Brevet FR3000788A1 — publié le 20140711

ECHANGEUR THERMIQUE MODULABLE ET REFROIDISSEUR D'AIR DE SURALIMENTATION D'UN MOTEUR A COMBUSTION [0001] L'invention porte sur le domaine de l'admission de l'air des moteurs à combustion suralimentés. [0002] Afin d'améliorer les performances d'un moteur à combustion, on emploie couramment des dispositifs de suralimentation. Dans le cadre d'un moteur à combustion interne, la suralimentation d'un moteur consiste à comprimer l'air à l'admission du moteur, afin qu'une masse d'air plus importante pénètre dans la ou les chambres de combustion du moteur. On parle alors d'une amélioration du remplissage en air du moteur. [0003] Cependant, la compression de l'air entraîne corollairement son échauffement, et donc une diminution de sa densité. Afin de tirer au maximum parti de la suralimentation du moteur, il est favorable de refroidir l'air comprimé. Pour cela, on peut, de manière connue, faire passer l'air comprimé dans un échangeur de chaleur, connu sous le nom de « refroidisseur d'air de suralimentation », parfois désigné par l'acronyme « RAS ». [0004] Le refroidisseur d'air de suralimentation est couramment un échangeur du type air/air, sans pour autant que les échangeurs air/eau soient exclus de cette application. Dans le cadre d'une application automobile, le refroidisseur d'air de suralimentation est généralement disposé dans une zone ventilée, typiquement en face avant du véhicule automobile considéré. [0005] On connaît dans l'état de la technique de nombreux modes de réalisation de refroidisseur d'air de suralimentation, par exemple au travers du document FR2886340. [0006] On connaît dans l'état de la technique notamment des refroidisseurs d'air de suralimentations dits à configuration en « I », c'est-à-dire présentant une entrée d'air à une extrémité et une sortie d'air à l'autre extrémité, et des refroidisseurs d'air de suralimentation dits à configuration en « U », dans lesquels l'entrée et la sortie d'air sont positionnées au niveau de la même extrémité du refroidisseur, l'air ayant un cheminement en « U » dans l'échangeur. [0007] Néanmoins, pour obtenir un refroidissement maximum de l'air, avec une perte de charge la plus faible possible, l'emploi d'un échangeur à configuration en « I » est préférable. [0008] Par ailleurs, pour chaque moteur, voire pour chaque application d'un même moteur entrainant une modification de la ligne d'admission d'air, il convient de concevoir un refroidisseur spécifique, s'adaptant aux contraintes d'implantation spécifiques de l'application considérée. [0009] L'invention vise ainsi à proposer un refroidisseur d'air de suralimentation modulable, de sorte à pouvoir être adapté à de nombreuses applications différentes par une modification mineure, tout en maintenant une configuration dite en « I », la plus favorable à son efficacité. [0010] Ainsi l'invention porte-t-elle sur un échangeur thermique pour le refroidissement de l'air d'admission d'un moteur à combustion suralimenté, comportant une interface d'entrée d'air et une interface de sortie d'air, dans lequel l'une quelconque desdites interfaces est conformée pour le branchement mécanique et fluidique d'un raccord intermédiaire de liaison fluidique avec un circuit d'admission du moteur à combustion. [0011] De préférence, l'interface conformée pour le branchement d'un raccord intermédiaire est l'interface d'entrée d'air. [0012] De préférence, l'échangeur thermique est du type air/air. [0013] De préférence, l'échangeur thermique présente une géométrie en « I », et comporte l'interface d'entrée d'air à une première extrémité et l'interface de sortie d'air à une seconde extrémité opposée à la première extrémité. [0014] L'invention porte également sur un refroidisseur d'air de suralimentation comportant un échangeur thermique tel que précédemment défini, et un raccord intermédiaire branché à l'interface conformée pour son branchement. [0015] Selon divers modes de réalisation, le raccord intermédiaire peut être branché à l'interface conformée pour son branchement soit : - par vissage dans un trou taraudé que comporte l'interface conformée pour son branchement ; soit par clipsage ; soit par soudage ou thermo-soudage ; soit à l'aide d'un collier de serrage. [0016] De préférence, dans une variante du refroidisseur d'air de suralimentation comportant un échangeur thermique présentant une géométrie en « I », et comportant l'interface d'entrée d'air à une première extrémité et l'interface de sortie d'air à une seconde extrémité opposée à la première extrémité, le raccord intermédiaire comporte une tubulure longeant l'échangeur thermique de sorte à déboucher à proximité de l'interface située à l'extrémité opposée à celle portant l'interface conformée pour le branchement dudit