Brevet FR3075263A1 — publié le 20190621

DISPOSITIF DE VENTILATION POUR VEHICULE AUTOMOBILE L'invention a pour objet un dispositif de ventilation pour vehicule automobile. L'invention se rapporte au domaine de ('automobile, et plus particulierement au domaine de la circulation d'air pour le refroidissement du moteur et de ses oquipements. Les vehicules a moteur, qu'ils soient a combustion ou electriques, ont besoin d'evacuer les calories que genere leur fonctionnement et sont pour cela equipos d'ochangeurs de chaleur. Un ochangeur de chaleur de vehicule automobile comprend generalement des tubes, dans lesquels un fluide caloporteur est destine a circuler, notamment un liquide tel que l'eau, et des elements d'ochange de chaleur relies a ces tubes, souvent dosignes par le terme « ailettes » ou « intercalaires ». Les ailettes permettent d'augmenter la surface d'ochange entre les tubes et l'air ambiant. Toutefois, afin d'augmenter encore l'ochange de chaleur entre le fluide caloporteur et l'air ambiant, it est frequent qu'un dispositif de ventilation soit utilise en sus, pour generer ou accroitre un flux d'air dirige vers les tubes et les ailettes. Un tel dispositif de ventilation comprend le plus souvent un ventilateur a holice, qui prosente plusieurs inconvonients. En premier lieu, l'ensemble forme par le ventilateur a holice et son systeme de motorisation occupe un volume important. De plus, la distribution de l'air ventile par l'holice, souvent placoe au centre de la rangoe de tubes, n'est pas homogene sur l'ensemble de la surface de l'ochangeur de chaleur. En particulier, certaines regions de l'ochangeur de chaleur, comme les extromites des tubes caloporteurs et les coins de l'ochangeur de chaleur, ne sont pas ou peu atteintes par le flux d'air ojecto par l'holice. Par ailleurs, lorsque la mise en marche du dispositif de ventilation ne 2 s'avere pas nocessaire, notamment lorsque l'ochange de chaleur avec l'air ambiant suffit a refroidir le fluide caloporteur, les pales de l'holice obstruent ou « masquent » en partie l'ocoulement de l'air ambiant vers les tubes et les ailettes. Ceci limite l'ochange 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 ochangeur de chaleur ne prosentant pas au moins certains des inconvonients des dispositifs de ventilation pour ochangeur de chaleur connus. 10 A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de ventilation destine a generer un flux d'air en direction d'un ochangeur de chaleur de vehicule automobile, comprenant des tubes, chaque tube otant muni d'au moins une ouverture d'ojection d'un flux d'air distincte de ses extromites, au moins un collecteur d'air pour distribuer l'air aux tubes, et un element de filtration de 15 l'air a destination dudit au moins un collecteur. Ainsi, avantageusement, la pluralito de tubes desquels est ojecto de l'air permet de remplacer l'holice conventionnelle disposoe devant les tubes de circulation d'un fluide caloporteur de l'ochangeur de chaleur, sans en presenter les inconvonients evoques ci-dessus. 20 En effet, a capacitos d'ochange de chaleur ogales, le volume occupe par un tel dispositif de ventilation est Bien moindre qu'un dispositif de ventilation a holice. En outre, la repartition de l'air ventile par les tubes est plus facile a controler et peut etre rendue plus homogene. En outre, grace au dispositif selon l'invention, on limite ('obstruction de 25 l'ocoulement de l'air vers l'ochangeur de chaleur. En effet, les tubes du dispositif de ventilation peuvent avantageusement etre disposes en regard de zones de faible ochange de chaleur de l'ochangeur de chaleur, dites « zones mortes », telles que les faces frontales des tubes traverses par le fluide caloporteur, qui ne sont pas en contact avec des ailettes de refroidissement. Ceci n'est pas realisable avec une holice conventionnelle. 