L'invention se rapporte au domaine des moteurs thermiques à turbocompresseur, en particulier pour véhicules automobiles.

Elle concerne plus particulièrement un circuit d'air d'admission pour un moteur thermique doté d'un turbocompresseur, du type comprenant un conduit d'air reliant le turbocompresseur à l'admission du moteur et un refroidisseur monté sur le conduit d'air pour refroidir l'air de suralimentation envoyé à l'admission du moteur.

Les moteurs thermiques utilisés sur les véhicules automobiles, et en particulier les moteurs diesels, sont le plus souvent équipés d'un turbocompresseur pour améliorer les performances du moteur.

Le turbocompresseur, entraîné par les gaz d'échappement du moteur, produit de l'air sous pression, encore appelé "air de suralimentation", qui est envoyé à l'admission du moteur. Ainsi, un moteur thermique à turbocompresseur est alimenté par de l'air sous pression, à la différence du moteur thermique classique qui est alimenté par de l'air à pression atmosphérique.

Cependant, comme l'air issu du turbocompresseur se trouve à une température élevée, il est nécessaire de le refroidir avant de l'envoyer vers l'admission du moteur, pour que ce dernier puisse fonctionner dans des conditions optimales.

C'est la raison pour laquelle on utilise un refroidisseur d'air de suralimentation (en abrégé RAS) qui est placé en sortie du turbocompresseur pour abaisser la température de l'air de suralimentation, ce qui permet notamment d'augmenter la masse volumique de l'air et de fournir plus d'air au moteur pour un volume d'air donné.

Il est connu pour cela d'utiliser un refroidisseur qui refroidit l'air de suralimentation par échange thermique avec un flux de liquide, par exemple de l'eau. De façon classique, un tel échangeur comprend une boîte à fluide d'entrée, un corps d'échange thermique et une boîte à fluide de sortie.

Il est connu qu'un tel refroidisseur d'air de suralimentation est implanté sur le moteur afin d'occuper un volume réduit sous le capot moteur. Toutefois, étant donnée la faible hauteur sous le capot, cette position nécessite un refroidisseur de faible hauteur, mais de grandes dimensions pour assurer un échange thermique performant .

Ceci implique de grandes plaques ou de longs tubes formant le corps d'échange de chaleur, ce qui pose des problèmes de fabrication. De plus, un échangeur de grandes dimensions implique de fortes pertes de charge, notamment quand le passage de l'air se fait dans le sens de la plus grande dimension du refroidisseur d'air de suralimentation.

Une solution est de réduire la dimension de ce refroidisseur, mais cela se fait bien entendu au détriment des performances de ce dernier.

L'invention a notamment pour but de surmonter cet inconvénient.

Elle vise en particulier à optimiser les dimensions du corps d'échange de chaleur afin de résoudre les problèmes de fabrication et de garantir les performances du refroidisseur d'air de suralimentation, en évitant de fortes pertes de charge.

L'invention propose à cet effet un refroidisseur d'air de suralimentation envoyé à l'admission d'un moteur thermique, ledit refroidisseur pouvant avoir des dimensions pour être implanté sur le moteur.

Selon une caractéristique principale, ledit refroidisseur d'air de suralimentation comprend un premier et un deuxième corps d'échange de chaleur reliés entre-eux par une boîte à fluide centrale située entre les deux corps d'échange de chaleur, le premier corps d'échange de chaleur, respectivement le deuxième corps d'échange de chaleur, débouchant latéralement et en vis à vis de la boîte à fluide centrale dans une première boîte à fluide latérale, respectivement dans une deuxième boîte à fluide latérale.

Alors qu'un refroidisseur d'air de suralimentation classique comprend un seul corps d'échange de chaleur, l'invention propose un refroidisseur de chaleur qui, avec les mêmes dimensions classiques, comprend deux corps d'échange de chaleur dans lesquelles le flux d'air de suralimentation à refroidir est partagé. Ces derniers permettent de réduire ainsi au moins de moitié la dimension des plaques ou des tubes de chaque corps d'échange de chaleur et réduire ainsi les pertes de charge dans chaque corps d'échange de chaleur.

