Brevet FR3069617A1 — publié le 20190201

DISPOSITIF DE VENTILATION POUR VEHICULE AUTOMOBILE L'invention a pour objet un dispositif de ventilation pour véhicule automobile. L'invention se rapporte au domaine de l'automobile, et plus particulièrement au domaine de la circulation d'air pour le refroidissement du moteur et de ses équipements. Les véhicules à moteur, qu'ils soient à combustion ou électriques, ont besoin d'évacuer les calories que génère leur fonctionnement et sont pour cela équipés d'échangeurs de chaleur. Un échangeur de chaleur de o véhicule automobile comprend généralement des tubes, dans lesquels un fluide caloporteur est destiné à circuler, notamment un liquide tel que l'eau, et des éléments d'échange de chaleur reliés à ces tubes, souvent désignés par le terme « ailettes » ou « intercalaires ». Les ailettes permettent d'augmenter la surface d'échange entre les tubes et l'air ambiant. 15 Toutefois, afin d'augmenter encore l'échange de chaleur entre le fluide caloporteur et l'air ambiant, il est fréquent qu'un dispositif de ventilation soit utilisé en sus, pour générer ou accroitre un flux d'air dirigé vers les tubes et les ailettes. Un tel dispositif de ventilation comprend le plus souvent un ventilateur à 20 hélice, qui présente plusieurs inconvénients. En premier lieu, l'ensemble formé par le ventilateur à hélice et son dispositif de motorisation occupe un volume important. De plus, la distribution de l'air ventilé par l'hélice, souvent placée au centre de la rangée de tubes, n'est pas homogène sur l'ensemble de la 25 surface de l'échangeur de chaleur. En particulier, certaines régions de l'échangeur de chaleur, comme les extrémités des tubes caloporteurs et les coins de l'échangeur de chaleur, ne sont pas ou peu atteintes par le flux d'air éjecté par l'hélice. Par ailleurs, lorsque la mise en marche du dispositif de ventilation ne 2 s'avère pas nécessaire, notamment lorsque l'échange de chaleur avec l'air ambiant suffit à refroidir le fluide caloporteur, les pales de l'hélice obstruent ou « masquent » en partie l'écoulement de l'air ambiant vers les tubes et les ailettes. Ceci limite l'échange de chaleur entre l'air ambiant, d'une part, et 5 les tubes et les ailettes, d'autre part. Un but de l'invention est de fournir un dispositif de ventilation pour échangeur de chaleur ne présentant pas au moins certains des inconvénients des dispositifs de ventilation pour échangeur de chaleur connus. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de ventilation destiné à générer un flux d'air en direction d'un échangeur de chaleur de véhicule automobile, comprenant : des tubes, chaque tube étant muni d'au moins une ouverture d'éjection d'un flux d'air distincte de ses extrémités, l'ensemble des tubes délimitant une grille dite de soufflage, et un élément de guidage d'air depuis les tubes en direction de l'échangeur de chaleur. Ainsi, avantageusement, la pluralité de tubes desquels est éjecté de l'air permet de remplacer l'hélice conventionnelle disposée devant les tubes de circulation d'un fluide caloporteur de l'échangeur de chaleur, sans en présenter les inconvénients évoqués ci-dessus. En effet, à capacités d'échange de chaleur égales, le volume occupé par un tel dispositif de ventilation est bien moindre qu'un dispositif de ventilation à hélice. En outre, la répartition de l'air ventilé par les tubes est plus facile à contrôler et peut être rendue plus homogène. En outre, grâce au dispositif selon l'invention, on limite l'obstruction de l'écoulement de l'air vers l'échangeur de chaleur. En effet, les tubes du dispositif de ventilation peuvent avantageusement être disposés en regard de zones de faible échange de chaleur de l'échangeur de chaleur, dites « zones mortes », telles que les faces frontales des tubes traversés par le fluide caloporteur, qui ne sont pas en contact avec des ailettes de refroidissement. Ceci n'est pas réalisable avec une hélice conventionnelle. 3 Par ailleurs, l'invention permet de déporter les moyens d'éjection d'air alimentant en flux d'air les tubes du dispositif de ventilation, à distance de la rangée de tubes de circulation de fluide caloporteur, ce qui offre davantage de libertés dans la conception de l'échangeur de chaleur. 5 De plus, l'élément de guidage d'air vers l'échangeur de chaleur permet de diffuser un maximum d'air dans l'échangeur de chaleur. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément de guidage présente une section constante, divergente et/ou convergente. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément de guidage io comprend une pluralité de parois de guidage. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément de guidage est dimensionné de sorte qu'une surface délimitée par des premiers bords des parois de guidage de l'élément de guidage coïncide avec une surface de la grille de soufflage. 15 Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément de guidage est dimensionné de sorte qu'une surface délimitée par des seconds bords des parois de guidage de l'élément de guidage coïncide avec une surface de l'échangeur de chaleur. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque tube présente une 20 section comprenant un bord d'attaque, un bord de fuite, opposé au bord d'attaque, un premier et un deuxième profils, s'étendant chacun entre le bord d'attaque et le bord de fuite, ladite au moins une ouverture du tube étant sur l'un des premier et deuxième profils, ladite au moins une ouverture étant configurée de sorte qu'un flux d'air sortant de l'ouverture s'écoule le 25 long d'au moins une portion dudit un des premier et deuxième profils. L'invention a également pour objet un module d'échange de chaleur pour véhicule automobile, comprenant un dispositif de ventilation tel que décrit précédemment, et un échangeur de chaleur, le dispositif de ventilation et l'échangeur de chaleur étant positionnés l'un relativement à l'autre de sorte 4 qu'un flux d'air mis en mouvement par le dispositif de ventilation alimente en air l'échangeur de chaleur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la 5 lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre une vue en perspective éclatée d'un module d'échanges de chaleur équipé d'un dispositif de ventilation, un élément de guidage ayant été omis ; lo - la figure 2 illustre une vue en coupe transversale de deux tubes de la figure 1 ; - la figure 3 illustre une vue en perspective du dispositif de ventilation de la figure 1 équipé d'un élément de guidage selon un premier mode de réalisation ; 15 - la figure 4 illustre une vue en perspective du dispositif de la figure 1 selon un deuxième mode de réalisation ; et - la figure 5 illustre une vue en perspective du dispositif de la figure 1 selon un troisième mode de réalisation. Module d'échange de chaleur 20 L'invention a pour objet un dispositif de ventilation 1 pour véhicule automobile. L'invention a également pour objet un module d'échange de chaleur 100, comprenant le dispositif de ventilation 1 et un échangeur de chaleur 101. Comme visible sur la figure 1, le dispositif de ventilation 1 et l'échangeur 25 de chaleur 101 sont positionnés l'un relativement à l'autre de sorte qu'un flux d'air mis en mouvement par le dispositif de ventilation 1 alimente en air l'échangeur de chaleur, de préférence pour refroidir le moteur du véhicule 5 automobile. Le dispositif de ventilation 1 est disposé en amont de l'échangeur de chaleur 101 sur la figure 1 (relativement à un flux d'air provenant de l'extérieur du véhicule en mouvement). 5 Néanmoins, le dispositif de ventilation peut également être disposé en aval de l'échangeur de chaleur 101. Dispositif de ventilation Comme visible sur les figures, le dispositif de ventilation 1 comprend une pluralité de tubes 3. io Les tubes 3 sont sensiblement rectilignes, parallèles entre eux et alignés de manière à former une rangée de tubes. Le dispositif de ventilation 1 comprend également un dispositif d'alimentation en air d'un flux d'air F. Ce dispositif alimente les tubes de ventilation 3 via un circuit 15 d'alimentation en air 4. Le circuit d'alimentation en air 4 comporte notamment deux collecteurs d'admission d'air 5 auxquels sont reliés les tubes de ventilation 3 par l'intermédiaire d'entrées d'alimentation en air situées à chacune de leurs extrémités 6, 7. 