3 Par ailleurs, l'invention permet de deporter les moyens d'ojection d'air alimentant en flux d'air les tubes du dispositif de ventilation, a distance de la rangoe de tubes de circulation de fluide caloporteur, ce qui offre davantage de libertos dans la conception de l'ochangeur de chaleur. 5 De plus, ('element de filtration permet de proteger le dispositif de ventilation, puisque la presence de ('element de filtration ovite que des particules ne ponetrent dans les tubes d'ojection, ce qui risquerait d'en gener le fonctionnement voire de les endommager. Selon une autre caracteristique de l'invention, le dispositif comprend une io entrée d'air dans ledit au moins un collecteur. Selon une autre caracteristique de l'invention, le dispositif comprend un moyen de mise en mouvement de l'air dispose en amont ou en aval de ('element de filtration. Selon une autre caracteristique de l'invention, ('element de filtration 15 comprend un support formant ('entree dudit au moins un collecteur. Selon une autre caracteristique de l'invention, le support comprend une enveloppe delimitant une surface externe et un espace interne. Selon une autre caracteristique de l'invention, le moyen de mise en mouvement est dispose en dehors de l'espace interne. 20 Selon une autre caracteristique de l'invention, le dispositif comprend au moins une couche de materiau de filtration dans l'espace interne. Selon une autre caracteristique de l'invention, un produit d'une aire de la surface externe par une porosito du support est au moins egal a une section d'aspiration du moyen de mise en mouvement d'air. 25 Selon une autre caracteristique de l'invention, chaque tube prosente une section comprenant un bord d'attaque, un bord de fuite, oppose au bord d'attaque, un premier et un deuxieme profils, s'etendant chacun entre le bord d'attaque et le bord de fuite, ladite au moins une ouverture du tube otant sur l'un des premier et deuxieme profils, ladite au moins une ouverture 4 otant configuree de sorte qu'un flux d'air sortant de l'ouverture s'ecoule le long d'au moins une portion dudit un des premier et deuxieme profils. Selon une autre caracteristique de l'invention, l'un au moins des tubes est monte pivotant. 5 De ce fait, le dispositif de ventilation selon la prosente invention propose une fonction d'obturation d'arrivoe d'air ainsi qu'une fonction de ventilation des ochangeurs dans un espace compact permettant une meilleure gestion therm ique d'un vehicule automobile, puisque la grille est soufflante. Selon ('orientation des tubes, le dispositif permet d'ajuster le debit d'air 10 qui arrive a l'ochangeur de chaleur, permettant d'optimiser la gestion therm ique. Selon une autre caracteristique de l'invention, ledit au moins un tube pivotant est monte orientable entre une position fermee et une position ouverte, la position fermee laissant un espace entre ledit tube et un tube 15 adjacent qui est inforieur a un espace entre ledit tube et ledit tube adjacent dans la position ouverte. De preference, les tubes sont positionnos les uns relativement aux autres de sorte a bloquer un flux d'air en position fermee, et de sorte a laisser circuler un flux d'air en position ouverte. 20 Selon une autre caracteristique de l'invention, ('element de filtration comprend au moins une couche de materiau de filtration dans ledit au moins un collecteur. Selon une autre caracteristique de l'invention, ('element de filtration comprend un moyen de reduction de bruit. 25 L'invention a ogalement pour objet un module d'ochange de chaleur pour vehicule automobile, comprenant un dispositif de ventilation tel que docrit procedemment, et un ochangeur de chaleur, le dispositif de ventilation et l'ochangeur de chaleur otant positionnos l'un relativement a l'autre de sorte qu'un flux d'air m is en mouvement par le dispositif de ventilation alimente en 30 air l'ochangeur de chaleur. 