De manière préférentielle, les boîtes à fluides latérales sont moulées en plastiques, en particulier de type polyamide 6.6 (PA6.6), et les deux corps d'échange de chaleur comprennent une enveloppe commune en alliage d'aluminium formant la boîte à fluide centrale. Ainsi, l'utilisation de plastique par rapport à l'utilisation d'un alliage métallique par exemple d'un alliage d'aluminium pour la fabrication des boîtes à fluide latérales permet non seulement de diminuer le coût mais aussi de facilité la fabrication de formes plus compliquées des boîtes à fluide latérales. L'utilisation de plastique est subordonnée à la température de l'air circulant dans les boîtes à fluide latérales. Selon une réalisation possible, la boîte à fluide centrale comprend un canal d'entrée de l'air de suralimentation débouchant de part et d'autre sur sa longueur dans les deux corps d'échange de chaleur. Chaque boîte à fluide latérale est une boîte de sortie de l'air de suralimentation ayant traversé le corps d'échange de chaleur correspondant, chaque boîte à fluide latérale débouchant sur un plénum d'admission d'air (encore appelé chambre d'admission d'air) que comporte le moteur.

En option dans cette réalisation, la boîte à fluide centrale comprend une tubulure d'entrée d'air de suralimentation et une ouverture de sortie munie d'une vanne ayant un organe mobile déplaçable entre une position de déviation de l'air de suralimentation dans le plénum d'admission d'air du moteur, en laquelle l'air est apte à circuler depuis la tubulure d'entrée vers l'ouverture de sortie sans traverser les corps d'échange de chaleur, et une position de fermeture, en laquelle l'air est apte à circuler depuis la tubulure d'entrée jusqu'aux boîtes à fluide latérales en traversant les corps d'échange de chaleur.

Cette option permet notamment de choisir de refroidir ou non soit la totalité de l'air de suralimentation, soit une partie de l'air de suralimentation, notamment dans un moteur dit "en ligne", c'est-à-dire que les cylindres du moteur sont en ligne ainsi que les tubulures d'admission de l'air dans le moteur comprises dans le plénum d'admission d'air de suralimentation.

Selon une autre option, la boîte à fluide centrale comprend deux entrées d'air de suralimentation et une cloison longitudinale définissant deux canaux parallèles d'entrée de l'air de suralimentation, chaque canal débouchant sur sa longueur dans un des deux corps d'échange de chaleur. Cette autre option est intéressante dans le cas d'un moteur dit en V a double-turbo, c'est-à-dire que les cylindres du moteur sont disposées en forme de V ainsi que les tubulures d'admission de l'air dans le moteur et que le moteur comporte deux circuits d'air séparés.

Selon une autre réalisation possible, chaque boîte à fluide latérale est une boîte d'entrée de l'air de suralimentation débouchant dans le corps d'échange de chaleur correspondant, la boîte à fluide centrale est une boîte de sortie de l'air de suralimentation ayant traversé les corps d'échange de chaleur, la boîte à fluide centrale débouchant sur un plénum d'admission d'air que comporte le moteur.

En option, les deux corps d'échange de chaleur sont conformés en forme de V, reliés entre-eux par la boîte à fluide centrale.

Cette option est intéressante dans le cas d'un moteur dit en V puisqu'elle permet non seulement de s'adapter a la forme en V du moteur mais aussi d'augmenter la surface d'échange des corps d'échange de chaleur : les boîtes a fluide latérales étant fixées au plénum d'admission d'air du moteur, seule la position de la boîte a fluide centrale peut varier en hauteur de manicre a augmenter ou diminuer la surface des corps d'échange de chaleur.

Selon une autre option, les deux corps d'échange de chaleur sont dans un même plan, reliés entre-eux par la boîte à fluide centrale.

Dans le sens où il est utilisé ici, le terme "admission" désigne de façon générale le collecteur d'admission qui reçoit l'air de suralimentation et qui le dirige vers les cylindres du moteur.

Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels : - la Figure 1 montre un circuit d'admission d'air connu de l'art antérieur où l'air de suralimentation prérefroidi est envoyé directement à l'admission du moteur ;

- la Figure 2 est une vue de dessus du refroidisseur à air de suralimentation intégré au plénum d'admission d'un moteur en ligne selon une première réalisation de l'invention,- - la Figure 3 et la Figure 4 sont respectivement une vue en coupe transversale A-A et une vue en coupe longitudinale B-B du refroidisseur à air de suralimentation de la figure 2;

- la Figure 5 est une vue de dessus du refroidisseur à air de suralimentation propre à être intégré au plénum d'admission d'un moteur en V selon une deuxième réalisation de l'invention;

- la Figure 6 et la Figure 7 sont respectivement une vue en coupe longitudinale C-C de la Figure 5 selon une première option et une vue en coupe longitudinale C-C de la Figure 5 selon une deuxième option;

- la figure 8 est une vue de dessus du refroidisseur à air de suralimentation intégré au plénum d'admission d'un moteur en V selon une troisième réalisation de l'invention,-

- la Figure 9 est une vue en coupe longitudinale D-D de la Figure 8.

On se réfère d'abord à la Figure 1 qui représente un moteur thermique 40, en particulier un moteur diesel, destiné à un véhicule automobile, en particulier à un véhicule de tourisme.

Le moteur 40 comprend un collecteur d'admission 42 (appelé par la suite "admission" pour simplifier) et un collecteur d'échappement 44 (appelé par la suite "échappement" pour simplifier) . Le moteur 40 est alimenté par un circuit d'air d'admission comprenant un conduit d'air 46 reliant un turbocompresseur 48 à l'admission 42 du moteur. Le turbocompresseur 48 est entraîné par les gaz d'échappement du moteur venant du collecteur d'échappement 44 par le conduit 76 et est alimenté par de l'air extérieur. Il produit un flux d'air sous pression, appelé "air de suralimentation", qui est envoyé à l'admission 42 du moteur. Le conduit d'air 46 alimente un refroidisseur 2 d'air de suralimentation (appelé "RAS" en abrégé) qui est implanté sur le moteur 40. Ce refroidisseur a pour fonction de refroidir l'air de suralimentation par échange thermique avec le liquide d'un circuit de refroidissement secondaire (non représenté) . Il s'agit donc d'un échangeur de chaleur du type air/eau.

Le refroidisseur 2 est implanté sur le moteur 40, ce qui permet de le relier directement au plénum d'admission d'air (encore appelé chambre d'admission d'air) .

Toutefois, cette implantation sous le capot du véhicule implique une faible hauteur du refroidisseur 2 et donc, pour garantir de bonnes performances, un corps de chaleur de grandes dimensions avec des plaques de grandes dimensions ou des tubes de grandes longueurs. Ces grandes dimensions impliquent certains problèmes comme des problèmes de fabrication ou des problèmes de fortes pertes de charge du refroidisseur d'air. La figure 2 illustre un refroidisseur d'air de suralimentation 2 selon une première réalisation de l'invention. Ce refroidisseur d'air de suralimentation 2 comprend deux corps d'échange de chaleur 10 et 13 reliés entre eux par une boîte à fluide centrale 6 et débouchant latéralement chacun dans une boîte à fluide latérale 8,respectivement 9 placée en vis à vis de la boîte à fluide centrale. L'air de suralimentation devant être refroidi par ce refroidisseur 2 entre selon la flèche F5 par une tubulure d'entrée 16 dans la boîte à fluide centrale 6. Les corps d'échange de chaleur et la boîte à fluide centrale sont réunis dans une enveloppe en alliage métallique, par exemple en alliage d'aluminium. La boîte à fluide centrale 6 est définie par un espace entre les deux corps d'échange de chaleur délimité par cette enveloppe et débouchant de part et d'autre sur sa longueur dans les canaux des corps d'échange de chaleur. Cet espace est aussi appelé un canal d'entrée. Une fois entré dans la boîte à fluide centrale, l'air de suralimentation est dirigé d'un côté selon la flèche Fl dans les canaux du premier corps d'échange de chaleur 10 et de l'autre côté selon la flèche F2 dans les canaux du deuxième corps d'échange de chaleur.

Après avoir traversé dans des directions opposées d'une part les canaux du corps d'échange de chaleur 10 et d'autre part les canaux du corps d'échange de chaleur 13, l'air de suralimentation débouche d'un côté dans la boîte à fluide latérale 8 et de l'autre côté dans la boîte à fluide latérale 9.

