Brevet FR3003934A1 — publié le 20141003

SYSTEME A VOLETS PILOTES POUR RESEAU AERAULIQUE D'ECHANGE THERMIQUE DE VEHICULE AUTOMOBILE ET VEHICULE AUTOMOBILE CORRESPONDANT [0001] L'invention porte sur un système à volets pilotés pour réseau aéraulique d'échange thermique de véhicule automobile ainsi que sur le véhicule automobile correspondant. [0002] Les véhicules automobiles comportent des entrées d'air pour la ventilation des échangeurs de chaleur nécessaires au refroidissement de la chaîne de traction et le cas échéant à la gestion thermique de l'habitacle. Ces échangeurs peuvent consister notamment en un Refroidisseur d'Air de Suralimentation dit RAS, ou tout autre type de radiateur Basse Température dit radiateur BT. [0003] Toutefois, à partir d'une certaine vitesse, la quantité d'air qui pénètre sous le capot a pour conséquence de dégrader les performances aérodynamiques du véhicule du fait de la résistance à l'avancement qu'elle génère, ce qui augmente la consommation du véhicule en carburant et la pollution qui en résulte. [0004] Une solution pour remédier à cette difficulté consiste à utiliser des modules d'entrée d'air munis de volets mobiles commandés permettant de gérer le compromis entre la minimisation du coefficient de traîné par fermeture des volets et une maximisation de la ventilation des échangeurs dans des situations de vie nécessitant un refroidissement du véhicule par ouverture des volets du module d'entrée d'air. [0005] Dans le cas des architectures à échangeur thermique déporté dans le passage de roue, le véhicule peut en outre être soumis à des situations de vie dans lesquelles de l'eau sous différentes formes (liquide, solide) ou tout autre agent extérieur de type graviers, poussières, ou autre, est susceptible de s'introduire sous le capot via une ouverture d'extraction d'air ménagée dans le passage de roue. Cette pénétration de l'agent extérieur peut conduire à des risques fonctionnels consistant notamment en des glissements de courroie pouvant empêcher le démarrage ultérieur du véhicule. [0006] Ces situations de vie critiques correspondent notamment à des phases de franchissement de niveaux d'eau importants (passage au gué), de suivi de fil sur des 30 routes enneigées ou fortement détrempées ou des phases de roulage sur des pistes non goudronnées. [0007] Il existe donc un nouveau besoin de compromis entre une maximisation de l'extraction d'air pour les situations nécessitant un échange thermique et la minimisation de cette fonction pour d'autres situations de vie dans lesquelles la sûreté de fonctionnement du moteur doit être préservée. [0008] L'invention vise à combler ce besoin en proposant un système à volets pilotés pour réseau aéraulique d'échange thermique de véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte un module équipé de volets mobiles, dit module d'extraction d'air, destiné à être monté dans une fenêtre de sortie d'air située au niveau d'un passage de roue du véhicule en regard de laquelle est positionnée un échangeur de chaleur, et des moyens de pilotage du module d'extraction d'air aptes à commander une fermeture des volets dudit module d'extraction d'air en cas de détection d'une situation de vie critique dans laquelle il existe un risque de pénétration d'un agent extérieur via la fenêtre de sortie d'air. [0009] L'invention permet ainsi de gérer le compromis précité entre le refroidissement thermique et la protection de fonctionnement du moteur par la commande des volets du module d'extraction d'air. [0010] Selon une réalisation, l'agent extérieur étant de l'eau sous forme liquide ou solide, la situation de vie critique est détectée à l'aide d'un capteur de pluie et/ou d'un capteur de fonctionnement des essuie-glaces. [0011] Selon une réalisation, le système comporte en outre un module équipé de volets mobiles, dit module d'entrée d'air, destiné à être monté dans une fenêtre d'entrée d'air du véhicule et apte à être commandé également par les moyens de pilotage. [0012] Selon une réalisation, les moyens de pilotage sont en outre aptes à commander les volets du module d'entrée d'air et du module d'extraction d'air en fonction d'un état thermique d'un moteur du véhicule automobile. [0013] Selon une réalisation, les moyens de pilotage sont aptes à commander une ouverture des volets du module d'extraction d'entrée d'air lorsque le moteur présente un état thermique sollicité. [0014] Selon