5 D'autres caracteristiques et avantages de ('invention apparaltront a la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit etre lue en regard des dessins annexes sur lesquels : 5 - la figure 1 illustre une vue en perspective d'un module d'ochanges de chaleur equipe d'un dispositif de ventilation selon la prosente invention ; - la figure 2 illustre une vue en coupe transversale de deux tubes de la figure 1 ; 10 - la figure 3 illustre une vue en perspective d'un dispositif de ventilation selon la prosente invention dans une premiere position ; - la figure 4 illustre une vue en perspective du dispositif de ventilation de la figure 3, dans une deuxieme position ; - la figure 5 illustre une vue en perspective d'un detail d'un dispositif 15 de ventilation selon un premier mode de realisation de ('invention ; - la figure 6 illustre une vue coupe du dispositif de la figure 5 ; - la figure 7 illustre une vue en perspective d'un detail d'un dispositif de ventilation selon un deuxieme mode de realisation ; - la figure 8 illustre une vue en perspective d'un detail d'un dispositif 20 de ventilation selon un troisieme mode de realisation ; et - la figure 9 illustre un vue en perspective d'un detail d'un dispositif de ventilation selon un quatrieme mode de realisation. Module d'echange de chaleur L'invention a pour objet un dispositif de ventilation 1 pour vehicule 25 automobile. L'invention a egalement pour objet un module d'ochange de chaleur 100, comprenant le dispositif de ventilation 1 et un ochangeur de chaleur 101. 6 Comme visible sur la figure 1, le dispositif de ventilation 1 et l'ochangeur de chaleur 101 sont positionnos l'un relativement a l'autre de sorte qu'un flux d'air mis en mouvement par le dispositif de ventilation 1 alimente en air l'ochangeur de chaleur, de preference pour refroidir le moteur du vehicule 5 automobile. Le dispositif de ventilation 1 est dispose en amont de l'ochangeur de chaleur 101 sur la figure 1 (relativement a un flux d'air provenant de l'exterieur du vehicule en mouvement). Noanmoins, le dispositif de ventilation peut ogalement etre dispose en 10 aval de l'ochangeur de chaleur 101. Dispositif de ventilation Comme visible sur les figures, le dispositif de ventilation 1 comprend une pluralito de tubes 3. Les tubes sont avantageusement realises en materiau plastique, ou 15 plastique dope, ou en materiau motallique. De preference, les tubes 3 sont sensiblement rectilignes, paralleles entre eux et alignos de maniere a former une ou plusieurs rangoes de tubes. L'ensemble des tubes 3 constitue une grille de soufflage 50. Le dispositif de ventilation 1 comprend ogalement un dispositif 20 d'alimentation en air d'un flux d'air F. Ce dispositif alimente les tubes de ventilation 3 via un circuit d'alimentation en air 4. Le circuit d'alimentation en air 4 comporte notamment deux collecteurs d'admission d'air 5 auxquels sont relies les tubes de ventilation 3 par 25 l'intermediaire d'entrees d'alimentation en air situees a chacune de leurs extromites 6, 7. Comme visible sur les figures, les deux collecteurs 5 s'etendent parallelement l'un a l'autre, orthogonalement aux tubes 3. 7 Comme illustre sur les figures 5 a 9, le circuit d'alimentation 4 comprend un conduit d'alimentation 20 muni d'un ou plusieurs moyens de mise en mouvement de l'air, appele(s) turbomachine(s) dans la suite de la description. 5 Sur les figures, une turbomachine est illustroe et reforencee 21. Sur les figures 6 et 9, la turbomachine illustroe 21 est de type radial. Sur la figure 7, la turbomachine est a canal de retour, c'est-a-dire a flux d'air mi-axial, mi-radial. L'invention est maintenant plus particulierement docrite en relation avec 10 la figure 2. Comme visible sur la figure 2, chaque tube de ventilation 3 comprend une ouverture 10 distincte des extromites 6, 7, pour ojecter l'air hors du tube 3. De preference, les ouvertures 10 sont destinees a etre disposees en 15 regard de l'ochangeur de chaleur. Comme visible sur la figure 2, chaque tube 3 comprend une paroi longitudinale 19 dont une section transversale comprend un bord d'attaque 11 libre, un bord de fuite 15 et un premier et un deuxieme profils 12, 14, s'etendant chacun entre le bord d'attaque 11 et le bord de fuite 15. 