20 Avantageusement, le circuit d'alimentation comprend également une ou plusieurs turbomachines (non illustrées), par exemple une turbomachine disposée en pied de chaque collecteur, pour éjecter l'air à travers les collecteurs d'admission 5, jusque dans les tubes de ventilation 3. L'ensemble des tubes 3 délimite une grille de soufflage 8 disposée entre 25 les collecteurs 4. Comme illustré sur les figures 3 à 5, la grille de soufflage 8 présente une longueur L et une hauteur H. 6 Comme plus particulièrement visible sur la figure 2, chaque tube de ventilation 3 comprend une ouverture 10 distincte des extrémités 6, 7, pour éjecter l'air hors du tube 3. De préférence, les ouvertures 10 sont destinées à être disposées en 5 regard de l'échangeur de chaleur. Comme visible sur la figure 2, chaque tube 3 comprend une paroi longitudinale 50 dont une section transversale comprenant un bord d'attaque 11 libre, un bord de fuite 15 et un premier et un deuxième profils 12, 14, s'étendant chacun entre le bord d'attaque 11 et le bord de fuite 15. o Le bord de fuite 15 est de préférence disposé en regard de l'échangeur de chaleur. La paroi longitudinale 50 est délimitée par une surface interne 16 et une surface externe 18. Chaque ouverture 10 est pratiquée dans la paroi longitudinale 50 du tube 15 3, de préférence dans l'un ou l'autre des profils 12, 14. Sur la figure 2, chaque ouverture 10 est positionnée à proximité du bord d'attaque 11. Comme également visible sur la figure 2, les ouvertures 10 de la paire de tubes 3 illustrée sont pratiquées dans les profils 12 se faisant face. 20 Ainsi, les tubes de ventilation 3 et leurs ouvertures 10 sont configurés de sorte que le flux d'air F circulant dans les tubes de ventilation 3 soit éjecté par l'ouverture 10 en s'écoulant le long de chaque profil 12, sensiblement jusqu'à leurs bords de fuite 52, par effet Coanda. Le flux d'air F éjecté des tubes 3 permet d'accélérer un autre flux F' dans 25 un sens d'écoulement vers l'échangeur de chaleur. On note que les sections transversales des tubes 3 sont telles que les profils 12 s'étendent dans un sens d'éloignement des tubes 3 depuis les bords d'attaque 11 jusqu'aux bords de fuite 15. 7 Elément de guidage Comme visible sur les figures 3 à 5, le dispositif de ventilation 1 comprend un élément de guidage 20. L'élément 20 permet de guider l'air depuis les tubes 3 vers l'échangeur 5 de chaleur 101. Ainsi, grâce à l'élément de guidage 20, une quantité maximale d'air circule depuis le dispositif de ventilation 1 jusqu'à l'échangeur de chaleur. De plus, l'élément de guidage est dimensionné de sorte que toute la surface d'échange de l'échangeur de chaleur est alimentée en air par le o dispositif de ventilation 1, comme il va être expliqué. Selon un premier mode de réalisation, illustré sur la figure 3, l'élément de guidage 20 est un parallélépipède ouvert. Le parallélépipède 20 comprend quatre parois de guidage 21, 22, 23 et 24. 15 Sur la figure 3, les parois de guidage sont opposées deux à deux. Ainsi, selon ce mode de réalisation, la section de l'élément de guidage 20 est constante. Comme visible sur la figure 3, les parois de guidage entourent la grille de soufflage 3 de sorte que les parois 21 et 22 s'étendent le long de la hauteur 20 H de la grille de soufflage 8, de part et d'autre des tubes 3, et les parois 23 et 24 s'étendent le long de la longueur L de la grille 8, également de part et d'autre des tubes 3. La longueur f1 des tubes 21, 22 coïncide avec la hauteur H de la grille 8 et la longueur f2 des tubes 23, 24 coïncide avec la longueur L de la grille 8. 25 Les parois 21, 22 sont par la suite nommées parois de guidage en hauteur ; les parois 23 et 24 sont nommées parois de guidage en longueur. Chaque paroi de guidage 21, 22, 23, 24 est délimitée par quatre bords 8 dont deux bords 21-1, 21-2, 22-1, 22-2, 23-1, 23-2, 24-1, 24-2, font face respectivement à la grille de soufflage 8 et à l'échangeur de chaleur 101. Comme il ressort clairement de la figure 3, l'élément de guidage 20 est dimensionné de sorte qu'une surface délimitée par les bords 21-1, 22-1, 23- 5 1 et 24-1 coïncide avec la surface de la grille de soufflage 8. De préférence, l'élément de guidage 20 est dimensionné de sorte qu'une surface délimitée par les bords 21-2, 22-2, 23-2 et 24-2 coïncide avec la surface de l'échangeur de chaleur 101. Le mode de réalisation de la figure 3 est particulièrement avantageux o pour un échangeur de chaleur positionné en face de la grille de soufflage 8 et dont la surface d'échanges est identique à la surface de la grille de soufflage 8. Comme également visible sur la figure 3, l'élément de guidage 20 est équipé d'une première et d'une deuxième équerres renforcées 25, 26, sur 15 les parois de guidage en hauteur 21, 22, afin de solidariser l'élément de guidage 20 aux collecteurs 5 et/ou à la grille de soufflage 8. Selon un deuxième mode de réalisation, illustré sur la figure 4, l'élément de guidage 20 présente une forme générale d'un pavé ouvert, de section divergente. 