Les boîtes à fluide latérales 8 et 9 étant reliées au plénum d'admission d'air 4 d'un moteur en ligne, l'air de suralimentation circule depuis les boîtes à fluide latérales 8 et 9 dans le plénum d'admission d'air 4 selon les flèches F3 et F4 avant d'être envoyé dans les tubulures d'admission d'air 18 des cylindres du moteur en ligne. Selon la figure 2, le plénum d'admission d'air 4 d'un moteur en ligne est composé d'un tube placé à l'horizontal, débouchant sur les tubulures d'admission d'air 18 placées sur sa longueur et replié dans le plan horizontal à ses extrémités pour recevoir chacune l'extrémité d'une des boîtes à fluide latérale. Ainsi, le refroidisseur 2 est placé horizontalement sous le capot et est relié au plénum d'admission d'air 4 du moteur en ligne dans le plan horizontal définit par le plan de la figure 2.

Selon une option possible de l'invention, la boîte à fluide centrale 6 comprend une vanne de dépression d'air 20 dans la tubulure d'entrée d'air de suralimentation 16 afin de créer, lors de la fermeture de cette vanne, une dépression d'air dans la chambre d'admission d'air du moteur pour permettre aux gaz d'échappement de pénétrer dans cette chambre d'admission d'air. Ceci peut être utile pour brûler à nouveau les gaz d'échappement dans les cylindres du moteur et réduire l'émission de gaz nocifs. Il est également possible de prévoir une vanne 15 de déviation débouchant dans le plénum d'admission d'air 4. Cette vanne 15 comprend un organe mobile déplaçable entre une position de déviation correspondant à une position d'ouverture dans laquelle l'air de suralimentation entrant par la tubulure d'entrée 16 du refroidisseur d'air de suralimentation circule jusque dans le plénum d'admission d'air 4 en passant par la vanne de déviation ouverte 15 et sans traverser les deux corps d'échange de chaleur 10 et 13 et une position de fermeture dans laquelle l'air entrant dans le refroidisseur d'air de suralimentation circule dans la boîte à fluide centrale, puis traverse les deux corps d'échange de chaleur 10 et 13 avant d'atteindre le plénum d'admission d'air 4 après la traversée des boîtes à fluide latérales 8 et 9.

Cette vanne 15 peut être actionnée par un micromoteur piloté par un circuit de commande tenant compte des paramètres de fonctionnement du moteur. Ainsi, grâce à cette vanne 15 de déviation, la température de l'air de suralimentation à l'admission dans le moteur peut être régulée. Dans certains cas, par exemple lorsqu'il fait très froid, l'air de suralimentation n'a pas besoin d'être refroidi. Dans ces cas, la vanne 15 est complètement ouverte. Chaque corps d'échange de chaleur 10 et 13 est formé de canaux parallèles entre-eux 11 et s' étendant de la boîte à fluide centrale vers les boîtes à fluide latérales 8 et 9. Dans ces canaux parallèles circule l'air de suralimentation depuis la boîte à fluide centrale vers les boîtes à fluide latérales 8 et 9. Ces canaux 11 sont, de manière connue, formés d'une part par des plaques droites parallèles entre-elles et à l'enveloppe du refroidisseur et s'étendant de la boîte à fluide centrale vers les boîtes à fluide latérales 8 et 9, et d'autre part par des ailettes ondulées positionnées entre les plaques droites et fixées à celles-ci par brasage, chaque ondulation formant un canal 11 d'air de suralimentation. Chaque plaque droite définit des passages dans lesquels circule un fluide de refroidissement, par exemple de l'eau de refroidissement, ces passages pouvant être perpendiculaires aux canaux 11.

Les canaux 11 dans lesquels circule l'air de suralimentation peuvent être également définis par des ailettes parallèles entre-elles et reliées perpendiculairement à des tubes parallèles entre-eux formant un faisceau de tubes dans lesquels circule le liquide de refroidissement. Ces exemples de réalisation de canaux ne sont pas limitatifs.

