Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
DEVICE FOR REGULATING THE CIRCULATION OF A LIQUID COOLANT FOR A HEAT EXCHANGER, PARTICULARLY FOR A MOTOR VEHICLE ENGINE CHARGE AIR COOLER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/001107
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device (11) for regulating the circulation of a liquid coolant (L) for a heat exchanger (3), particularly for a motor vehicle engine charge air cooler, said device comprising a body (17) configured to be attached to said exchanger, said body defining at least one liquid circulation chamber (19), said device further comprising a means (12) of distributing said liquid in the chamber that allows the temperature and/or the flow rate of the liquid coolant in the exchanger to be modified.

Inventors:
FERLAY, Benjamin (11 rue de Limours, Cernay La Ville, F-78720, FR)
GROSJEAN, Denis (11 Résidence du Parc, Meudon, F-92190, FR)
GALLAND, Jean-Pierre (13 C rue du Four à Briques, Les Essarts Le Roi, F-78690, FR)
Application Number:
EP2014/064372
Publication Date:
January 08, 2015
Filing Date:
July 04, 2014
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
VALEO SYSTEMES THERMIQUES (8 rue Louis Lormand - BP 517 - La Verrière, Le Mesnil Saint Denis, F-78321, FR)
International Classes:
F02B29/04
Domestic Patent References:
WO2003069149A12003-08-21
Foreign References:
EP2466089A22012-06-20
US6257211B12001-07-10
DE102006052526A12008-05-08
JP2013079589A2013-05-02
DE102008038756A12010-02-25
Attorney, Agent or Firm:
GEVERS FRANCE (GROUPEMENT 92) et al. (41 avenue de Friedland, Paris, F-75008, FR)
Download PDF:
Claims:
REVENDICATIONS

1 . Dispositif (1 1 ) de régulation de la circulation d'un liquide de refroidissement (L) pour un échangeur de chaleur (3), en particulier refroidisseur d'air de suralimentation de moteur de véhicule automobile, ledit dispositif (1 1 ) comportant un corps (17) configuré pour être assujetti audit échangeur (3), ledit corps (17) définissant au moins une chambre (19) de circulation du liquide, ledit dispositif comprenant en outre un moyen de distribution (12) dudit liquide dans la chambre permettant de moduler la température et/ou le débit du liquide de refroidissement dans l'échangeur.

2. Dispositif (1 1 ) de régulation de la circulation d'un liquide de refroidissement pour échangeur de chaleur selon la revendication 1 , ledit corps (17) comprenant au moins une entrée (21 ) pour ledit liquide dans la chambre, une première et une seconde sorties (23, 25) dudit liquide de la chambre, ladite première sortie (23) étant configurée pour être reliée à l'entrée (13) de l'échangeur, ledit dispositif étant configuré pour permettre au liquide de refroidissement de contourner au moins en partie l'échangeur par la dite seconde sortie (25), ledit moyen de distribution (12) étant configuré pour effectuer une répartition du liquide de refroidissement entre les dites première et seconde sorties (23, 25) de la chambre.

3. Dispositif (1 1 ) de régulation de la circulation d'un liquide de refroidissement pour échangeur de chaleur selon la revendication 2, comportant un conduit de dérivation (27) relié à ladite seconde sortie (25) et configuré pour être relié à la sortie (15) de l'échangeur.

4. Dispositif (1 1 ) de régulation de la circulation d'un liquide de refroidissement pour échangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant un actionneur dudit moyen de distribution (12), lié à une consigne de régulation du débit et/ou de la température dudit liquide dans l'échangeur.

5. Dispositif (1 1 ) de régulation de la circulation d'un liquide de refroidissement pour échangeur de chaleur selon la revendication 4, dans lequel ledit actionneur est à commande électrique et/ou pneumatique. 6. Dispositif (1 1 ) de régulation de la circulation d'un liquide de refroidissement pour échangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant une pompe (9) de circulation du liquide.

7. Dispositif (1 1 ) de régulation de la circulation d'un liquide de refroidissement pour échangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit corps (17) comprend deux entrées (21 , 21 ') de liquides de refroidissement L, L' de températures différentes dans la chambre (19), ledit moyen de distribution (12) étant configuré pour effectuer dans la chambre un mélange desdits liquides L, L' à une température déterminée.

