Brevet FR3143448A1 — publié le 20240621

Titre : Ecran thermique à fluide de refroidissement interne Ecran thermique pour la protection d’un capteur d’un véhicule automobile, comprenant au moins une paroi destinée à parer un rayonnement thermique et au moins un support de fixation de l’écran thermique, caractérisé en ce que au moins la paroi comprend au moins un canal destiné à être emprunté par un fluide de refroidissement du véhicule automobile. Figure pour l’abrégé : figure 1. Ecran thermique comprenant un passage parcouru par un fluide de refroidissement La présente invention se rapporte au domaine des écrans thermiques pour véhicule automobile qui sont utilisés pour protéger des composant électrique du rayonnement thermique de certains éléments du véhicule. Actuellement, dans les véhicules automobiles équipés de moteur thermique, le nombre de composants est de plus en plus important tandis que la place dans le compartiment du moteur du véhicule est de plus en plus limitée. Cet état de fait est encore plus vrai pour les véhicules à propulsion hybride, car le compartiment moteur, en plus de loger le moteur thermique et une boite de vitesses, reçoit également un moteur électrique en interaction avec cette boîte de vitesses. Les composants et accessoires de ces moteurs sont donc globalement plus rapprochés les uns des autres. Ce moteur thermique utilise différents types de capteurs, parmi lesquels on trouve un capteur de point mort haut qui est habituellement disposé sensiblement à la jonction du moteur thermique et de la boîte de vitesses. Il est connu dans l’art antérieur de protéger ce capteur au moyen d’un écran thermique. Actuellement, l’écran thermique est disposé devant le capteur et se présente sous forme d’une tôle métallique ayant pour rôle de parer la chaleur dégagée par des composants au capteur présents dans le compartiment moteur. Dans un compartiment moteur particulièrement restreint et où le nombre de composants augmente, le capteur de point haut mort, bien que protégé par un écran thermique de l’art antérieur, est soumis à des contraintes thermiques qui sont de nature à fausser sa capacité de détection. En effet, à des températures trop élevées, le fonctionnement du capteur s’en trouve perturbé. L’intégrité des connections électriques avec un faisceau du véhicule est également menacée par la température élevée qui résulte, par exemple, d’une proximité avec un pot catalytique ou avec un système de recirculation des gaz d’échappement. Un tel écran thermique est lui aussi soumis à des contraintes dimensionnelles en raison des composants déjà présents et qui encombrent le compartiment moteur. Il existe ainsi aujourd’hui un besoin d’améliorer les performances de protection de l’écran thermique. La présente invention propose un écran thermique traversé par un canal qui transporte un fluide de refroidissement afin de mieux protéger le capteur de la chaleur diffusée par des composants du moteur thermique, par exemple le système de recirculation des gaz d’échappement, en particulier son échangeur de refroidissement des gaz d’échappement, et/ou le pot catalytique disposés à proximité immédiate du capteur. La présente invention a ainsi pour principal objet un écran thermique pour la protection d’un capteur d’un véhicule automobile, comprenant au moins une paroi destinée à parer un rayonnement thermique et au moins un support de fixation de l’écran thermique, caractérisé en ce qu’au moins la paroi comprend au moins un canal destiné à être emprunté par un fluide de refroidissement du véhicule automobile. L’écran thermique et son canal, ainsi que le capteur, sont des composants d’un groupe motopropulseur du véhicule, ce groupe motopropulseur comprenant d’autres éléments ou composants dégageant de la chaleur lors de leur fonctionnement. L’écran thermique selon l’invention forme ainsi une barrière thermique plus efficace que l’art antérieur car il est en mesure de transférer les calories qu’il capte à un fluide refroidissement au moyen de son canal. Il peut donc sur une première face subir un rayonnement thermique important, en raison de la proximité de composants chauds, tout en limitant le transfert de l’énergie thermique du côté du capteur, puisque celle-ci est cédé au fluide de refroidissement qui circule dans le canal de l’écran thermique selon l’invention. L’écran thermique peut comporter plusieurs parois destinées à bloquer le passage de l’énergie thermique produite par certains composants du groupe motopropulseur, de sorte que cette énergie thermique n’atteint pas la région environnante du capteur, ce qui in fine , préserve le bon fonctionnement de ce dernier. Le canal est tout évidement, conduit ou espace de la paroi qui peut être parcouru par un liquide de refroidissement. La paroi peut comprendre un unique canal ou une pluralité de canaux. Selon une autre caractéristique de l’invention, l’écran thermique comprend au moins une interface d’entrée par laquelle un fluide de refroidissement peut entrer dans le canal et au moins une interface de sortie par laquelle le fluide de refroidissement peut sortir du canal. De telles interfaces sont par exemple des manchons