20 Le bord de fuite 15 est de preference dispose en regard de l'ochangeur de chaleur. La paroi longitudinale 19 est delimitee par une surface interne 16 et une surface externe 18. Chaque ouverture 10 est pratiquoe dans la paroi longitudinale 19 du tube 25 3, de preference dans l'un ou l'autre des profils 12, 14. Sur la figure 2, chaque ouverture 10 est positionnoe a proximito du bord d'attaque 11. Comme ogalement visible sur la figure 2, les ouvertures 10 de la paire de 8 tubes 3 illustroe sont pratiquees dans les profils 12 se faisant face. Ainsi, les tubes de ventilation 3 et leurs ouvertures 10 sont configures de sorte que le flux d'air F circulant dans les tubes de ventilation 3 soit ojecto par l'ouverture 10 en s'ecoulant le long de chaque profil 12, sensiblement 5 jusqu'a leurs bords de fuite 52, par effet Coanda. Le flux d'air F ojecto des tubes 3 permet d'accolorer un autre flux F' dans un sens d'ocoulement vers l'ochangeur de chaleur. On note que les sections transversales des tubes 3 sont telles que les profils 12 s'etendent dans un sens d'oloignement des tubes 3 depuis les 10 bords d'attaque 11 jusqu'aux bords de fuite 15. Comme it ressort des figures 5 a 10, le dispositif de ventilation est muni d'un moyen de protection d'au moins l'un des tubes 3, reference 50. Tubes montos orientables Au moins l'un des tubes de ventilation 3 est monte orientable, de 15 preference pivotant. Sur le mode de realisation illustre, tous les tubes 3 sont montos pivotants. Comme it ressort des figures, les tubes 3 sont montos pivotants entre une position fermee (figure 3) et une position ouverte (figure 4), la position 20 fermee laissant un espace entre deux tubes 3 adjacents inforieur a un espace entre deux tubes 3 adjacents dans la position ouverte. En d'autres termes, la quantito d'air circulant a travers la grille de soufflage 50 est plus importante en position ouverte qu'en position fermee. Sur le mode de realisation illustre, les tubes 3 sont positionnos les uns 25 relativement aux autres de sorte a bloquer un flux d'air en position fermee, et de sorte a laisser circuler un flux d'air en position ouverte. Bien entendu, ('invention n'est pas limitoe a cette configuration, et it tout a fait envisageable de provoir une multitude de positions selon lesquelles plus ou moins d'air passe a travers les tubes. 30 Ainsi, le dispositif de ventilation 1 prosente une fonction d'obturation d'arrivoe d'air et une fonction de ventilation des ochangeurs dans un espace 9 compact permettant une meilleure gestion thermique d'un vehicule automobile, puisque la grille est soufflante. Selon ('orientation des tubes, le dispositif 1 permet d'ajuster le debit d'air qui arrive a l'ochangeur de chaleur, ce qui permet ogalement d'optimiser 5 l'efficacito de l'ochangeur de chaleur. La position fen-nee est avantageuse par exemple quand le vehicule circule, notamment a grande vitesse, puisque, dans cette position, le coefficient de trainee du vehicule est roduit, et son aorodynamisme améliore. io La position ouverte est avantageuse par exemple quand le vehicule est a l'arret, puisque, dans cette position, ('aeration du compartiment moteur est amélioree. Element de filtration Le dispositif de ventilation 1 comprend egalement un element de 15 filtration, illustre sur les figures 5 a 7 et reference 30. L'element de filtration 30 permet de proteger le dispositif de ventilation 1, en particulier les tubes 3 et le ou les turbomachines 21. L'element de filtration 30 est dispose dans une entrée d'air du collecteur 5. 