8. Echangeur de chaleur (3) comprenant un dispositif (1 1 ) de régulation de la circulation d'un liquide de refroidissement pour échangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes. 9. Echangeur de chaleur (3) selon la revendication 8, comportant un faisceau d'échange de chaleur (7), ledit faisceau étant configuré pour autoriser une entrée et une sortie dudit liquide de refroidissement d'un même côté dudit faisceau.

10. Echangeur de chaleur (3) selon la revendication 9, dans lequel le dispositif (1 1 ) est configuré pour être relié à l'échangeur (3) au niveau dudit même côté.

1 1 . Echangeur de chaleur (3) selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, comportant au moins deux boîtes (33), l'une d'entrée du liquide dans l'échangeur et l'autre de sortie du liquide de l'échangeur, ledit dispositif (1 1 ) étant configuré pour être disposé entre les dites deux boîtes (33) d'entrée et de sortie de liquide dans l'échangeur.

12. Echangeur de chaleur (3) selon la revendication précédente, dans lequel ledit dispositif (1 1 ) est configuré pour être intégré auxdites boîtes (33).

13. Echangeur de chaleur (3) selon l'une quelconque des revendications 1 1 et 12, comprenant un couvercle configuré pour être assemblé au faisceau au niveau dudit même côté, ledit couvercle définissant lesdites boîtes (33) d'entrée et de sortie de liquide et ladite chambre (19) du dispositif de régulation.

14. Echangeur de chaleur (3) selon l'une quelconque des revendications 8 à 13, dans lequel ledit dispositif de régulation (1 1 ) est double et comporte deux dites chambres (19) aptes à contenir chacune un liquide de refroidissement à température déterminée et l'échangeur (3) est à double étage (40, 40), chacune des chambres (19) étant configurée pour alimenter un des étages (40) de l'échangeur avec un des liquides de refroidissement à température déterminée.

15. Module d'admission d'air (1 ) comprenant un échangeur de chaleur (3) selon l'une quelconque des revendications 8 à 14.

Description:
Dispositif de régulation de la circulation d'un liquide de refroidissement pour un échangeur de chaleur, en particulier refroidisseur d'air de

suralimentation de moteur de véhicule automobile L'invention se rapporte à un dispositif de régulation de la circulation d'un liquide de refroidissement pour un échangeur de chaleur, en particulier refroidisseur d'air de suralimentation de moteur de véhicule et à l'échangeur de chaleur obtenu.

Dans ce domaine, il est connu des échangeurs, dits refroid isseurs d'air de suralimentation, permettant un échange de chaleur entre de l'air de suralimentation, destiné à alimenter le moteur du véhicule, et un liquide de refroidissement. Ils comprennent un faisceau d'échange de chaleur définissant des canaux de circulation alternés pour l'air de suralimentation et pour le liquide de refroidissement. De tels échangeurs présentent l'intérêt de pouvoir être disposés librement sous le capot, notamment à proximité du moteur du véhicule, contrairement aux échangeurs d'air de suralimentation refroidis à l'aide d'un faisceau d'air extérieur qui nécessitent d'être disposés en face avant du véhicule ou à tout le moins à proximité d'une arrivée d'air.

Pour assurer une régulation thermique de l'air de suralimentation, il est aujourd'hui connu de faire passer l'air de suralimentation soit à travers l'échangeur, soit à travers un circuit de contournement. On peut de la sorte modifier la température de l'air envoyé au moteur en fonction de la fraction d'air traversant l'échangeur et de la fraction d'air passant par la voie de contournement. En raison des sections nécessaires à l'écoulement de l'air, ces solutions sont cependant relativement encombrantes.

L'invention a pour but de remédier à cet inconvénient et propose à cette fin un dispositif de régulation de la circulation d'un liquide de refroidissement pour un échangeur de chaleur, en particulier refroidisseur d'air de suralimentation de moteur de véhicule automobile, ledit dispositif comportant un corps configuré pour être assujetti audit échangeur, ledit corps définissant au moins une chambre de circulation du liquide, ledit dispositif comprenant en outre un moyen de distribution dudit liquide dans la chambre permettant de moduler la température et/ou le débit du liquide de refroidissement dans l'échangeur.