mâles sur lesquels une durite du circuit de refroidissement se positionne. L’interface d’entrée et l’interface de sortie sont avantageusement disposées à deux extrémités opposées de la paroi de l’écran thermique selon l’invention. Selon une autre caractéristique de l’invention, la paroi de l’écran thermique comprend une première portion et une deuxième portion, la deuxième portion s’étendant dans un plan sécant à un plan de la première portion, le canal s’étendant dans la première portion et dans la deuxième portion. La deuxième portion de l’écran thermique s’étend selon un angle sensiblement égal à 90° +/-15° par rapport à la première portion. La protection du capteur est ainsi plus performante puisque l’écran thermique est en mesure d’englober ou d’entourer le capteur, et ainsi parer le rayonnement thermique selon au moins deux directions sécantes. Ceci peut être intéressant quand le capteur est entouré de deux sources de chaleur, par exemple. L’invention couvre également un ensemble qui comprend un capteur d’un moteur thermique d’un véhicule automobile et un écran thermique tel que décrit dans le présent document. Il est ainsi possible que le capteur et l’écran thermique selon l’invention soit liés l’un à l’autre avant montage sur le groupe motopropulseur de sorte à un former un sous-ensemble. L’invention vise aussi un groupe motopropulseur qui comprend au moins un moteur thermique et une boîte de vitesses couplée au moteur thermique, ledit groupe motopropulseur comprenant l’ensemble évoqué ci-dessus. Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, le capteur est un capteur de point mort haut. L’écran thermique est ici affecté à la protection de ce capteur de point mort haut car il s’agit d’un capteur particulièrement sensible au rayonnement thermique et installé en une position particulièrement proche de plusieurs sources de chaleur du groupe motopropulseur. Selon une caractéristique de l’invention, le groupe motopropulseur comprend au moins un pot catalytique et au moins un système de recirculation des gaz d’échappement, l’écran thermique étant disposé entre le capteur et le pot catalytique et/ou le système de recirculation des gaz d’échappement, en particulier entre ce capteur et un échangeur de chaleur du système de recirculation des gaz d’échappement. La proximité entre cet échangeur de chaleur et l’écran thermique selon l’invention est mise à profit pour dériver une partie du liquide de refroidissement vers l’écran thermique selon l’invention. La disposition de l’écran thermique entre le capteur et le pot catalytique et/ou le système de recirculation des gaz d’échappement du moteur thermique permet de parer le rayonnement thermique émis par le pot catalytique et/ou le système de recirculation des gaz d’échappement, lorsqu’ils fonctionnent, afin de réduire l’échauffement du capteur. Selon une autre caractéristique de l’invention, le groupe motopropulseur comprend un circuit de refroidissement d’au moins le moteur thermique, le canal de l’écran thermique faisant partie du circuit de refroidissement. Lorsque le groupe motopropulseur comprend un moteur électrique qui participe à la traction du véhicule, le circuit de refroidissement parcourt également le moteur électrique pour le refroidir. Le circuit de refroidissement canalise un liquide de refroidissement qui extrait des calories du ou des moteurs et qui les transporte dans un échangeur thermique où ces calories sont déchargées dans un autre fluide, par exemple de l’air. Selon une autre caractéristique de l’invention, le circuit de refroidissement comprend au moins une première branche affectée au refroidissement du système de recirculation des gaz d’échappement et une branche de dérivation qui comprend au moins le canal, la première branche et la branche de dérivation étant fluidiquement en parallèle l’une par rapport à l’autre. On comprend ici que le liquide de refroidissement passe simultanément dans la première branche et dans la branche de dérivation. L’échange thermique qui prend place dans l’écran thermique entre la paroi et le liquide de refroidissement est donc distinct de l’échange thermique réalisé au sein du système de recirculation des gaz d’échappement. La branche de dérivation est qualifiée ainsi en ce qu’elle dérive une partie du liquide de refroidissement qui circule dans la première branche pour alimenter le canal de l’écran thermique. Une fois ce canal emprunté, le liquide de refroidissement rejoint la première branche. La branche de dérivation du circuit de refroidissement est raccordée à l’interface d’entrée et à l’interface de sortie de l’écran thermique, tandis que la première branche est raccordée au système de recirculation des gaz d’échappement. On comprend ici que l’écran thermique et le système de recirculation des gaz d’échappement sont deux éléments du groupe motopropulseur stratégiques à refroidir pour préserver le bon fonctionnement de ces composants. D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description d’un mode de réalisation détaillé qui suit, donné à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés, sur lesquels : est une représentation partielle et en