Les références 12 et 14 définissent respectivement l'entrée selon la flèche F6 du fluide de refroidissement dans le refroidisseur d'air de suralimentation 2, et la tubulure de sortie du fluide de refroidissement selon la flèche F7. Le circuit du fluide de refroidissement du refroidisseur d'air de suralimentation permet de baigner les canaux 11 de circulation de l'air de suralimentation. Dans cette réalisation de l'invention, les boîtes à fluide latérales 8 et 9 sont avantageusement moulées en plastique, par exemple en polyamide de type 6 PA 6.6 qui est un plastique peu coûteux. Cette réalisation en plastique des boîtes à fluide latérales 8 et 9 est possible dans la mesure où l'air de suralimentation, après passage dans les corps d'échange de chaleur 10 et 13, est à une température inférieure à la température maximale supportée par le plastique utilisé pour réaliser les boîtes à fluide latérales 8 et 9. A titre d'exemple, cette température maximale est de l'ordre de 2000C environ.

L'utilisation du plastique permet la réalisation de formes moulées complexes pour les boîtes à fluide latérales 8 et 9.

La figure 4 présente le refroidisseur d'air de suralimentation 2 en coupe longitudinale B-B. Dans cette réalisation de l'invention, les deux corps d'échange de chaleur 10 et 13 sont dans un même plan qui est le plan horizontal lorsque le refroidisseur est placé sur le moteur. Le corps d'échange de chaleur 10, la boîte à fluide centrale 6 et le corps d'échange de chaleur 13 sont entourés d'une même enveloppe de métal, par exemple en alliage d'aluminium selon les températures d'entrée de l'air de suralimentation. Dans l'exemple des figures 2, 3, 4, un même circuit de fluide de refroidissement baigne les deux corps d'échange de chaleur 10 et 13. Il est possible de prévoir un circuit de refroidissement différent pour chaque corps d'échange de chaleur.

Les figures 5, 6 et 7 présentent un deuxième mode de réalisation de l'invention.

Les éléments identiques à ceux des figures 2 à 4 ont été désignés par les mêmes références numériques.

Ce deuxième mode de réalisation présente un refroidisseur à air de suralimentation pour un moteur dit en "V" c'est-à-dire pour un moteur dont les cylindres sont disposés en forme de V. Le refroidisseur à air de suralimentation de cette réalisation est propre à s'adapter sur ce type de moteur.

Selon la figure 5, le refroidisseur à air de suralimentation comprend, comme précédemment, deux corps d'échange de chaleur 10 et 13 reliés entre eux par une boîte à fluide centrale 26 ne comprenant pas de vanne de dérivation. Cette boîte à fluide centrale comprend une cloison 25 sur la longueur de la boîte à fluide centrale 26 de manière à définir deux canaux parallèles d'entrée d'air, chaque canal débouchant sur sa longueur dans un des corps d'échange de chaleur 10 et 13. Il est prévu deux tubulures d'entrée d'air 16-1 et 16-2 pour chaque .canal délimité par la cloison de la boîte à fluide centrale 26. Cette réalisation permet notamment d'équilibrer les débits d'air entrant dans chacun des corps d'échange de chaleur. Cette réalisation est avantageuse par exemple dans le cas d'un moteur en V double-turbo comprenant deux circuits d'air séparés, un circuit étant relié à une tubulure d'entrée d'air 16.

Le corps d'échange de chaleur 10, respectivement 13, débouche latéralement et en vis à vis de la boîte à fluide centrale sur une boîte à fluide latérale 28, respectivement 29, comprenant des tubulures de sortie 22. Ces tubulures de sortie 22 sont reliées perpendiculairement aux boîtes a fluides latérales. Le refroidisseur est propre à être positionné sur le moteur en V de sorte que ces tubulures de sortie soient placées sous les boîtes à fluide latérales, chaque tubulure de sortie 22 s'adaptant sur une tubulure d'admission d'air du moteur en V. Dans ce cas, le plénum d'admission d'air du moteur est constitué par les tubulures d'admission d'air du moteur en V. Comme précédemment, il est présenté un seul circuit de fluide de refroidissement muni des tubulures d'entrée et de sortie 12 et 14, à titre d'exemple.

