Brevet FR3105372A1 — publié le 20210625

L’invention a pour objet un dispositif de ventilation pour module de refroidissement de véhicule automobile, comprenant au moins une première et une deuxième turbomachines tangentielles (30-1, 30-2), chacune des première et deuxième turbomachines tangentielles (30-1, 30-2) comprenant un ensemble des pales montées pivotantes autour d’un arbre (36-1, 36-2) à une vitesse de rotation (V1, V2), le dispositif (24) étant configuré pour que la vitesse de rotation de la première turbomachine (V1) diffère de la vitesse de rotation de la deuxième turbomachine (V2). Figure pour l’abrégé : Fig. 2 DISPOSITIF DE VENTILATION POUR MODULE DE REFROIDISSEMENT DE VÉHICULE AUTOMOBILE L’invention se rapporte à un dispositif de ventilation et un module de refroidissement associé pour véhicule automobile, à turbomachine tangentielle. L’invention vise également un véhicule automobile muni d’un tel module de refroidissement. 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 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. 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. De façon connue, un tel dispositif de ventilation comprend un ventilateur à hélice. Le flux d’air généré par les pales d’un tel ventilateur est turbulent, notamment en raison de la géométrie circulaire de l’hélice, et n’atteint en général qu’une partie seulement de la surface de l’échangeur de chaleur (zone circulaire de l’échangeur faisant face à l’hélice du ventilateur). L’échange de chaleur ne se fait donc pas de façon homogène sur toute la surface des tubes et des ailettes. En outre, lorsque la mise en marche du ventilateur ne s’avère pas nécessaire (typiquement lorsque l’échange de chaleur avec de l’air ambiant non accéléré suffit à refroidir le fluide caloporteur circulant dans l’échangeur), les pales obstruent en partie l’écoulement de l’air ambiant vers les tubes et les ailettes, ce qui gêne la circulation d’air vers l’échangeur et limite ainsi l’échange de chaleur avec le fluide caloporteur. Un tel ventilateur est en outre relativement encombrant, à cause notamment des dimensions nécessaires de l’hélice pour obtenir un refroidissement moteur effectif, ce qui rend long et délicat son intégration dans un véhicule automobile. Le but de l’invention est de remédier au moins partiellement à ces inconvénients. À cet effet, l’invention a pour objet un dispositif de ventilation pour module de refroidissement de véhicule automobile, comprenant au moins une première et une deuxième turbomachines tangentielles, chacune des première et deuxième turbomachines tangentielles comprenant un ensemble des pales montées pivotantes autour d’un arbre à une vitesse de rotation, le dispositif étant configuré pour que la vitesse de rotation de la première turbomachine diffère de la vitesse de rotation de la deuxième turbomachine. Ainsi, avantageusement, on met en œuvre deux turbomachines tangentielles, ce qui permet d’obtenir un flux d’air mieux réparti sur un ou plusieurs échangeurs de façon homogène tout en assurant une adaptation à différents besoins de refroidissement. Selon un autre aspect, un moteur d’entrainement des pales de la première turbomachine et un moteur d’entrainement des pales de la deuxième turbomachine, et un moyen de commande associé à chaque moteur, les vitesses de rotation de la première et de la deuxième turbomachine étant pilotées par les moyens de commande de sorte que des débits d’air respectifs fournis par la première turbomachine et la deuxième turbomachine sont identiques. L’invention a également pour objet un module de refroidissement pour véhicule automobile, comprenant un dispositif de ventilation tel que décrit précédemment, et au moins un échangeur thermique. Selon un autre aspect, un rapport des vitesses de rotation de la première turbomachine et de la deuxième turbomachine est égal à une valeur d’une racine carrée d’un rapport de valeurs de