perspective d’un groupe motopropulseur d’un véhicule, muni d’un écran thermique selon l’invention ; est une représentation schématique illustrant la disposition de certains composants du groupe motopropulseur 2 de la . Les caractéristiques, variantes et les différentes formes de réalisation de l’invention, telles qu’elles ont été décrites ou telles qu’elles vont être présentées dans la description détaillée qui va suivre, peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes par rapport aux autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolée des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique et/ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur. Pour rappel, l’invention propose un écran thermique 1 destiné à équiper un groupe motopropulseur 2 d’un véhicule automobile et permettant notamment d’assurer une fonction de barrière thermique pour un capteur 4 logé par exemple dans une boîte de vitesses du groupe motopropulseur 2. Cet écran thermique 1 est particulier en ce qu’il comporte un canal 6 configuré pour autoriser la circulation d’un liquide de refroidissement, de sorte à augmenter sa capacité à parer l’énergie thermique afin de limiter la température de l’air qui entoure le capteur 4, et ainsi garantir son bon fonctionnement. La représente une vue partielle du groupe motopropulseur 2 destiné à être intégré à un véhicule automobile, et équipé d’un tel écran thermique 1. Tel que détaillé sur la , le groupe motopropulseur 2 comprend un ensemble de composants, dont une boîte de vitesses 10 disposée sur la partie gauche de la et un moteur thermique 12 disposé sur la partie droite de la . Un capteur 4 est disposé à la jonction de la boîte de vitesses 10 et du moteur thermique 12. Un tel capteur 4 est par exemple un capteur de point mort haut du moteur thermique 12. Par ailleurs, le capteur 4 est situé à proximité d’un écran thermique 1 selon l’invention. Lorsqu’ils sont tous deux associés l’un à l’autre, ils forment un ensemble. La montre un environnement relatif à un capteur de point mort haut, mais il est entendu que l’invention n’est pas limitée à un tel capteur. L’écran thermique améliorée selon l’invention est donc destiné à protéger tout capteur qui peut équiper un moteur thermique. L’écran thermique 1 a pour fonction de protéger le capteur 4 contre la chaleur induite par un système de recirculation des gaz d’échappement 14 et/ou par un pot catalytique 16 (illustré sur la ), également constitutifs du groupe motopropulseur 2. Le système de recirculation des gaz d’échappement 14, le pot catalytique 16, le capteur 14 et l’écran thermique 1 sont disposés à proximité les uns des autres. En ce qui concerne le système de recirculation des gaz d’échappement 14, on note que l’écran thermique 1 est adapté pour parer l’énergie thermique qui est dégagé par un échangeur de chaleur spécifique de ce système de recirculation des gaz d’échappement 14. La température d’un tel échangeur de chaleur est particulièrement élevée car ce composant met en œuvre un échange de chaleur entre les gaz d’échappement en sortie immédiate du moteur thermique et un fluide de refroidissement. L’écran thermique 1 trouve ainsi une application particulière eu égard à cet échangeur de chaleur du système de recirculation des gaz d’échappement 14. Lorsque le moteur thermique 12 est en fonctionnement, le système de recirculation des gaz d’échappement 14 et le pot catalytique 16 dégagent un rayonnement thermique important, responsable d’une hausse de la température dans l’environnement du groupe motopropulseur 2. Pour cette raison, l’écran thermique 1 est précisément disposé entre le capteur 4 et ce système de recirculation des gaz d’échappement 14 et/ou le pot catalytique 16, de sorte à bloquer ce rayonnement thermique. Tel que détaillé sur la , l’écran thermique 1 comprend une ou plusieurs parois 20 configurées pour parer le rayonnement thermique dégagé par le système de recirculation des gaz d’échappement 14 et/ou le pot catalytique 16 lorsque ces deux éléments sont en fonctionnement. Les parois 20 de l’écran thermique 1 comprennent une au moins première portion 22 et une deuxième portion 24. Dans l’exemple illustré ici, la première portion 22 est perpendiculaire à la deuxième portion 24 de sorte à former un écran thermique en L. Une telle conformation est avantageuse en ce qu’elle permet d’entourer le capteur 4 sur au moins deux de ses côtés, de sorte à le protéger au mieux. Bien entendu, la disposition orthogonale des portions n’est pas limitative et celles-ci peuvent être disposées autrement, tant que leurs plans respectifs sont sécants, comme c’est par exemple le cas de la . L’écran thermique 1 comprend également un support de fixation 40 solidaire de la paroi. Ce support de fixation 40 porte la paroi et son canal, et permet de solidariser l’écran thermique au groupe motopropulseur. Au moins une des portions 22, 24, et avantageusement la première portion 22 et la deuxième portion 24, comprend le canal 6 dans lequel circule le liquide de refroidissement 8 représenté par des flèches sur la . Ce faisant, le liquide de refroidissement capte des calories présentes sur la paroi de l’écran