20 Le pavé 20 comprend quatre parois de guidage 21, 22, 23 et 24. Les parois de guidage 21, 22 sont appelées parois de guidage en hauteur, tandis que les parois de guidage 23, 24, sont appelées parois de guidage en longueur. Sur la figure 4, les parois de guidage en hauteur 21, 22 sont inclinées, 25 symétriquement par rapport à un axe passant par le milieu de la grille de soufflage 8 et s'étendant parallèlement à la hauteur H de la grille 8. Les parois de guidage en longueur 23, 24 sont opposées l'une à l'autre. Comme visible sur la figure 4, les parois de guidage entourent la grille de 9 soufflage 3 de sorte que les parois 21 et 22 s'étendent le long de la hauteur H de la grille de soufflage 8, de part et d'autre des tubes 3, et les parois 23 et 24 s'étendent le long de la longueur L de la grille 8, également de part et d'autre des tubes 3. 5 Chaque paroi de guidage 21, 22, 23, 24 est délimitée par quatre bords dont deux bords 21-1, 21-2, 22-1, 22-2, 23-1, 23-2, 24-1, 24-2, font face respectivement à la grille de soufflage 8 et à l'échangeur de chaleur 101. La longueur f1 des bords des tubes 21-1, 22-1 coïncide avec la hauteur H de la grille 8 et la longueur f2 des tubes 23-1, 24-1 coïncide avec la o longueur L de la grille 8. De préférence, la longueur des bords 21-2, 22-2 coïncide avec une hauteur de l'échangeur de chaleur et la longueur des bords 23-2, 24-2 coïncide avec une longueur de l'échangeur de chaleur. Ainsi, comme il ressort clairement de la figure 4, l'élément de guidage 20 15 est dimensionné de sorte qu'une surface délimitée par les bords 21-1, 22-1, 23-1 et 24-1 coïncide avec la surface de la grille de soufflage 8, tandis qu'une surface délimitée par les bords 21-2, 22-2, 23-2 et 24-2 coïncide avec la surface de l'échangeur de chaleur. Le mode de réalisation de la figure 4 est particulièrement avantageux 20 pour un échangeur de chaleur positionné en face de la grille de soufflage 8 et dont la surface d'échanges est supérieure à la surface de la grille de soufflage 8. Comme également visible sur la figure 4, l'élément de guidage 20 est équipé d'une première et d'une deuxième équerres 25, 26, renforcées, sur 25 les parois de guidage en hauteur 21, 22, afin de solidariser l'élément de guidage 20 aux collecteurs 4 et/ou à la grille de soufflage 8. Selon un troisième mode de réalisation, illustré sur la figure 5, l'élément de guidage 20 présente deux sections, une section constante vers la grille de soufflage 8 et une section divergente vers l'échangeur de chaleur. 10 Ainsi, l'élément de guidage 20 comprend un parallélépipède20-PP et un pavé 20-P de section divergente. L'élément de guidage 20 comprend huit parois de guidage 21, 22, 23, 24, 21', 22', 23' et 24'. 5 Les parois de guidage 21, 22, 21', 22' sont appelées parois de guidage en hauteur, tandis que les parois de guidage 23, 24, 23', 24' sont appelées parois de guidage en longueur. Comme il ressort de la figure 5, les parois de guidage 21, 22, 23, 24 du parallélépipède 20-PP sont opposées deux à deux. io De même, les parois 23' et 24' sont opposées tandis que les parois de guidage en hauteur 21', 22' sont inclinées, symétriquement par rapport à un axe passant par le milieu de la grille de soufflage 8 et s'étendant parallèlement à la hauteur H de la grille 8. Comme visible sur la figure 5, les parois de guidage 21, 22, 23, 24 15 entourent la grille de soufflage 8 de sorte que les parois 21 et 22 s'étendent le long de la hauteur H de la grille de soufflage 8, de part et d'autre des tubes 3, et les parois 23 et 24 s'étendent le long de la longueur L de la grille 8, également de part et d'autre des tubes 3. Chaque paroi de guidage 21, 22, 23, 24 du parallélépipède 20-PP est 20 délimitée par quatre bords dont deux bords 21-1, 21-2, 22-1, 22-2, 23-1, 23- 2, 24-1, 24-2, font face respectivement à la grille de soufflage 8 et au pavé 20-P. Chaque paroi de guidage 21', 22', 23', 24' du pavé 20-P est délimitée par quatre bords dont deux bords 21'-1, 21'-2, 22'-1, 22'-2, 23'-1, 23'-2, 24'-1, 25 24'-2, font face respectivement au parallélépipède 20-PP et à l'échangeur de chaleur 101. Les bords 21-2, 22-2, 23-2 et 24-4 sont confondus respectivement avec les bords 21'-1, 22'-1, 23'-1 et 24'-1, le parallélépipède 20-PP et le pavé 20P étant dans la continuité l'un de l'autre. 