raccord intermédiaire. [0017] De préférence, le raccord intermédiaire comporte un premier embout et un second embout, ledit premier embout étant branché à l'interface conformée pour le branchement du raccord, le second embout étant destiné à être branché à un circuit d'admission d'air du moteur, le premier et le second embout étant orientés selon des plans sensiblement orthogonaux. [0018] Dans une variante de l'invention, le raccord intermédiaire étant branché à l'interface d'entrée d'air, il débouche dans le même plan que l'interface de sortie d'air de l'échangeur. [0019] L'invention porte enfin sur un circuit d'alimentation en air d'un moteur à combustion comportant successivement, selon le sens d'écoulement de l'air dans ledit circuit, un compresseur, lequel est branché à un conduit d'admission, lequel est branché à refroidisseur d'air de suralimentation tel que précédemment défini. Le compresseur peut avantageusement être le compresseur d'un turbocompresseur. [0020] L'invention est décrite plus en détail ci-après et en référence aux figures représentant schématiquement le système dans son mode de réalisation préférentiel. [0021] La figure 1 présente un échangeur thermique, pour le refroidissement de l'air d'admission d'un moteur à combustion suralimenté, conforme à une variante de l'invention. [0022] La figure 2 présente un refroidisseur d'air de suralimentation comportant un échangeur conforme à une variante de l'invention et un raccord intermédiaire conforme à un premier mode de réalisation de l'invention. [0023] La figure 3 présente un refroidisseur d'air de suralimentation comportant un échangeur conforme à une variante de l'invention et un raccord intermédiaire conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention. [0024] La figure 1 présente un échangeur thermique 1 pour le refroidissement de l'air d'admission d'un moteur à combustion suralimenté, comportant une interface d'entrée 2 d'air à une première extrémité et une interface de sortie d'air 3 à une seconde extrémité opposée à la première extrémité. Dans l'invention, l'une quelconque desdites interfaces 2,3 est conformée pour le branchement mécanique et fluidique d'un raccord intermédiaire de liaison fluidique avec un circuit d'admission du moteur à combustion. En l'occurrence, l'interface d'entrée 2 est dans l'exemple présenté conformée pour le branchement du raccord intermédiaire. [0025] Les figures 2 et 3 présentent l'échangeur thermique 1 sur lequel est branché un raccord intermédiaire 4 afin de constituer un refroidisseur d'air de suralimentation, selon deux variantes de l'invention. [0026] Le raccord intermédiaire 4 présente un premier embout 5 et un second embout 6. Le premier embout 5 est branché à l'interface conformée pour le branchement du raccord intermédiaire 4, c'est-à-dire l'interface d'entrée 2 dans les exemples ici représentés. [0027] Le second embout est adapté pour son branchement sur un circuit d'admission d'air d'un moteur à combustion. [0028] Le premier embout de raccord 5 peut, selon le mode de réalisation de l'invention considéré, être branché à l'interface adaptée de l'échangeur thermique 1 selon diverses techniques de branchement mécanique et fluidique connues dans l'état de la technique : par vissage (l'échangeur présentant par exemple pour interface conformée pour le branchement d'un raccord intermédiaire un trou taraudé, et le raccord intermédiaire un embout fileté correspondant), par soudage ou thermo-soudage (cas courant de pièces en matériau plastique), par liaison à l'aide d'un collier, ou encore par clipsage (coopération de pièces encliquetables). [0029] Selon la variante de l'invention présentée en figure 2, le raccord intermédiaire 4 permet de raccorder fluidiquement un circuit d'admission d'air débouchant en partie dite basse de l'échangeur thermique 1 (c'est-à-dire à proximité de l'extrémité de l'interface d'entrée 2 de l'échangeur thermique 1) à ladite interface d'entrée 2. Le raccord 4 est donc court dans cette variante de l'invention, et forme essentiellement un coude à 90°. [0030] Dans la variante de l'invention présentée en figure 3, le raccord intermédiaire 4 permet de raccorder fluidiquement un circuit d'admission d'air débouchant en partie dite haute de l'échangeur thermique 1 (c'est-à-dire à proximité de l'extrémité de l'interface de sortie 3 de l'échangeur thermique 1). Le raccord 4 comporte alors une tubulure 7, longeant l'échangeur thermique de sorte à déboucher à proximité de l'interface située à l'extrémité opposée à celle portant l'interface conformée pour le branchement dudit raccord intermédiaire. [0031] D'autres géométries de raccord sont bien évidemment envisageables dans l'invention, afin de relier une interface (préférentiellement l'interface d'entrée 2) de