thermique 1 selon l’invention, et les évacue hors de la zone où se situe le capteur 4. La première portion 22 comprend une première interface 26 de l’écran thermique 1. La deuxième portion 24 comprend une deuxième interface 28 de l’écran thermique 1. La première interface 26 est la partie par laquelle le liquide de refroidissement 8 entre dans le canal 6. La deuxième interface 28 est la partie par laquelle le liquide de refroidissement 8 sort du canal 6. Ces interfaces 26, 28 peuvent recevoir des conduites 30, 32 dont l’extrémité est enfilée sur l’interface, puis étanchée au moyen d’un collier. Le canal 6 fait partie du circuit de refroidissement 34 du moteur thermique 12. Le circuit de refroidissement 34 comprend une première branche 36 dédiée au refroidissement du système de recirculation des gaz d’échappement 14, notamment de son échangeur de chaleur. Le circuit de refroidissement 34 comprend également une branche de dérivation 38, qui d’un point vue fluidique, est au moins en partie en parallèle à la première branche 36. Selon l’exemple illustré aux figures 1 et 2, la branche de dérivation 38 est rattachée à la première branche 36. On comprend ici que la branche de dérivation 38 prend naissance sur la première branche 36, en amont de l’écran thermique 1, et rejoint celle-ci en aval de ce même écran thermique 1. La branche de dérivation 38 comprend le canal 6 qui traverse l’écran thermique 1, pour le passage du liquide de refroidissement 8 circulant dans le sens des flèches représentées sur la . Le circuit de refroidissement 34, en canalisant le liquide de refroidissement 8, permet ainsi de capter des calories présentes au niveau du système de recirculation des gaz d’échappement 14 ainsi qu’au niveau de l’écran thermique 1 selon l’invention. C’est ainsi qu’on évite que le capteur 4, par exemple un capteur de point mort haut, soit soumis à une température trop élevée, qui soit de nature à fausser la mesure ou la détection de ce capteur 4. L’écran thermique 1 est fixé au carter de la boîte de vitesses 10 par tout moyen de fixation, par exemple à l’aide d’une vis 42 qui solidarise le support de fixation 40 sur la boîte de vitesses. L’invention, telle qu’elle vient d’être décrite, atteint bien le but qu’elle s’était fixée, et permet de proposer un écran thermique qui puisse être optimisé et plus performant par rapport aux écrans thermiques actuellement utilisés pour assurer une fonction de refroidissement permettant de réduire la température de l’environnement d’un capteur intégrant un véhicule, tout en conservant la disposition des éléments annexes à ce capteur. La présente invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici et elle s’étend également à tout moyen et toute configuration équivalente ainsi qu’à toute combinaison techniquement opérante de tels moyens. Ecran thermique (1) pour la protection d’un capteur (4) d’un véhicule automobile, comprenant au moins une paroi (20) destinée à parer un rayonnement thermique et au moins un support de fixation (40) de l’écran thermique (1), caractérisé en ce qu’au moins la paroi (20) comprend au moins un canal (6) destiné à être emprunté par un fluide de refroidissement (8) du véhicule automobile. Ecran thermique (1) selon la revendication 1, comprenant au moins une interface d’entrée (26) par laquelle un fluide de refroidissement (8) peut entrer dans le canal (6) et au moins une interface de sortie (28) par laquelle le fluide de refroidissement (8) peut sortir du canal (6). Ecran thermique (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la paroi (20) comprend une première portion (22) et une deuxième portion (24), la deuxième portion (24) s’étendant dans un plan sécant à un plan de la première portion (22), le canal (6) s’étendant dans la première portion (22) et dans la deuxième portion (24). Ensemble comprenant un capteur (4) d’un moteur thermique (12) d’un véhicule automobile et un écran thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes. Groupe motopropulseur (2) comprenant au moins un moteur thermique (12) et une boîte de vitesses (10) couplée au moteur thermique (12), ledit groupe motopropulseur (2) comprenant un ensemble selon la revendication précédente. Groupe motopropulseur (2) selon la revendication précédente, comprenant au moins un pot catalytique (16) et au moins une système de recirculation des gaz d’échappement (14), caractérisé en ce que l’écran thermique (1) est disposé entre le capteur (4) et le pot catalytique (16) et/ou la système de recirculation des gaz d’échappement (14). Groupe motopropulseur (2) comprenant un circuit de refroidissement (34) d’au moins le moteur thermique (12), le canal (6) de l’écran thermique (1) faisant partie du circuit de refroidissement (34). Groupe motopropulseur (2) selon la revendication précédente, dans lequel le circuit de refroidissement (34) comprend au moins une première branche (36) affectée au refroidissement du système de recirculation des gaz d’échappement (14) et une branche de dérivation (38) qui comprend au moins le canal (6), la première branche (36) et la branche de dérivation (38) étant fluidiquement en parallèles l’une par rapport à l’autre.