perte de charge dans le module de refroidissement au niveau de la première turbomachine et de la deuxième turbomachine. Selon un autre aspect, les turbomachines tangentielles sont disposées de sorte à aspirer un flux d’air à travers ledit au moins un échangeur thermique. Selon un autre aspect, le module comprend au moins un échangeur thermique disposé en regard desdites première et deuxième turbomachines et au moins un échangeur thermique disposé uniquement en regard de l’une desdites première et deuxième turbomachines. Selon un autre aspect, le module comprend deux échangeurs thermiques disposés en regard desdites première et deuxième turbomachines et un échangeur thermique disposé en regard uniquement de l’une desdites première et deuxième turbomachines. Selon un autre aspect, chaque turbomachine tangentielle comporte une portion de guidage d’air et une sortie d’air hors de la turbomachine, lesdites turbomachines étant agencées de sorte que la sortie d’air de la première turbomachine est disposée en regard de la sortie d’air de la deuxième turbomachine. Selon un autre aspect, les vitesses des turbomachines évoluent en temps réel en fonction du besoin de refroidissement. Selon un autre aspect, un capteur de température, par exemple un thermocouple, baigne dans le liquide de refroidissement moteur. Selon un autre aspect, si la température mesurée est supérieure à une valeur seuil, on déclenche les turbomachines, dont les vitesses V1 et V2 respectent l’équation : V1/V2=(ΔP1/ ΔP2) 0.5 . Selon un autre aspect, une fois que la température s’est stabilisée à une valeur plus faible, prédéterminée, on arrête les turbomachines. Selon un autre aspect, le module de refroidissement peut être muni d’un moyen de guidage, préférentiellement disposé en aval dudit au moins un échangeur thermique. Selon un aspect de l’invention, chaque turbomachine comporte une volute comprenant une enveloppe constituée d’une paroi conformée pour loger l’ensemble des pales et guider l’air ayant traversé l’échangeur autour de ladite turbomachine une sortie de l’air hors dudit module. Selon un aspect de l’invention, la paroi présente une forme de spirale tronquée. Selon un autre aspect de l’invention, le dispositif de ventilation peut comprendre un moteur d’entrainement de l’ensemble des pales autour de l’arbre. Selon un aspect de l’invention, le dispositif de ventilation peut également comprendre un moyen de commande du moteur associé à la turbomachine. D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : représente schématiquement la partie avant d’un véhicule automobile, vu de côté ; est une vue en perspective arrière d’un module de refroidissement selon la présente invention pouvant être mis en œuvre dans le véhicule automobile de la ; et est une vue éclatée de côté schématique du module de la . Description de modes de réalisation Dans la suite de la description, les éléments identiques ou de fonction identique portent le même signe de référence. À fin de concision de la présente description, ces éléments ne sont pas décrits en détails dans chaque mode de réalisation. Au contraire, seules les différences entre les variantes de réalisation sont décrites en détails. La illustre de manière schématique la partie avant d’un véhicule automobile 10 à moteur 12. Le véhicule 10 comporte notamment une carrosserie 14 et un pare-chocs 16 portés par un châssis (non représenté) du véhicule automobile 10. La carrosserie 14 définit une baie de refroidissement 18, c'est-à-dire une ouverture à travers la carrosserie 14. La baie de refroidissement 18 peut être unique comme dans l’exemple illustré. Alternativement cependant, la carrosserie 14 peut définir une pluralité de baies de refroidissement. Ici, la baie de refroidissement 18 se trouve en partie basse de la face avant 14a de la carrosserie 14. Dans l’exemple illustré, la baie de refroidissement 18 est située sous le pare-chocs 16. Une grille 20 peut