20 L'element de filtration 30 est dispose en amont et/ou en aval de la turbomachine 21. Sur les modes de realisation des figures 5, 6, 7 et 9, ('element de filtration 30 est dispose en amont de la turbomachine 21. Sur le mode de realisation de la figure 8, ('element de filtration 30 est 25 dispose en aval de la turbomachine 21. Comme visible sur les figures 5, 6, 7 et 9, ('element de filtration comprend un support 32 formant ('entree du collecteur 5. Le support 32 comprend une enveloppe poreuse 33 delimitant une 10 surface externe 34 et un espace interne 35. L'enveloppe poreuse 33 prosente une forme generale cylindrique ouverte, comprenant une base 36 et une ouverture 37 opposoe a la base 36. 5 L'enveloppe poreuse 33 comprend ogalement une paroi longitudinale 38. Sur les modes de realisation des figures 5-6 et 7, la base 36 et la paroi longitudinale 38 sont poreuses. Sur le mode de realisation de la figure 9, seule la base 36 est poreuse. La turbomachine 21 est disposoe dans le collecteur 5, en dehors de 10 ('espace interne 35. De preference, un produit d'une aire de la surface externe de la base 36 et de la paroi longitudinale 38 par une valeur de la porosito du support 32 est au moins egal a une section d'aspiration de la turbomachine 21. La porosito est le rapport de la section libre sur la section totale du filtre. 15 En d'autres termes, la porosito est le rapport de la surface des pores sur la surface totale de I'enveloppe poreuse 33. Ainsi, la vitesse au travers de ('element de filtration 30 est inferieure ou ogale a celle a ('entree de la turbomachine, ce qui roduit la perte de charge provoquoe par le filtre 30. 20 L'element de filtration 30 comprend au moins une couche d'un materiau de filtration 39 dans ('espace interne 35. Ainsi, I'enveloppe poreuse 33 constitue un premier niveau de filtration et la couche supplementaire 39 constitue un deuxieme niveau de filtration. Par exemple, la porosito de I'enveloppe poreuse peut etre choisie de 25 sorte que chaque pore prosente une taille comprise entre 0,5 a 2 mm. L'enveloppe poreuse 32 permet de laisser passer des particules d'une taille de I'ordre de 1/5eme de la taille de chaque pore, c'est-a-dire que la taille 11 maximale toloree des particules est de l'ordre de 0,1 mm a 0,5 mm. Cette tolerance sur la taille des particules a filtrer assure un bon compromis entre perte de charge et efficacito de filtration. Le niveau de filtration de la couche supplementaire 39 est 5 avantageusement adapte selon ('application souhaitoe. On note que ('element de filtration 30 est de preference monte amoviblement sur le collecteur 5, ce qui permet de le demonter pour le nettoyer ou le remplacer. Sur le mode de realisation de la figure 8, ('element de filtration 30 est 10 dispose dans le collecteur 5. Cet agencement permet un gain de place. L'element de filtration 30 se prosente avantageusement sous forme de galette ou de cone. Dans le collecteur 5, ('element de filtration 30 est dispose 15 orthogonalement ou de travers relativement a la direction longitudinale du collecteur 5. De preference, ('element de filtration 30 est monte amoviblement sur le collecteur 5, ce qui permet de le demonter pour le nettoyer ou le remplacer. A cet effet, comme illustre sur la figure 8, ('element de filtration 30 est 20 porte par un tiroir 40 pouvant etre extrait du collecteur 5. Avantageusement, ('element de filtration 30 comprend un moyen de reduction de bruit 41. Sur le mode de realisation de la figure 9, le moyen de reduction de bruit 41 comprend la base poreuse 36 prosentant un profil non plat, de vague. 25 Ce profil non plat permet a ('element de filtration 30 de reflochir les ondes acoustiques vers la turbomachine 21 et ainsi les empecher de sortir de la grille de soufflage. 