une réalisation, les moyens de pilotage sont aptes à commander une ouverture des volets du module d'entrée d'air et du module d'extraction d'air simultanément lorsqu'on détecte un état thermique critique du moteur et qu'il n'existe pas de risque de pénétration de l'agent extérieur via la fenêtre de sortie d'air. [0015] Selon une réalisation, les moyens de pilotage sont aptes à commander une fermeture des volets du module d'extraction d'air et une ouverture des volets du module d'entrée d'air lorsqu'on détecte un état thermique critique du moteur et qu'il existe un risque de pénétration de l'agent extérieur via la fenêtre de sortie d'air. [0016] Selon une réalisation, l'état thermique du moteur est déterminé à partir d'au moins une variable de température du moteur, le moteur présentant un état thermique sollicité lorsque ladite variable de température est supérieure à un premier seuil de température et un état thermique critique lorsque ladite variable de température est supérieure à un deuxième seuil de température supérieur au premier seuil de température. [0017] Selon une réalisation, la ou les variables de température du moteur sont choisies parmi les suivantes: la température d'eau BSE (boîte de sortie d'eau), la température d'eau d'une boucle basse température pour un refroidisseur d'air de suralimentation à eau, une température d'air à l'admission, une température d'huile moteur, ou une température sous le capot du véhicule. [0018] Selon une réalisation, le module d'extraction d'air comporte un cadre structurel sur lequel sont fixés les volets mobiles déplacés par un moteur et un système d'embiellage permettant la transmission du mouvement du moteur vers les volets. [0019] Selon une réalisation, le module d'extraction d'air constitue un ensemble destiné à être monté sur une pièce réceptrice du passage de roue. [0020] L'invention a également pour objet un véhicule automobile comportant un réseau aéraulique formé par une fenêtre d'entrée d'air située dans une calandre, une fenêtre de sortie d'air située au niveau d'un passage de roue du véhicule en regard de laquelle est positionné un échangeur de chaleur, un convoyeur acheminant l'air depuis la fenêtre d'entrée d'air vers la fenêtre de sortie d'air ainsi qu'un système à volets pilotés selon l'invention. [0021] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'a titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. [0022] La figure 1 montre une représentation schématique des différents éléments de la chaîne d'un réseau aéraulique d'échange thermique selon l'invention. [0023] Les figures 2a à 2c montrent des vues du module d'extraction d'air selon l'invention installé sur une fenêtre de sortie d'air ménagée dans un passage de roue. [0024] Les figures 3a et 3b sont des représentations en perspective des modules d'entrée d'air et d'extraction d'air suivant deux angles de vue différents. [0025] Les figures 4a et 4b représentent les différentes variables prises en compte pour établir le diagnostic de commande des volets du module d'extraction d'air respectivement pour un Refroidisseur d'Air de Suralimentation à air et pour un RAS à eau muni d'un radiateur basse température (BT). [0026] La figure 5 montre un tableau des positions du module d'entrée d'air (MEAP) et du module d'extraction d'air (MXAP) en fonction de différentes situations de vie du véhicule. [0027] Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. [0028] La figure 1 montre les différents éléments d'un réseau aéraulique 1 d'échange thermique apte à convoyer de l'air froid vers au moins un échangeur de chaleur 2. Ce réseau aéraulique comporte à cet effet une chaîne formée par une fenêtre d'entrée d'air 3 ménagée par exemple dans la calandre 4 du véhicule et une fenêtre de sortie d'air 5 ménagée dans un passage de roue 8 ainsi qu'un convoyeur 9 acheminant l'air de la fenêtre d'entrée 3 vers la fenêtre de sortie d'air 5. [0029] En outre, l'échangeur de chaleur 2, par exemple un Refroidisseur d'Air de Suralimentation, est positionné en regard de la fenêtre de sortie d'air 5. Pour maintenir l'échangeur de chaleur 2 en position, on utilise des bras 12 fixés d'une part à l'échangeur de chaleur 2 et d'autre part au bâti du véhicule, comme cela est bien visible sur les figures 2a et 2b. [0030] La figure 2c met en évidence la proximité de la courroie de la façade accessoire 13 du moteur 10 avec la fenêtre