être disposée dans la baie de refroidissement 18 pour éviter que des projectiles puissent traverser la baie de refroidissement 18. Un module de refroidissement 22 est disposé en vis-à-vis de la baie de refroidissement 18. La grille 20 permet notamment de protéger ce module de refroidissement 22. Sur les figures, on a illustré des repères (X, Y, Z). La direction X correspond à une direction, longitudinale, d’avancement du véhicule automobile. La direction Y, transversale, est définie comme étant perpendiculaire à la direction longitudinale X. Plus spécifiquement, les directions longitudinale et transversale X et Y sont peuvent par exemple appartenir sensiblement à un plan sensiblement horizontal. La direction Z correspond quant à elle à une direction verticale. Le module de refroidissement 22 est plus visible sur les figures 2 et 3. Le module de refroidissement 22 comprend un dispositif de ventilation 24 associé à au moins un échangeur thermique 26. Ledit au moins un échangeur thermique assure un échange thermique entre au moins l’air circulant dans le module 22 et un liquide de refroidissement moteur. Comme il ressort mieux de la , le module 22 peut comprendre trois échangeurs thermiques 26, 26’ et 26’’, chacun présentant de préférence une forme parallélépipédique. Sur la , les échangeurs 26, 26’ et 26’’sont juxtaposés le long de la direction X. Les dimensions de l’échangeur 26 dans un plan (X, Z) sont notées P, pour la profondeur, selon la direction X, et H, pour la hauteur, selon la direction Z. Les échangeurs 26’ et 26’’ présentent des dimensions identiques dans le plan (X, Z), notées P’, pour la profondeur, selon la direction X, et H’, pour la hauteur, selon la direction Z. Comme il ressort de la , la hauteur H de l’échangeur 26 est environ égale à la moitié de la hauteur H’ des échangeurs 26’, 26’’, tandis que les profondeurs P et P’ sont sensiblement les mêmes. Les échangeurs thermiques 26, 26’ et 26’’ délimitent une surface S, appelée surface de travail, dont une section est sensiblement rectangulaire dans un plan (Y, Z), et de hauteur H’ correspondant aux échangeurs les plus hauts 26’, 26’’. Comme également illustré, le dispositif de ventilation 24 comprend au moins deux ventilateurs, de préférence tangentiels, ou plus généralement au moins deux turbomachines tangentielles. Sur le mode de réalisation illustré, le module de refroidissement 24 comprend deux turbomachines tangentielles 30-1, 30-2 montées aspirantes, les flux d’air associés étant notés respectivement F1 et F2. Chacune des turbomachines tangentielles 30-1, 30-2 comprend un ensemble 32-1, 32-2 de plusieurs étages de roues à aubes, chaque roue à aubes comportant une pluralité de pales montées rotatives autour d’un arbre 36-1, 36-2 s’étendant le long d’un axe de rotation A 32-1 , A 32-2 . Sur les modes de réalisation illustrés, les arbres 36-1, 36-2 s’étendent parallèlement à l’axe transversal Y. La vitesse de rotation de l’ensemble de pales 32-1 autour de l’arbre 36-1 est notée V1 tandis que la vitesse de rotation de l’ensemble de pales 32-2 autour de l’arbre 36-2 est notée V2. Le dispositif de ventilation 24 est configuré pour que les vitesses V1 et V2 puissent différer l’une de l’autre, comme il sera détaillé ultérieurement. Tel qu’illustré, le module de refroidissement 22 comprend également une volute 38-1, 38-2 associée respectivement à la turbomachine tangentielle 30-1, 30-2. La volute 38-1 de la première turbomachine 30-1 comprend une enveloppe 40-1 constituée d’une paroi 42-1 conformée pour loger l’ensemble des pales 32-1 et guider l’air ayant traversé l’échangeur 26 autour de la première turbomachine 30-1 jusqu’à une première sortie 44-1 de l’air hors du module 22. De manière connue, la paroi 42-1 présente une forme de spirale tronquée. De manière analogue, la volute 38-2 de la deuxième turbomachine 30-2 comprend une enveloppe 40-2 constituée d’une paroi conformée 42-2 pour loger l’ensemble des pales 32-2 et guider l’air ayant traversé l’échangeur 26 autour de la deuxième turbomachine 30-2 jusqu’à une deuxième sortie 44-2 de l’air hors du module 22. De manière connue, la paroi 42-2 présente une forme de spirale tronquée. Sur la , la sortie 44-1 de la première turbomachine 30-1 est disposée en regard de la partie de guidage 42-2 de la deuxième turbomachine 30-2. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à cette configuration. Comme visible sur la , les échangeurs 26’ et 26’’ s’étendent le long de la direction Z de sorte à être disposés en regard des deux turbomachines 26’, 26’’ tandis que l’échangeur 26 s’étend le long de la direction Z uniquement en regard de la deuxième turbomachine 30-2. Avantageusement, le dispositif de ventilation 24 comprend également un moteur d’entrainement (non illustré) de l’ensemble des pales 32-1 autour de l’arbre 36-1 ainsi qu’un moteur d’entrainement (non illustré) de l’ensemble des pales 32-2 autour de l’arbre 36-2. Le dispositif de ventilation 24 comprend également un moyen de commande (non illustré) du moteur associé à la première turbomachine 30-1 et un moyen de commande (non illustré) du moteur associé à la deuxième turbomachine 30-2. Comme déjà indiqué, le dispositif de ventilation 24 est configuré pour que la vitesse de rotation de la première turbomachine V1 diffère de la vitesse de rotation de la deuxième turbomachine V2. Les vitesses V1 et V2 sont préférentiellement réglées de sorte que le débit d’air issu de la première turbomachine 30-1 soit égal au débit d’air issu de la deuxième turbomachine 30-2. On a noté sur la des pertes de charge, notées ΔP1 et ΔP2, relatives au passage de l’air dans le module de refroidissement 24 respectivement au niveau de la première turbomachine 30-1 et de la deuxième turbomachine 30-2. La perte de charge ΔP1 est due aux échangeurs 26’ et 26’’ tandis que la perte de charge ΔP2 est due aux échangeurs 26, 26’ et 26’’. L’égalité des débits d’air conduit à l’équation (1) suivante V1/V2=(ΔP1/ ΔP2) 0.5 . Sur la figure 3, si l’on considère que = , alors . Ainsi, la deuxième turbomachine 30-2 tourne plus vite que la première turbomachine, ce qui garantit le même débit d’air quelle que soit la perte de charge en amont dans le module de refroidissement. Le même débit en haut et en bas évite également toute recirculation des flux d’air de l’une des turbomachines vers l’autre des turbomachines, ce qui permet de ne pas équiper le module 22 de cloisonnement. De préférence, les vitesses V1, V2, évoluent en temps réel en fonction du besoin de refroidissement. Un capteur de température, par exemple un thermocouple, baigne dans le liquide de refroidissement moteur. Si la température mesurée est supérieure à une valeur seuil, on déclenche les turbomachines, dont les vitesses V1 et V2 respectent l’équation (1) ci-avant. Une fois que la température s’est stabilisée à une valeur plus faible, prédéterminée, on arrête les turbomachines 30-1 et 30-2. Ainsi, grâce à l’invention, on assure un besoin de refroidissement adapté à chaque échangeur, sans risquer des recirculations qui perturberaient le fonctionnement du module 22. On constate également sur la que le module de refroidissement 22 peut également être muni d’un moyen de guidage 60 disposé en aval des échangeurs thermiques 26, 26’, 26’’ relativement au sens des flux d’air F1, F2. Sur la , le moyen de guidage 60 peut, par exemple, comporter des volets 62 montés mobiles entre une position de fermeture complète de la surface de travail S et une position d’ouverture de la surface S. Ces volets 62 peuvent être passifs, auquel cas le mouvement entre les positions d’ouverture et de fermeture est dû à la vitesse de l’air traversant le module 22, ou actifs, auquel cas le mouvement entre les positions d’ouverture et de fermeture est commandé par un actionneur. Dans la position de fermeture des volets, ceux-ci permettent de diriger le