plusieurs canaux d'écoulement d'air avec les parois du groupe motopropulseur. [0018] L'invention a également pour objet un tel procédé de pilotage mettant en oeuvre une unité de commande commune à plusieurs, notamment à tous, les écrans mobiles. Cette unité de commande peut aussi prendre en compte ou piloter la ventilation du compartiment où se trouve le groupe motopropulseur une fois en place dans le véhicule, et différents paramètres, comme la température extérieure, la température de l'air admis dans les cylindres du moteur, la température de l'habitacle, la température du groupe motopropulseur (température d'eau, températures matières, température des gaz d'échappement), et être couplée à la commande de chauffage du compartiment passager, afin de déterminer l'orientation optimale des écrans. [0019] L'invention a également pour objet le compartiment avant d'un véhicule automobile délimité à l'avant par une façade aérothermique et à l'arrière par un tablier débouchant dans l'habitacle, comprenant un groupe motopropulseur et l'agencement précédemment évoqué, tel que les écrans mobiles, selon leur positionnement, sont aptes à modifier ou dévier l'écoulement d'air extérieur circulant dans le compartiment et provenant de la façade aérothermique, notamment pour le forcer, au moins en partie, à longer au moins une partie des parois du groupe motopropulseur ou le forcer à éviter un contact direct avec desdites parois. [0020] Ledit compartiment peut comporter un écran mobile ou des volets mobiles d'obturation de la façade aérothermique. [0021] Il peut comporter un écran mobile d'obturation d'une ouverture à travers le tablier débouchant vers l'habitacle. [0022] L'agencement peut alors comporter une configuration des écrans mobiles par rapport aux écrans fixes qui confine partiellement un espace autour des parois du groupe motopropulseur, laissant au moins une ouverture d'évacuation d'air en direction de l'ouverture à travers le tablier. Cela permet l'extraction d'air chaud dégagé par le groupe motopropulseur hors dudit espace. L'orientation appropriée des écrans permet, dans ce cas là, de limiter tout échange thermique entre les parois du groupe motopropulseur et son environnement plus froid, et donc de limiter toute déperdition inutile de chaleur de celui-ci. La chaleur extraite peut avantageusement servir à chauffer l'habitacle. [0023] L'invention a également pour objet le véhicule, notamment le véhicule automobile, comprenant le compartiment décrit plus haut. [0024] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation préféré de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et en référence aux figures annexées. • La figure 1 est une représentation schématique d'un groupe motopropulseur dans le compartiment avant d'un véhicule automobile, utilisant l'agencement d'écrans fixes et mobiles de l'invention selon une première configuration. • Les figures 2 et 3 sont analogues à la figure 1, avec des configurations différentes des écrans mobiles selon l'invention. [0025] Ces figures sont très schématiques, et ne respectent pas nécessairement l'échelle entre les différents composants représentés, pour en simplifier la lecture. On a gardé d'une figure à l'autre les mêmes références pour désigner les mêmes composants. [0026] Les figures 1 à 3 représentent donc un groupe motopropulseur G, très schématiquement représenté sous la forme d'un élément à parois parallélépipédiques. Ce groupe G se trouve dans le compartiment avant d'un véhicule automobile. Le compartiment est délimité par le capot C, la façade aérothermique F et le tablier T qui le sépare de l'habitacle du véhicule. L'invention utilise 7 écrans mobiles, orientables grâce à 7 actionneurs, globalement référencés 1 à 7 aux figures. Ils fonctionnent en association avec des écrans fixes, référencés 8 à 11. Les écrans mobiles peuvent être articulés par une de leurs extrémités à une structure porteuse ou à l'un des écrans fixes. Les écrans mobiles 2 à 5 et 7, selon leurs positionnements, permettent de définir des canaux avec les parois du groupe motopropulseur. L'écran 1 permet d'obturer au moins partiellement, l'arrivée d'air par la façade aérothermique. L'écran 6 permet d'obturer au moins partiellement, l'ouverture du compartiment vers l'habitacle. [0027] L'orientation différente des écrans mobiles 1 à 7 d'une configuration à une autre (configurations spécifiques à chacune des figures détaillées plus loin), répond aux objectifs/critères suivants. [0028] Les différents composants peuvent être, pris séparément, pilotés en mode � tout ou rien � (deux seuls états : écrans fermés ou ouverts) ou en mode proportionnel (écrans ouverts à x%), avec hystérésis. Le pilotage peut inclure deux fonctionnalités additionnelles afin, d'une part, de réaliser son propre diagnostic (soit par tests de cohérence soit par la mise en oeuvre de recopies de position des écrans), et d'autre part de permettre l'entretien classique du véhicule (la stratégie de pilotage positionne les différents écrans selon une consigne prédéfinie et calibrable). [0029] La stratégie de pilotage des écrans mobiles peut se définir de la façon suivante. [0030] Elle acquiert en permanence (par exemple au plus toutes les secondes) comme principales données d'entrée (calculées ou mesurées) : • le régime moteur • le couple moyen indiqué, représentatif de la charge moteur • la vitesse du véhicule • les températures de liquide de refroidissement (ou si présent : température matière moteur), températures de l'air admis dans les cylindres, de l'air extérieur en amont du véhicule, d'air ambiant au niveau de la batterie et/ou de l'alternateur et/ou de tout organe sensible de la chaîne de traction hybride ou non (batterie hautes tensions, machine électrique, ...), d'huile moteur et boîte de vitesses, de gaz d'échappement, de carter turbine ... • le besoin de chauffage de l'habitacle (par exemple via la position du pulseur et la valeur de régulation chaud / froid) • le besoin d'activation du ou des ventilateurs principaux de refroidissement (besoin géré par ailleurs, en dehors du système ici décrit), par exemple sur des besoins de thermique du groupe motopropulseur (moteur, boite de vitesse, organes de la chaîne de traction), de climatisation, de régénération du filtre à particules ou de post-ventilation. [0031] L'état du moteur est déterminé par ailleurs : tournant, arrêté (� stop �) ou coupéùcalé. En mode � stop �, le système sera selon les cas pilotés, sauf contre-ordre justifié par la thermique du groupe motopropulseur G (post-ventilation, température turbine ou alternateur ou batterie ou organe de la chaîne de traction (hybride ou non)), de façon préférentielle en position � chauffage habitacle � (avec un des écrans, l'écran 6 aux figures, ouvert ou fermé selon le besoin de chauffage habitacle) ou, sinon, en configuration � isolation thermique et acoustique groupe motopropulseur �. [0032] La situation de vie � moteur coupé ù calé �, de par la ponctualité de son occurrence, n'a par défaut pas d'impact sur le pilotage du système : par défaut le positionnement du système est maintenu tel qu'il était avant l'apparition du mode � moteur coupé ù calé �, sauf si des contraintes thermiques imposent une configuration différente du système. [0033] L'état thermique du groupe motopropulseur est également à caractériser : on distinguera les cas � groupe motopropulseur froid � et � groupe motopropulseur chaud � en fonction des valeurs (calculées ou mesurées) des températures caractéristiques (liquide de refroidissement, huile moteur et boîte de vitesses, gaz d'échappement, ...). Dans la situation de vie � groupe motopropulseur froid �, le système sera positionné dans la configuration � chauffage habitacle � (en particulier, comme représenté aux figures, l'écran 1 sera fermé et l'écran 6 sera ouvert ou fermé selon le besoin avéré de chauffage habitacle). [0034] Dans le mode � groupe motopropulseur chaud �, une cartographie avec en données d'entrée la vitesse du véhicule et la T°eau moteur gère dans un 1 er temps le pilotage du système : ainsi, pour des vitesses véhicules faibles (jusqu'à 100 km/h par exemple) et des températures eau proches de la régulation thermostatique le système est configuré avec les écrans 2,3,5 ouverts, et les écrans 1, 4 et 7 fermés, l'écran 6 pouvant être ouvert ou fermé en fonction du besoin en chauffage habitacle : [0035] A mesure que la vitesse du véhicule augmente et/ou que la température d'eau augmente, les différents écrans seront mis en oeuvre dans l'ordre approprié (afin de concilier au mieux les besoins pour la thermique du groupe motopropulseur, la thermique sous capot, l'acoustique, la consommation, ...) et de façon ajustée (une ouverture proportionnelle des écrans peut être préférable à un pilotage en tout ou rien). Les combinaisons d'orientation possibles des écrans sont donc multiples, pour converger vers les configurations � isolation thermique du groupe motopropulseur ou � ou � refroidissement du groupe motopropulseur � selon la situation de vie du véhicule. [0036] Ce pilotage du système peut aussi prendre en compte des facteurs inhérents ou extérieurs à la thermique du groupe motopropulseur, afin de favoriser une prestation spécifique. [0037] Ainsi, en cas d'une demande de mise en oeuvre du ou des ventilateurs principaux de refroidissement : thermique du groupe motopropulseur (moteur, boite de vitesse organes de la chaîne de traction), de climatisation, de régénération du filtre à particules ou de post-ventilation. Dans ce cas, l'écran 1 est préférentiellement ouvert (à x%, x pouvant aller jusqu'à 100%), afin de favoriser le passage de l'air extérieur à travers les échangeurs en façade et sous le capot ; les autres écrans mobiles seront judicieusement actionnés pour optimiser les besoins. [0038] Dans le cas d'une température extérieure faible (par exemple inférieure à -10°C), ou au contraire élevée (par exemple supérieure à 30°C), le système pourra être forcé par défaut dans une configuration donnée (agencement des écrans 1 à 7) pour pré positionner le système selon des besoins (Si la température extérieure est inférieure à -10°C, on privilégie la thermique habitacle et l'isolation thermique moteur ; et si la température extérieure est supérieure à 30°C, on privilégie le refroidissement du groupe motopropulseur et la climatisation). [0039] La cartographie (Vitesse véhicule, Température de l'eau) peut dans certaines situations de vie s'avérer insuffisante et doit être complétée par la prise en compte d'autres facteurs (tels que la température d'air admission, la température des gaz échappement, la