En effectuant une régulation à l'aide d'un circuit de liquide de refroidissement, le dispositif de l'invention offre ainsi la possibilité, dans un encombrement réduit, d'assurer une régulation thermique de l'air de suralimentation de l'échangeur. L'intégration dudit dispositif à l'échangeur permet en outre de disposer d'un module prêt à monter. Avantageusement, ledit corps comprend au moins une entrée pour ledit liquide dans la chambre, une première et une seconde sorties dudit liquide de la chambre, ladite première sortie étant configurée pour être reliée à l'entrée de l'échangeur, ledit dispositif étant configuré pour permettre au liquide de refroidissement de contourner au moins en partie l'échangeur par la dite seconde sortie, ledit moyen de distribution étant configuré pour effectuer une répartition du liquide de refroidissement entre les dites première et seconde sorties de la chambre.

Le dispositif permet ainsi de répartir dans ladite chambre le débit du liquide en circulation à l'entrée entre les dites première et seconde sorties de la chambre et par là de réguler le débit du liquide de refroidissement circulant dans l'échangeur, et ainsi, d'ajuster cette circulation aux besoins de refroidissement de l'air de suralimentation pour soit traverser en totalité l'échangeur pour le refroidir, soit traverser en partie l'échangeur pour le refroidir de façon partielle, soit contourner l'échangeur pour ne pas le refroidir. Il permet en outre de faire fonctionner la pompe de circulation du liquide à son régime nominal et donc en fatigue minimale.

D'autres caractéristiques de l'invention qui pourront être prises ensemble ou séparément sont indiquées ci-après :

-ledit dispositif de régulation comporte un conduit de dérivation relié à ladite seconde sortie et configuré pour être relié à la sortie de l'échangeur,

-ledit dispositif de régulation comporte une pompe de circulation du liquide, et ce faisant, permet de piloter la circulation du liquide de refroidissement dans l'échangeur au plus près de celui ci, dans une régulation fine, -ledit moyen de distribution dudit liquide est apte à être actionné par un actionneur lié à une consigne de régulation du débit et/ou de la température dudit liquide dans l'échangeur, fonction notamment du besoin de refroidissement de l'échangeur.

- ledit dispositif et/ou le moyen de distribution loge ledit actionneur et comporte des moyens de liaison cinématique entre l'actionneur et le moyen de distribution, -ledit actionneur est à commande électrique et/ou pneumatique,

-ledit actionneur est rotatif,

-ledit moyen de distribution est une vanne, en particulier une vanne de type rotative,

-ladite vanne comporte un boisseau permettant ladite répartition du liquide de refroidissement entre les dites première et seconde sorties de chambre,

-ledit corps comprend deux entrées de liquides de refroidissement de températures différentes dans la chambre, par exemple une entrée d'un liquide d'un circuit basse température et une entrée d'un liquide d'un circuit haute température, ledit moyen de distribution étant configuré pour effectuer dans la chambre un mélange desdits liquides à une température déterminée, par exemple en asservissement à un capteur de température du liquide dans la chambre, ce qui permet une régulation de l'échange de chaleur dans l'échangeur suivant la température du liquide de refroidissement.

-ledit corps est configuré pour être relié, notamment mécaniquement, à l'échangeur, par exemple à une paroi d'un carter ou d'un couvercle ou d'un faisceau de l'échangeur,

- ledit corps est en une seule pièce, par exemple issu de moulage, en particulier en matière plastique.

L'invention concerne aussi un échangeur de chaleur comprenant un dispositif de régulation tel que décrit plus haut.