flux d’air créé vers la turbomachine associée. Au contraire, une position ouverte des volets, atteinte généralement alors que la turbomachine associée est éteinte, permet de diriger au moins une partie du flux d’air créé par exemple par la vitesse du véhicule sur lequel le module de refroidissement 22 est monté, sans passer par la turbomachine associée 30-1, 30-2. On dérive ainsi le flux d’air de la turbomachine. La position d’ouverture est particulièrement avantageuse quand le véhicule roule à grande vitesse, auquel cas il est possible de mettre les turbomachines à l’arrêt. Alternativement, le moyen de guidage 60 est une paroi opaque, fixe. La paroi fixe présente l’avantage d’être simple à mettre en place et peu coûteuse Bien entendu, l’invention n’est pas limitée au mode de réalisation illustré. En particulier, le nombre d’échangeurs et leur positionnement relatif n’est pas limitatif. De même, le nombre de turbomachines et leur positionnement respectif n’est pas limitatif de l’invention. En particulier, on peut prévoir plus de deux turbomachines. Dispositif de ventilation pour module de refroidissement de véhicule automobile, comprenant au moins une première et une deuxième turbomachines tangentielles (30-1, 30-2), chacune des première et deuxième turbomachines tangentielles (30-1, 30-2) comprenant un ensemble des pales montées pivotantes autour d’un arbre (36-1, 36-2) à une vitesse de rotation (V1, V2), le dispositif (24) étant configuré pour que la vitesse de rotation de la première turbomachine (V1) diffère de la vitesse de rotation de la deuxième turbomachine (V2). Dispositif selon la revendication 1, comprenant un moteur d’entrainement des pales (32-1) de la première turbomachine (30-1) et un moteur d’entrainement des pales (32-2) de la deuxième turbomachine (30-2), et un moyen de commande associé à chaque moteur, les vitesses de rotation de la première et de la deuxième turbomachine étant pilotées par les moyens de commande de sorte que des débits d’air respectifs fournis par la première turbomachine (30-1) et la deuxième turbomachine (30-2) sont identiques. Module de refroidissement pour véhicule automobile, comprenant un dispositif de ventilation (24) selon l’une des revendications précédentes, et au moins un échangeur thermique (26, 26’, 26’’). Module selon la revendication précédente, dans lequel un rapport des vitesses de rotation de la première turbomachine et de la deuxième turbomachine (V1/V2) est égal à une valeur d’une racine carrée d’un rapport de valeurs de perte de charge dans le module de refroidissement au niveau de la première turbomachine et de la deuxième turbomachine (ΔP1/ΔP2). Module selon la revendication précédente, dans lequel les turbomachines tangentielles (30-1, 30-2) sont disposées de sorte à aspirer un flux d’air (F1, F2) à travers ledit au moins un échangeur thermique (26, 26’, 26’’). Module selon l’une des revendications 3 à 5, comprenant au moins un échangeur thermique disposé (26’, 26’’) en regard desdites première et deuxième turbomachines (30-1, 30-2) et au moins un échangeur thermique (26) disposé uniquement en regard de l’une desdites première et deuxième turbomachines (30-1, 30-2). Module selon la revendication précédente, comprenant deux échangeurs thermiques (26’, 26’’) disposés en regard desdites première et deuxième turbomachines (30-1, 30-2) et un échangeur thermique (26) disposé en regard uniquement de l’une desdites première et deuxième turbomachines (30-1, 30-2). Module de refroidissement selon la revendication précédente, dans lequel chaque turbomachine tangentielle (30-1, 30-2) comporte une portion de guidage d’air (42-1, 42-2) et une sortie d’air (44-1, 44-2) hors de la turbomachine (30-1, 30-2), lesdites turbomachines (30-1, 30-2) étant agencées de sorte que la sortie d’air (44-1) de la première turbomachine (30-1) est disposée en regard de portion de guidage (42-2) de la deuxième turbomachine (30-2).