de sortie d'air 5 par laquelle peut pénétrer un agent extérieur, comme par exemple de l'eau sous forme liquide ou solide, susceptible de générer un glissement de la courroie lors d'un démarrage. [0031] Un premier module piloté 14, dit module d'entrée d'air, est intégré en amont du réseau aéraulique 1 dans la fenêtre d'entrée d'air 3. Un deuxième module 15, dit module d'extraction d'air, est intégré en aval du réseau aéraulique 1 dans la fenêtre de sortie d'air 5. Comme cela est bien visible sur les figures 3a et 3b, ces modules 14, 15 comportent chacun un cadre structurel 18 sur lequel sont fixés des volets mobiles 19. Ces volets 19 sont déplacés au moyen d'un moteur 23 et d'un système d'embiellage 24 associé permettant la transmission du mouvement du moteur 23 vers les volets 19. Le moteur 23 et le système d'embiellage 24 sont installés sur chaque cadre structurel 18. Chaque module 14, 15 est également relié à des faisceaux électriques non représentés acheminant des signaux de puissance et de commande du moteur 23. [0032] Les volets 19 peuvent passer d'une position ouverte autorisant le passage de l'air à travers le module 14, 15 à une position fermée boquant le passage de l'air à travers le module 14, 15, et inversement. Ces positions pourront être détectées à l'aide de capteurs de position. Chaque module 14, 15 pourra comporter en outre des capteurs d'effort. [0033] Le module d'entrée d'air 14 et le module d'extraction d'air 15 constituent chacun un ensemble destiné à être monté respectivement sur une pièce réceptrice du passage de roue 8 et sur une pièce réceptrice de la calandre 4. Le montage des modules 14, 15 pourra être effectué avant ou après l'opération de coiffage selon les disponibilités des postes de montage et le contexte industriel. Le faisceau électrique de puissance et de commande de chaque module 14, 15 est raccordé après l'opération de coiffage. [0034] Un logiciel de pilotage L1 des modules 14, 15 est hébergé de préférence par le calculateur moteur 27. Alternativement, une unité de contrôle dédiée embarquant le logiciel L1 assure le pilotage des modules d'entrée d'air 14 et d'extraction d'air 15. Le moteur 23, le système d'embiellage 24 ainsi que le logiciel L1 forment les moyens de pilotage des modules 14, 15. [0035] L'ouverture ou la fermeture de l'extraction d'air vers le passage de roue 8 et de son entrée dans la calandre 4 sont commandés par les moyens de pilotage en fonction des situations de vie du véhicule. On discrimine notamment des situations de vie majoritaires dans lesquelles la sureté de fonctionnement et/ou les gains en consommation nécessitent la fermeture soit des volets 19 des deux modules 14, 15 simultanément, soit des volets 19 du module d'extraction 15 seul, et celles minoritaires dans lesquelles les ouvertures simultanées des volets 19 des modules 14, 15 sont souhaitées pour accroitre la ventilation de l'échangeur 2 afin d'améliorer son efficacité dans les situations de vie à besoins thermiques. Ces situations correspondent notamment à des phases de remorquage ou des phases de fonctionnement à pleine charge ou une montée de col sportive. [0036] Plus précisément, comme cela ressort du tableau de la figure 5, le principe du pilotage est de privilégier les aspects de sureté de fonctionnement en cas de projection d'eau sur la courroie ou de formation des condensats ainsi que les phases de montée en température du moteur ("Warm up") pour les gains consommation en fermant le module d'extraction d'air 14 seul dans le premier cas (MXAP "Off") et les volets 19 des deux modules 14, 15 (MXAP "off" et MEAP "off") dans les autres cas, ce qui correspond à la majorité des situations de vie du véhicule. [0037] Les situations de vie critiques dans lesquelles il existe un risque de pénétration d'eau sous forme liquide ou solide via la fenêtre de sortie d'air 5 sont détectées par des capteurs déjà présents sur le véhicule tels que le capteur de pluie et/ou le capteur d'état d'activation des essuie-glaces. La présence potentielle de condensats est détectée par la mise en oeuvre de stratégies classiques basées sur une mesure de la température d'air extérieur, le couple et le régime moteur, et une mesure directe de température d'eau et d'air (cf. figures 4a et 4b). [0038] Une ouverture des volets 19 du module d'entrée d'air 14 et du module d'extraction d'air 15 est commandée en fonction de l'état thermique du