Selon différentes caractéristiques qui pourront être prises ensemble ou séparément :

-ledit échangeur comporte un faisceau d'échange de chaleur, ledit faisceau étant configuré pour autoriser une entrée et une sortie dudit liquide de refroidissement d'un même côté dudit faisceau, - le dispositif de régulation est configuré pour être relié à l'échangeur au niveau dudit même côté,

- ledit échangeur comporte au moins deux boîtes, l'une d'entrée du liquide dans l'échangeur et l'autre de sortie du liquide de l'échangeur, ledit dispositif de régulation étant configuré pour être disposé entre les dites deux boîtes d'entrée et de sortie de liquide dans l'échangeur,

- ledit dispositif de régulation est configuré pour être intégré auxdites boîtes, -l'échangeur comprend un couvercle configuré pour être assemblé au faisceau au niveau dudit même côté, ledit couvercle définissant lesdites boîtes d'entrée et de sortie de liquide et ledit corps, en particulier ladite chambre du dispositif de régulation,

L'invention concerne encore un module d'admission d'air pour moteur de véhicule comprenant un échangeur de chaleur tel que décrit ci dessus.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre illustratif en référence aux figures annexées. Sur ces figures :

- la figure 1 est une vue schématique illustrant un module d'admission d'air pour moteur de véhicule selon l'art antérieur ;

- la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 d'un module d'admission d'air conforme à l'invention ;

- la figure 3 est une vue analogue à la figure 1 d'un module d'admission d'air conforme à l'invention et présentant une pompe de circulation du liquide de refroidissement comprise dans le module;

- la figure 4 est une vue analogue à la figure 1 d'un module d'admission d'air conforme à l'invention et présentant un échangeur à double étage et un dispositif de régulation double;

- les figures 5 et 6 illustrent en perspective un module d'admission d'air conforme à l'invention, respectivement selon une vue externe et une vue dans laquelle les couvercles de boîtes de liquide de l'échangeur sont illustrés en transparence;

- la figure 7 illustre de façon schématique un dispositif de régulation double, et - la figure 8 est un schéma d'un dispositif de régulation à deux entrées de liquide de refroidissement à températures différentes.

Il est illustré à la figure 1 un module d'admission d'air 1 pour moteur de véhicule selon l'art antérieur, comprenant un échangeur 3 de chaleur formant refroidisseur d'air de suralimentation A du moteur. Ce module 1 est ici destiné à être intégré au moteur pour l'alimenter directement, en étant rapporté sur une culasse du moteur, non représenté, de sorte à distribuer l'air refroidi A vers des pipes d'admission de la culasse par un collecteur d'admission 4 fixé à l'échangeur.

L'échangeur 3 reçoit de l'air comprimé a, chaud, par exemple depuis un turbo compresseur, qui entre ici dans l'échangeur par un collecteur d'entrée d'air 5 dudit échangeur. Cet air est refroidi lors de son passage dans l'échangeur 3 et ressort dudit échangeur au niveau dudit collecteur d'admission 4. L'échange de chaleur a lieu entre l'air et un liquide de refroidissement L circulant dans l'échangeur. Plus précisément, ce refroidissement de l'air est réalisé par un faisceau d'échange de chaleur 7 de l'échangeur, constitué d'un empilement de plaques 8 déterminant entre elles des canaux de circulation alternés pour l'air de suralimentation et pour le liquide de refroidissement. Le liquide de refroidissement L est mis en circulation dans l'échangeur, plus précisément son faisceau, au moyen d'une pompe 9 actionnée à distance de l'échangeur 3 comme on le voit sur la figure.

Un module d'admission 1 de moteur conforme à l'invention est représenté à la figure 2. L'échangeur 3 est analogue à celui de la figure 1 .

Selon l'invention, tel qu'illustré à la figure 2, on dispose sur le chemin de circulation du liquide de refroidissement L un dispositif de régulation 1 1 de la circulation du liquide de refroidissement L dans l'échangeur de chaleur 3. Ce dispositif 1 1 est monté sur l'échangeur 3, lequel est pourvu ici comme on le voit aussi aux figures 5 et 6 d'une entrée 13 et d'une sortie 15 dudit liquide de refroidissement L d'un même côté de l'échangeur. Ledit dispositif comporte un corps 17 configuré pour être assujetti audit échangeur, ledit corps définissant au moins une chambre 19 de circulation du liquide. Ledit dispositif comprend en outre un moyen de distribution 12 dudit liquide dans la chambre permettant de moduler la température et/ou le débit du liquide de refroidissement dans l'échangeur. On peut de la sorte assurer une régulation thermique de l'air de suralimentation par le liquide de refroidissement, et ceci à l'aide d'un dispositif intégré à l'échangeur.