thermique des organes chaîne de traction, la thermique de la batterie ou de l'alternateur, la température de l'huile de la boite de vitesse, la température du carter turbine, ...). [0040] Le principe du pilotage de l'orientation des écrans mobiles selon l'invention est donc de positionner ces écrans dans la configuration permettant de satisfaire le besoin le plus sévère, de façon hiérarchisée. [0041] Prenons l'exemple de configuration selon la figure 1 : il s'agit de la configuration visant à favoriser le refroidissement du groupe motopropulseur. Les écrans 1 à 5 et 7 sont en position ouverte, l'écran 6 est en position fermée. L'air extérieur, symbolisé par les flèches blanches, entre par la façade F. L'air, symbolisé par des flèches grises, circule ensuite dans le compartiment C en longeant une grande partie des parois du groupe G, les parois du groupe, les écrans fixes 8 à 11 qui l'entourent et les écrans mobiles 1 à 6 définissant un canal vers lequel l'air se trouve guidé. Les flèches d'un gris plus foncé symbolisent la chaleur extraite du groupe G, qui est guidée vers l'extérieur du sous capot ; cette chaleur pourrait également être guidée vers l'habitacle situé derrière le tablier T pour participer à son chauffage (si l'écran 6 est ouvert). [0042] Prenons l'exemple de configuration selon la figure 2 : dans ce cas de figure, les écrans 2 à 6 sont en position fermée, et les écrans 1 et 7 sont en position ouverte. On voit que cette configuration, en association avec les écrans fixes 8 à 11 disposés autour du groupe G définit un confinement du groupe G, qui permet de l'isoler thermiquement et acoustiquement. L'air extérieur, symbolisé par les flèches blanches, entre par la façade F. L'air, symbolisé par des flèches grises, circule ensuite dans le compartiment C en contournant le groupe G qui se trouve isolé par la combinaison des écrans fixes et des écrans mobiles qui l'entourent. Les flèches noires symbolisent la chaleur émanant du groupe G et qui reste, pour l'essentiel, confinée dans l'espace défini entre les parois de G et les écrans fixes associées aux écrans mobiles qui l'entourent. [0043] Prenons l'exemple de configuration selon la figure 3 : il s'agit de la configuration visant à exploiter au mieux la chaleur dégagée par le groupe G pour chauffer l'habitacle. Les écrans mobiles 1, 4 et 7 sont fermés, les écrans mobiles 2,3 et 5 sont ouverts, et l'écran 6 peut être ouvert ou fermé. L'air extérieur, symbolisé par les flèches blanches, n'entre pas par la façade F, dont les accès à l'extérieur ont donc été fermés par l'écran 1. Le groupe G est en partie confiné par les écrans fixes et les écrans mobiles qui l'entourent. Une partie significative de l'air chaud, symbolisé par les flèches noires, circule dans le compartiment C et peut longer les parois déjà chaudes du groupe G. Cet air chaud est ensuite dirigé vers l'habitacle, quand le volet 6 est en position ouverte. REVENDICATIONS1. Agencement d'une pluralité d'écrans (1 à 7) au voisinage d'un groupe motopropulseur (G), caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité d'écrans fixes (8 à 11) et une pluralité d'écrans mobiles (1 à 7) relativement auxdits écrans fixes. 2. Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un des écrans mobiles (1 à 6) est mû par un actionneur. 3. Agencement selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu'au moins un des écrans mobiles (1 à 7) est mû sans actionneur par différentiel de pression. 4. Agencement selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins un des écrans mobiles (1 à 7) présente deux positionnements discrets, ou présente une pluralité de positionnements intermédiaires entre deux positions extrêmes. 5. Agencement selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une configuration des écrans mobiles (1 à 7) par rapport aux écrans fixes (8 à 11) confine un espace autour des parois du groupe motopropulseur (G). 6. Agencement selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une configuration des écrans mobiles (1 à 7) par rapport aux écrans fixes (8 à 11) crée un canal d'écoulement d'air le long d'au moins une partie des parois du groupe motopropulseur (G). 7. Procédé de pilotage de l'agencement selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on ajuste le positionnement de plusieurs des écrans mobiles (1 à 7) de façon coordonnée. 8. Compartiment (C) avant d'un véhicule automobile, le compartiment étant délimité à l'avant par une façade aérothermique (F) et à l'arrière par un tablier (T) débouchant dans l'habitacle (H) du véhicule, le compartiment comprenant un groupe motopropulseur (G) et un agencement selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les écrans mobiles (1 à 7), selon leur positionnement, sontaptes à modifier l'écoulement d'air extérieur circulant dans le compartiment et provenant de la façade aérothermique (F). 9. Compartiment (C) selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend un écran (1) mobile d'obturation de la façade aérothermique (F). 10. Compartiment (C) selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comporte un écran (6) mobile d'obturation d'une ouverture à travers le tablier (T) débouchant vers l'habitacle (H). 11. Véhicule automobile comprenant le compartiment (C) selon l'une des revendications 8 à 10.