moteur. On distingue un premier état thermique du moteur dit "nominal" lorsque des variables de température du moteur correspondent à des température de fonctionnement nominal du moteur du véhicule, un deuxième état thermique du moteur dit "sollicité" lorsque les variables de température du moteur sont supérieures à des premiers seuils de températures ST1 , et un troisième état thermique dit "critique" lorsque les variables de température du moteur sont supérieures à des deuxièmes seuils de température ST2 supérieurs aux premiers seuils de température ST1. Les seuils ST1 et ST2 pourront par exemple être stockés dans une mémoire du calculateur moteur 27. [0039] Comme cela ressort des schémas 4a et 4b, les variables de température du moteur pourront consister de manière non exhaustive en la température d'eau BSE (boîte de sortie d'eau), la température d'eau de la boucle basse température (BT) pour un refroidisseur d'air de suralimentation RAS à eau, la température d'air à l'admission, la température d'huile moteur, la température sous le capot. Il sera possible d'effectuer des corrections des cartographies correspondant aux différents états thermiques du moteur en fonction de la température ambiante et de l'altitude déterminée à partir de la pression atmosphérique. [0040] Comme cela est exposé dans le tableau de la figure 5, les moyens de pilotage assurent l'ouverture des volets 19 du module d'entrée d'air 14 (MEAP "on") lorsque le moteur se trouve dans un état thermique nominal ou dans un état thermique sollicité. [0041] Une ouverture simultanée des volets 19 des modules d'entrée d'air 14 et de sortie d'air 15 (MXAP "on" et MEAP "on") est commandée pour des situations de vie à faible occurrence dans lesquelles il existe un besoin de refroidissement important de la chaîne de traction du véhicule compte tenu de l'état thermique critique du moteur. Cette ouverture simultanée des volets 19 des deux modules 14, 15 est autorisée uniquement s'il n'existe pas de risque de pénétration d'eau sous le capot du véhicule via la fenêtre de sortie d'air 5. [0042] En revanche, si une ouverture des volets du module d'extraction d'air 15 est demandée en cas de détection d'un état thermique critique du moteur, mais qu'une situation de vie critique pour la projection d'eau est détectée, alors la fermeture des volets 19 du module d'extraction d'air 15 sera décidée (MXAP "off") pour privilégier la sureté de fonctionnement qui est prioritaire sur les besoins de refroidissement du moteur. Il sera toutefois possible de commander l'ouverture des volets 19 du module d'entrée d'air 14 (MEAP "on"). [0043] Ainsi, le système permet d'obtenir un état intermédiaire de ventilation de l'échangeur 2 dans lequel les volets du module d'entrée d'air 14 sont ouverts et les volets du module d'extraction d'air 15 sont fermés. Cet état intermédiaire permet d'obtenir une ventilation de l'échangeur 2 tout en garantissant la sureté de fonctionnement du moteur. [0044] Suite au refroidissement de la chaîne de traction, lorsque les variables de température du moteur précitées deviennent inférieures au deuxième seuil de température S12, la fermeture des volets 19 du module d'extraction d'air 15 est commandée dans un premier temps si leur ouverture avait été autorisée précédemment. Puis, lorsque les variables de température du moteur deviennent inférieures aux premiers seuils ST1, c'est la fermeture des volets 19 du module d'entrée d'air 14 qui est commandée. [0045] Bien entendu, l'homme du métier pourra apporter des modifications au système à volets pilotés décrit ci-dessus sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi notamment les logiques de pilotage en fonction des situations de vie données pourront être modulées par des états continus intermédiaires d'ouverture entre une position complètement ouverte et une position complètement fermée obtenus par des actionneurs variables, et non de façon tout ou rien comme précédemment décrit. Les états de fermeture ou d'ouverture intermédiaires ne seront de préférence pas utilisés dans les situations de vie critiques pouvant entraîner un glissement de courroie pour lesquelles une fermeture complète des volets du module d'extraction sera commandée ou dans les cas d'une détection d'un état thermique critique du moteur pour lesquels l'ouverture complète des volets des deux modules sera commandée, sous réserve bien entendu qu'il