Ledit corps 17 comporte ici une entrée 21 pour ledit liquide dans la chambre 19, une première sortie 23 et une seconde sortie 25 dudit liquide de la chambre. Ladite première sortie 23 est reliée à l'entrée 13 de l'échangeur, tandis que le dispositif est configuré pour permettre au liquide de refroidissement de contourner au moins en partie l'échangeur par la dite seconde sortie 25, par exemple par un conduit de dérivation 27 du dispositif relié à la seconde sortie 25 et à la sortie 15 de l'échangeur. Le moyen de distribution 12 est configuré ici pour effectuer une répartition dudit liquide dans la chambre, par un moyen de répartition 29, entre les dites première et seconde sorties 23, 25 de la chambre, en sorte de répartir le liquide entre l'entrée 21 de l'échangeur et le conduit de dérivation 27.

Ainsi, la pompe 9 de circulation du liquide, disposée à distance ou non du dispositif 1 1 , peut fonctionner à son régime nominal, tandis que le dispositif permet de réguler le débit du liquide de refroidissement L circulant dans l'échangeur 3, au plus près de ce dernier dans une régulation fine, pour ajuster cette circulation, selon le sens des flèches, aux besoins de refroidissement de l'air de suralimentation A pour soit traverser en totalité l'échangeur pour le refroidir, soit traverser en partie l'échangeur pour le refroidir de façon partielle, soit contourner l'échangeur pour ne pas le refroidir. Cette régulation est avantageusement pilotée en correspondance du besoin de refroidissement de l'air de suralimentation du moteur A.

Ledit moyen de distribution comprend en particulier une vanne 12, ici une vanne trois voies, comportant la chambre 19 et ledit moyen de répartition 29 dudit liquide, disposé dans la chambre 19. Ce moyen de répartition 29 est, par exemple, un boisseau actionné de manière rotative dans ladite chambre de vanne pour répartir le liquide de refroidissement L entre lesdites première et seconde sorties de la chambre 23, 25. Cette répartition du liquide est asservie à une consigne de régulation du débit dudit liquide, éventuellement de la température du liquide dans l'échangeur, par exemple délivrée par un dispositif calculateur du véhicule.

Ledit dispositif pourra comprendre un actionneur dudit moyen de distribution, par exemple prévu dans un logement dudit corps, parallèle à ladite chambre 19. La commande de l'actionneur est notamment électrique et/ou pneumatique. Elle pourra être pilotée par ledit dispositif calculateur du véhicule, en lien avec les besoins du moteur. Ladite vanne 12 est ici de type rotative. Elle est actionnée via son moyen de répartition 29 par l'actionneur qui pourra également être rotatif, notamment par l'intermédiaire d'une pignonerie faisant liaison cinématique, ce qui confère à la vanne une structure compacte, facile à intégrer au dispositif de régulation. Le dispositif de régulation 1 1 , à savoir comprenant ici la vanne 12 et le conduit

27 est avantageusement en une seule pièce, par exemple issu de moulage en matière plastique, comme cela apparaît à la figure 5.

Comme déjà évoqué, ledit échangeur 3 comporte ici une entrée 13 et une sortie 15 dudit liquide de refroidissement d'un même côté dudit faisceau 7, ledit dispositif 1 1 étant configuré pour être relié à l'échangeur 3 au niveau dudit même côté. Plus précisément, l'échangeur comporte, ainsi que précité, un faisceau échangeur de chaleur 7 pourvu de lames 30 de circulation dudit liquide et au moins une colonne 31 d'entrée dudit liquide en communication avec lesdites lames, comme on le voit à la figure 6. La vanne 12 peut être disposée, au moins par la chambre 19, dans ladite colonne d'entrée du liquide 31 ou être attenante à celle-ci.