l'échangeur au circuit d'admission, quelle que soit la géométrie dudit circuit. Les exemples présentés en figure 2 et 3 illustrent comment dans l'invention, un même échangeur thermique 1 peut s'adapter à des géométries de circuit d'admission d'air pourtant très différentes. Elle permet par exemple de conserver l'entrée d'air dans l'échangeur thermique 1 par une extrémité dite inférieure, qui est l'extrémité qui est positionnée en partie basse lorsque l'échangeur est monté sur un circuit d'admission, typiquement en face avant d'un véhicule automobile. [0032] L'invention permet donc la standardisation ou la reconduction d'un même échangeur thermique 1 sur une gamme de moteurs ou de véhicules, sans reconception. L'échangeur peut être, pour toutes les applications considérées, du type en « I » présentant une entrée en partie basse, ce qui est la configuration géométrique optimale tant en termes de performances de l'échangeur que vis-à-vis d'autres problématiques, tel que le gel de condensats dans l'échangeur. L'application d'un échangeur standardisé permet en outre de réduire les écarts de performances de la fonction de refroidissement de l'air à l'admission d'une application à l'autre, ce qui réduit le besoin de calibration spécifique de chaque application à la performance de l'échangeur. [0033] Outre la gestion de la diversité entre arrivée du circuit d'admission en haut ou en base de l'échangeur, l'invention permet aussi la gestion de la diversité entre les circuits d'admission débouchant à droite ou à gauche de l'échangeur, et permet l'adaptation du refroidisseur d'air de suralimentation aux divers calages des moteurs (angle formé entre le moteur et une référence, typiquement une face avant de véhicule, déterminant donc l'angle entre ledit moteur et l'échangeur du refroidisseur d'air de suralimentation.25 REVENDICATIONS1. Echangeur thermique (1) pour le refroidissement de l'air d'admission d'un moteur à combustion suralimenté, comportant une interface d'entrée (2) d'air et une interface de sortie (3) d'air, caractérisé en ce que l'une quelconque desdites interfaces est conformée pour le branchement mécanique et fluidique d'un raccord intermédiaire (4) de liaison fluidique avec un circuit d'admission du moteur à combustion. 2. Echangeur thermique selon la revendication 1, dans lequel l'interface conformée pour le branchement d'un raccord intermédiaire est l'interface d'entrée (2) d'air. 3. Echangeur thermique selon la revendication 1 ou la revendication 2, l'échangeur thermique (1) étant du type air/air. 4. Echangeur thermique selon l'une des revendications 1 à 3, l'échangeur thermique (1) présentant une géométrie en « I », et comportant l'interface d'entrée (2) d'air à une première extrémité et l'interface de sortie (3) d'air à une seconde extrémité opposée à la première extrémité. 5. Refroidisseur d'air de suralimentation comportant un échangeur thermique (1) selon l'une des revendications 1 à 4 et un raccord intermédiaire (4) branché à l'interface conformée pour son branchement. 6. Refroidisseur d'air de suralimentation selon la revendication 5, dans lequel le raccord intermédiaire (4) est branché à l'interface conformée pour son branchement soit : par vissage dans un trou taraudé que comporte l'interface conformée pour son branchement ; soit - par clipsage ; soit - par soudage ou thermo-soudage ; soit - à l'aide d'un collier de serrage. 7. Refroidisseur d'air de suralimentation selon la revendication 5 ou la revendication 6, comportant un échangeur thermique selon la revendication 4, dans lequel le raccord intermédiaire (4) comporte une tubulure (7) longeant l'échangeur thermique (1) de sorte à déboucher à proximité de l'interface située à l'extrémité opposée à celle portant l'interface conformée pour le branchement dudit raccord intermédiaire. 8. Refroidisseur d'air selon l'une des revendications 5 à 7 dans lequel le raccord intermédiaire comporte un premier embout (5) et un second embout (6), ledit premier embout (5) étant branché à l'interface conformée pour le branchement du raccord, le second embout (6) étant destiné à être branché à un circuit d'admission d'air du moteur, le premier et le second embout étant orientés selon des plans sensiblement orthogonaux. 9. Refroidisseur d'air de suralimentation selon la revendication 8, dans lequel, le raccord intermédiaire (4) étant branché à l'interface d'entrée d'air, il débouche dans le même plan que l'interface de sortie d'air de l'échangeur. 10. Circuit d'alimentation en air d'un moteur à combustion comportant successivement, selon le sens d'écoulement de l'air dans ledit circuit, un compresseur, lequel est branché à un conduit d'admission, lequel est branché à refroidisseur d'air de suralimentation selon l'une des revendications 5 à 9.