Dans ce deuxième mode de réalisation, l'air de suralimentation pénètre dans la boîte à fluide centrale 26, débouche de part et d'autre sur sa longueur dans chaque corps d'échange de chaleur 10 et 13 pour atteindre chaque boîte à fluide latérale 28 et 29 et enfin pénétrer dans le plénum d'admission d'air du moteur en V par les tubulures de sortie 22 du refroidisseur d'air de suralimentation. Pour un moteur en V, il est possible de concevoir un refroidisseur à air de suralimentation comme indiqué figure 6. Dans ce cas, les deux corps d'échange de chaleur 10 et 13 sont dans un même plan.

11 est également possible de concevoir un refroidisseur à air de suralimentation comme indiqué sur la figure 7. Dans ce cas, les deux corps d'échange de chaleur 10 et 13 forment entre eux un angle a non nul et inférieur à 180°. Cette réalisation permet d'augmenter les surface des deux corps d'échange de chaleur 10 et 13 entre la boîte à fluide centrale et les boîtes à fluide latérales de manière augmenter les performances du refroidisseur à air de suralimentation. En effet, les boîtes à fluide latérales étant fixées au plénum d'admission d'air du moteur, seule la position de la boîte à fluide centrale peut varier en hauteur de manière à augmenter ou diminuer les surface des corps d'échange de chaleur. De plus, cette réalisation permet d'adapter la forme du refroidisseur à air de suralimentation a la forme en V du moteur.

Comme dans le cas des figures 2, 3 et 4, les boîtes à fluide latérales 28 et 29, comprenant les tubulures de sortie 22 peuvent avantageusement être moulées en plastique.

La longueur de la boîte à fluide définit la dimension sur laquelle l'air de suralimentation peut pénétrer dans les canaux des corps d'échange de chaleur à partir de l'entrée de l'air de suralimentation.

Les figures 8 et 9 décrivent un troisième mode de réalisation de l'invention. Les éléments identiques aux figures précédentes sont identifiés par la même référence numérique.

Selon ces figures, le refroidisseur à air de suralimentation comprend comme précédemment deux corps d'échange de chaleur 10 et 13 reliés entre eux par une boîte à air centrale 36 et comprenant latéralement chacun une boîte à air latérale 38, 39 située en vis à vis de la boîte à fluide centrale. Le refroidisseur à air de suralimentation est muni d'un circuit de fluide de refroidissement comprenant une tubulure d'entrée 12 et une tubulure de sortie 14 pour le fluide de refroidissement. Comme précédemment, il est possible de prévoir un circuit de refroidissement distinct pour chaque corps d'échange de chaleur 10 et 13.

Dans ce troisième mode de réalisation, les deux boîtes à air latérales 38 et 39 comprennent chacune respectivement une tubulure d'entrée d'air de suralimentation 30, 31. L'air de suralimentation entrant dans les boîtes à air latérales 38 et 39 traverse les canaux des corps d'échange de chaleur 10 et 13 selon les flèches F14 et F15 puis débouche dans la boîte à air central 36. La boîte à air central 36 est munie d'une tubulure de sortie 32 dirigée vers le bas, c'est-à-dire vers le moteur une fois que le refroidisseur 2 est installé sur le moteur. Cette tubulure de sortie 32 est munie d'une vanne de dépression 35 contrôlée de manière à créer, lorsque cette vanne est fermée, une dépression pour permettre aux gaz d'échappement d'entrer dans la chambre d'admission d'air du moteur.

La tubulure de sortie 32 débouche sur un tube 34 reliant le refroidisseur à air de suralimentation aux tubulures d'admis¬ sion d'air du moteur en V.

Ainsi, l'air de suralimentation arrivant dans la boîte à air centrale 36 est dirigé dans le tube 34 vers les tubulures d'admission d'air du moteur. Comme précédemment, il est possible de réaliser les boîtes à air latérales 38 et 39 en plastique, par exemple de type PA6.6 à condition que l'air de suralimentation à l'entrée du refroidisseur 2 soit à une température inférieure à la température maximale supportée par le plastique formant les boîtes à fluide latérale 38 et 39, à titre d'exemple 200°.

L'invention trouve une application aux moteurs de véhicules automobiles, et notamment aux véhicules de tourisme.