Ledit échangeur étant plus précisément dans l'exemple du type à arrivées latérales, il comprend deux boîtes 33 de liquide d'un même côté du faisceau, ces boîtes de liquide logeant pour l'une ladite colonne 31 d'entrée du liquide dans le faisceau et pour l'autre une colonne de sortie 35 du liquide du faisceau. Ladite vanne et/ou le dispositif est alors configuré pour être disposé entre les dites deux colonnes 31 , 35 de liquide dans l'échangeur et/ou entre lesdites boîtes 33 de liquide, voire intégré auxdites boîtes 33.

Plus particulièrement, l'échangeur pourra comprendre un couvercle configuré pour être assemblé au faisceau 7 au niveau dudit même côté, ledit couvercle définissant lesdites boîtes d'entrée et de sortie de liquide 33 et ledit corps, notamment ladite chambre 19 pour le moyen de distribution et/ou ledit logement pour l'actionneur. Le couvercle est relié à l'échangeur, par exemple au faisceau 7 de l'échangeur comme ici, à son pourtour, par exemple par soudure, brasage, sertissage ou autre, ou à une paroi d'un carter ou d'un couvercle de l'échangeur (non représenté). Eventuellement, un capot 36 peut être monté, vissé, sur ledit corps 17 comme représenté, ce qui permet l'accès au moyen de répartition 29.

Comme indiqué ci-dessus, le conduit 27 (figure 6) permet au liquide de refroidissement de contourner au moins en partie l'échangeur 3 pour l'amener de la seconde sortie 25 à la sortie 15 de l'échangeur. Ledit conduit 27 est disposé à la partie supérieure de la chambre 19 et est relié à un conduit 37 de sortie de l'échangeur. Le conduit 27 pourra encore être relié à ladite boîte de sortie 33 du liquide.

Il est à noter que ladite vanne est de préférence de type à sécurité positive ou « fail safe ». Autrement dit, elle est avantageusement configurée pour laisser passer le liquide de refroidissement dans l'échangeur en cas de défaut de fonctionnement.

Selon la variante de réalisation de la figure 3, le dispositif comporte une pompe 9 de mise en circulation du ou des liquides de refroidissement, laquelle est montée ici intégrée audit dispositif de régulation 1 1 , par exemple montée solidaire du dispositif de régulation. Dans ce cas, le dispositif de régulation permet une modulation de débit du liquide de refroidissement dans l'échangeur, avec un temps de réponse réduit relativement à l'entraînement de la pompe. Selon la variante de réalisation du dispositif de régulation 1 1 de la figure 8, la chambre 19 comporte deux entrées 21 , 21 ' de liquide de refroidissement de températures différentes, par exemple une entrée 21 d'un liquide L d'un circuit basse température et une entrée 21 ' d'un liquide d'un circuit haute température L'. Le moyen de distribution 12 comprend alors un moyen de répartition 29' de l'entrée 21 , 21 ' de chacun desdits liquides dans la chambre 19, ceci outre ledit moyen de répartition du liquide 29 dans la chambre entre la première et la seconde sortie 23, 25 de la chambre. Il pourra aussi comprendre un capteur de température 39 du liquide dans la chambre, en sorte de produire dans la chambre un mélange desdits liquides L, L' à une température déterminée, ce qui permet une régulation additionnelle de l'échangeur suivant la température du liquide de refroidissement.

Selon la variante de réalisation illustrée aux figures 4 et 7, le dispositif de régulation 1 1 est double et comporte deux chambres 19, telles que décrites précédemment, contenant chacune un liquide de refroidissement à température déterminée issu du mélange de deux liquides L et L', respectivement d'un circuit basse température et d'un circuit haute température. L'échangeur pourra être à double étage 40, chacune des chambres étant configurée pour alimenter un des étages 40 de l'échangeur avec un des liquides de refroidissement à température déterminée.

L'invention apporte ainsi une possibilité de réguler de façon précise et rapide un échangeur de chaleur, en particulier refroidisseur d'air de suralimentation de moteur de véhicule, dans un réglage fin du débit et éventuellement de la température du liquide de refroidissement en circulation dans l'échangeur.