11 La longueur f1 des bords des bords 21-1, 22-1 coïncide avec la hauteur H de la grille 8 et longueur ft des bords 21'-2, 22'-2 coïncide avec la hauteur de l'échangeur de chaleur 101. La longueur f2 des bords 23-1, 24-1 coïncide avec la longueur L de la 5 grille 8 et la longueur f2' des bords 23'-2, 23'4 coïncide avec la longueur de l'échangeur de chaleur 101. Ainsi, comme il ressort clairement de la figure 5, l'élément de guidage 20 est dimensionné de sorte qu'une surface délimitée par les bords 21-1, 22-1, 23-1 et 24-1 coïncide avec la surface de la grille de soufflage 8, tandis io qu'une surface délimitée par les bords 21'-2, 22'-2, 23'-2 et 24'-2 coïncide avec la surface de l'échangeur de chaleur. Le mode de réalisation de la figure 5 est particulièrement avantageux pour un échangeur de chaleur positionné en face de la grille de soufflage 8 et dont la surface d'échanges est supérieure à la surface de la grille de 15 soufflage 8 et dont la section divergente ne peut être accolée à la sortie de la grille soufflante, par exemple à cause de contrainte de positionnement dans le véhicule automobile. Avantages Comme il ressort déjà de la description, les configurations selon la 20 présente invention permettent de réduire la largeur de la grille afin de placer les collecteurs en vis-à-vis de l'échangeur de chaleur, l'élément de guidage d'air entre la grille et l'échangeur permettant de diffuser l'air sur toute la surface d'échange de l'échangeur De plus, l'élément de guidage d'air assure une étanchéité entre la grille 25 de soufflage et l'échangeur de chaleur, ce qui permet de réduire les pertes de flux d'air. L'invention a été illustrée selon divers modes de réalisation, qui, bien entendu, ne sont pas limitatifs. En particulier, les tubes ne sont pas nécessairement profilés pour 12 permettre un effet coanda. Dans les cas présentés, l'écart de dimensions entre la grille de soufflage et l'échangeur de chaleur est dans la longueur ; cependant, il est possible que l'écart de dimensions entre la grille et l'échangeur existe dans la 5 hauteur (ou une combinaison de la hauteur et de la longueur). L'élément REVENDICATIONS1. Dispositif de ventilation destiné à générer un flux d'air en direction d'un échangeur de chaleur (1) de véhicule automobile, comprenant : - des tubes (3), chaque tube étant muni d'au moins une ouverture d'éjection (10) d'un flux d'air (F) distincte de ses extrémités (6, 7), l'ensemble des tubes délimitant une grille dite de soufflage, et un élément de guidage d'air depuis les tubes (3) en direction de l'échangeur de chaleur (1). 2. Dispositif de ventilation selon la revendication précédente, dans lequel l'élément de guidage (20) présente une section constante, divergente et/ou convergente. 3. Dispositif de ventilation selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'élément de guidage (20) comprend une pluralité de parois de guidage. 4. Dispositif de ventilation selon la revendication précédente, dans lequel l'élément de guidage (20) est dimensionné de sorte qu'une surface délimitée par des premiers bords des parois de guidage de l'élément de guidage (20) coïncide avec une surface de la grille de soufflage (8). 5. Dispositif de ventilation selon l'une des revendications 3 ou 4, dans lequel l'élément de guidage (20) est dimensionné de sorte qu'une surface délimitée par des seconds bords des parois de guidage de l'élément de guidage (20) coïncide avec une surface de l'échangeur de chaleur. 14 6. Dispositif de ventilation selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque tube (3) présente une section comprenant : - un bord d'attaque (11), 5 - un bord de fuite (15), opposé au bord d'attaque (11), - un premier et un deuxième profils (12, 14), s'étendant chacun entre le bord d'attaque (11) et le bord de fuite (15), ladite au moins une ouverture (10) du tube (3) étant sur l'un des premier et deuxième profils (12, 14), ladite au moins une ouverture (10) o étant configurée de sorte qu'un flux d'air sortant de l'ouverture (10) s'écoule le long d'au moins une portion dudit un des premier et deuxième profils (12, 14). 7. Module d'échange de chaleur pour véhicule automobile, comprenant 15 un dispositif de ventilation selon l'une des revendications précédentes, et un échangeur de chaleur, le dispositif de ventilation et l'échangeur de chaleur étant positionnés l'un relativement à l'autre de sorte qu'un flux d'air mis en mouvement par le dispositif de ventilation alimente en air l'échangeur de chaleur.