n'existe pas de problème de sûreté de fonctionnement du moteur. REVENDICATIONS1. Système à volets pilotés pour réseau aéraulique (1) d'échange thermique de véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte un module (15) équipé de volets mobiles (19), dit module d'extraction d'air, destiné à être monté dans une fenêtre de sortie d'air (5) située au niveau d'un passage de roue (8) du véhicule en regard de laquelle est positionnée un échangeur de chaleur (2), et des moyens de pilotage (23, 24, L1) du module d'extraction d'air (15) aptes à commander une fermeture des volets (19) dudit module d'extraction d'air (15) en cas de détection d'une situation de vie critique dans laquelle il existe un risque de pénétration d'un agent extérieur via la fenêtre de sortie d'air (5). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent extérieur étant de l'eau sous forme liquide ou solide, la situation de vie critique est détectée à l'aide d'un capteur de pluie et/ou d'un capteur de fonctionnement des essuie-glaces. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un module (14) équipé de volets mobiles, dit module d'entrée d'air, destiné à être monté dans une fenêtre d'entrée d'air (3) du véhicule et apte à être commandé également par les moyens de pilotage. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de pilotage (23, 24, L1) sont en outre aptes à commander les volets (19) du module d'entrée d'air (14) et du module d'extraction d'air (15) en fonction d'un état thermique d'un moteur du véhicule automobile. 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de pilotage (23, 24, L1) sont aptes à commander une ouverture des volets du module d'extraction d'entrée d'air (14) lorsque le moteur présente un état thermique sollicité. 6. Système selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les moyens de pilotage (23, 24, L1) sont aptes à commander une ouverture des volets (19) du module d'entrée d'air (14) et du module d'extraction d'air (15) simultanément lorsqu'on détecte un état thermique critique du moteur et qu'il n'existe pas de risque de pénétration de l'agent extérieur via la fenêtre de sortie d'air (15). 7. Système selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les moyens de pilotage (23, 24, L1) sont aptes à commander une fermeture des volets (19) du module d'extraction d'air (14) et une ouverture des volets du module d'entrée d'air (14)lorsqu'on détecte un état thermique critique du moteur et qu'il existe un risque de pénétration de l'agent extérieur via la fenêtre de sortie d'air (15). 8. Système selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'état thermique du moteur est déterminé à partir d'au moins une variable de température du moteur, le moteur présentant un état thermique sollicité lorsque ladite variable de température est supérieure à un premier seuil de température (ST1) et un état thermique critique lorsque ladite variable de température est supérieure à un deuxième seuil de température (ST2) supérieur au premier seuil de température (ST1). 9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que la ou les variables de température du moteur sont choisies parmi les suivantes: la température d'eau BSE, la température d'eau d'une boucle basse température (BT) pour un refroidisseur d'air de suralimentation à eau, une température d'air à l'admission, une température d'huile moteur, ou une température sous le capot du véhicule. 10. Système selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le module d'extraction d'air (15) comporte un cadre structurel (18) sur lequel sont fixés les volets (19) mobiles déplacés par un moteur (23) et un système d'embiellage (24) permettant la transmission du mouvement du moteur (23) vers les volets (19). 11. Système selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le module d'extraction d'air (15) constitue un ensemble destiné à être monté sur une pièce réceptrice du passage de roue (8). 12. Véhicule automobile comportant un réseau aéraulique (1) formé par une fenêtre d'entrée d'air (3) située dans une calandre, une fenêtre de sortie d'air (5) située au niveau d'un passage de roue (8) du véhicule en regard de laquelle est positionné un échangeur de chaleur (2), un convoyeur (9) acheminant l'air depuis la fenêtre d'entrée d'air (3) vers la fenêtre de sortie d'air (5) ainsi qu'un système à volets pilotés selon l'une des revendications précédentes.