12 Bien entendu, d'autres profils que celui de vague sont envisageables. Par exemple, un profil triangulaire serait ogalement adapt& On note que, selon le mode de realisation illustre a la figure 9, ('element de filtration 30 comprend ogalement une membrane 42. 5 La membrane 42 est de preference identique a la base 36 dans sa forme et dans son materiau. Comme visible sur la figure 9, la membrane 42 s'etend parallelement a la base 36, dans le support 32. Une premiere couche supplementaire 40 est positionnoe entre la base 36 10 et la membrane 42. Une deuxieme couche supplementaire 40 est positionnoe entre la membrane 42 et la turbomachine 21. Bien entendu, ('invention n'est REVENDICATIONS1. Dispositif de ventilation destine a generer un flux d'air en direction d'un ochangeur de chaleur de vehicule automobile, comprenant : - des tubes (3), chaque tube (3) otant muni d'au moins une ouverture d'ojection (10) d'un flux d'air (F) distincte de ses extromites (6, 7), - au moins un collecteur d'air (5) pour distribuer l'air aux tubes (3), et - un element de filtration (30) de l'air a destination dudit au moins un collecteur (5). 2. Dispositif de ventilation selon la revendication 1, comprenant une entrée d'air dans ledit au moins un collecteur (5). 3. Dispositif de ventilation selon l'une des revendications procedentes, comprenant un moyen de mise en mouvement de l'air (21) dispose en amont ou en aval de ('element de filtration (30). 4. Dispositif de ventilation selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel ('element de filtration comprend un support (32) formant ('entree dudit au moins un collecteur (5). 5. Dispositif de ventilation selon la revendication procedente, dans lequel le support (32) comprend une enveloppe (33) delimitant une surface externe (34) et un espace interne (35). 6. Dispositif de ventilation selon la revendication procedente, dans lequel le moyen de mise en mouvement (21) est dispose en dehors de l'espace interne (35). 7. Dispositif de ventilation selon l'une des revendications 4 ou 5, comprenant au moins une couche de materiau de filtration (39) dans l'espace interne (35). 8. Dispositif de ventilation selon l'une des revendications 5 a 7, dans 14 lequel un produit d'une aire de la surface externe (34) par une porosito du support (32) est au moins egal a une section d'aspiration du moyen de mise en mouvement d'air (21). 9. Dispositif de ventilation selon l'une des revendications procedentes, 5 dans lequel ('element de filtration (30) comprend au moins une couche de materiau de filtration (39) dans ledit au moins un collecteur (5). 10. Dispositif de ventilation selon l'une des revendications procedentes, dans lequel chaque tube (3) prosente une section comprenant : - un bord d'attaque (11), 10 - un bord de fuite (15), oppose au bord d'attaque (11), - un premier et un deuxieme profils (12, 14), s'etendant chacun entre le bord d'attaque (11) et le bord de fuite (15), ladite au moins une ouverture (10) du tube (3) otant sur l'un des premier et deuxieme profils (12, 14), ladite au moins une ouverture (10) 15 otant configuroe de sorte qu'un flux d'air sortant de ('ouverture (10) s'ecoule le long d'au moins une portion dudit un des premier et deuxieme profils (12, 14). 11. Dispositif de ventilation selon l'une des revendications procedentes, dans lequel l'un au moins des tubes (3) est monte pivotant. 20 12. Dispositif de ventilation selon l'une des revendications procedentes, dans lequel ('element de filtration (30) comprend un moyen de reduction de bruit (41). 13. Module d'ochange de chaleur pour vehicule automobile, comprenant un dispositif de ventilation selon l'une des revendications procedentes, et un 25 ochangeur de chaleur, le dispositif de ventilation et l'ochangeur de chaleur otant positionnos l'un relativement a l'autre de sorte qu'un flux d'air mis en mouvement par le dispositif de ventilation alimente en air l'ochangeur de chaleur.