FR2458412A1

FR2458412A1 - Vehicle heater booster assembly - has oil cooler in air duct prior to heat exchanger

Info

Publication number: FR2458412A1
Application number: FR7914859A
Authority: FR
Inventors: Ngy Srun Ap
Original assignee: Francaise du Ferodo SA
Current assignee: Valeo SE
Priority date: 1979-06-11
Filing date: 1979-06-11
Publication date: 1981-01-02
Also published as: FR2458412B1; JPS562209A; DE3021491A1

Abstract

The booster for the fresh air heater in a vehicle has an oil cooler (2) in the airstream prior to the heat exchanger (6) powered by the exhaust gas manifold. It provides a preheater facility to extend the range of the heater. The fresh air is forced into the duct by a tapping off the cooling air over the engine, taken from the side of the cooling fan (3) to avoid motor fumes. It enables the heater to operate effectively at low engine torque. A dump flap valve (8) in front of the air mixing chamber (9) prevents warm air entering the car in summer without affecting the cooling of the oil.

Description

La présente invention concerne le conditionnement d'air - et plus précisément le chauffage - de l'habitacle d'un véhicule mû par un moteur à combustion interne à refroidissement par air. The present invention relates to the air conditioning - and more precisely the heating - of the passenger compartment of a vehicle powered by an air-cooled internal combustion engine.

En règle générale, on assure le chauffage en question par l'air ayant servi au refroidissement du moteur et s'étant de ce fait réchauffé. Mais, outre que l'air ainsi réchauffé est souvent chargé de vapeurs d'essence et d'huile ainsi que de gaz polluants, un tel mode de chauffage peut s'avérer insuffisant par temps très froid. Aussi a-t-on proposé, à titre de palliatif, d'utiliser comme source de chaleur les gaz d'échappement du moteur, par l'entremise d'un échangeur thermique gaz d'échappement/air monté sur le circuit d'échappement du moteur. As a general rule, the heating in question is provided by the air which has been used for cooling the engine and which has therefore been heated. However, apart from the fact that the air thus heated is often charged with petrol and oil vapors as well as polluting gases, such a heating method may prove to be insufficient in very cold weather. It has therefore been proposed, as a palliative, to use the engine exhaust gases as a heat source, by means of an exhaust gas / air heat exchanger mounted on the exhaust circuit. of the motor.

La figure 1 des dessins annexés illustre une telle disposition : le moteur à combustion interne l,dont on voit en 2 le radiateur d'huile usuel, entraîne un ventilateur 3 disposé derrière la calandre 16 et refoulant dans un conduit 4-4A qui débouche dans l'habitacle 5 de la voiture, après avoir été réchauffé par les gaz d'échappement du moteur 1 au moyen d'un échangeur thermique gaz d'échappement/air 6 monté sur le circuit d'échappement 7-7A du moteur. Un volet de décharge 8, prévu sur le conduit d'air de chauffage 4A, permet d'évacuer vers l'extérieur le flux d'air chaud issu de l'échangeur thermique 6 quand on n'a pas besoin de chauffage ou en fonctionnement "été".Ce volet de décharge 8 est généralement associé à un bloc de traitement d'air 9 dans lequel se trouvent un ventilateur et divers volets de réglage de climatisation. Figure 1 of the accompanying drawings illustrates such an arrangement: the internal combustion engine l, which we see in 2 the usual oil radiator, drives a fan 3 disposed behind the grille 16 and discharging into a conduit 4-4A which opens into the passenger compartment 5 of the car, after having been heated by the exhaust gases from the engine 1 by means of an exhaust gas / air heat exchanger 6 mounted on the exhaust circuit 7-7A of the engine. A discharge flap 8, provided on the heating air duct 4A, makes it possible to discharge the flow of hot air coming from the heat exchanger 6 outwards when there is no need for heating or in operation "summer". This discharge flap 8 is generally associated with an air treatment unit 9 in which there are a fan and various air conditioning control flaps.

Mais même ce système de chauffage s'avère lui aussi parfois insuffisant par temps très froid, ainsi que lors du fonctionnement du moteur à faible charge et faible régime, notamment au ralenti ou encore à la descente prolongée d'une pente, auquel cas la charge est négative pour un régime élevé. En effet, les gaz d'échappement ne disposent pas alors d'assez d'énergie pour assurer un chauffage convenable de l'habitacle. But even this heating system also proves to be sometimes insufficient in very cold weather, as well as when the engine is running at low load and low speed, in particular at idle or even for prolonged descent of a slope, in which case the load is negative for a high diet. Indeed, the exhaust gases then do not have enough energy to ensure proper heating of the passenger compartment.

La présente invention a pour but de remédier à ces déficiences, sans répercussion notable sur le coût de fabrication, le poids, l'encombrement, tout en procurant divers avantages appréciables sur le plan des performances. The object of the present invention is to remedy these deficiencies, without appreciable repercussions on the manufacturing cost, the weight, the bulk, while providing various appreciable advantages in terms of performance.

L'idée de base de la présente invention consiste à tirer parti de l'existence d'un radiateur d'huile du moteur, en exploitant l'énergie de celui-ci qui jusqu'ici est dissipée en pure perte. The basic idea of the present invention is to take advantage of the existence of an engine oil radiator, by exploiting the energy of the latter which up to now has been dissipated in pure loss.

Conformément à la présente invention, on canalise l'air de refroidissement du radiateur d'huile en logeant ce dernier dans un boitier qui peut s' alimenter sur le refoulement du ventilateur et se trouver dans le circuit d'air de chauffage associé à l'échangeur gaz d'échappement/air classique. In accordance with the present invention, the cooling air of the oil radiator is channeled by housing the latter in a box which can be supplied on the discharge side of the fan and is located in the heating air circuit associated with the classic exhaust / air exchanger.

Dans un mode de réalisation préféré de la présente invention, ledit boitier du radiateur d'huile est en série avec le circuit d'air de l'échangeur gaz d'échappement/air, le premier étant avantageusement en amont du second. In a preferred embodiment of the present invention, said oil radiator unit is in series with the air circuit of the exhaust gas / air exchanger, the first advantageously being upstream of the second.

La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. The description which follows, with reference to the appended drawings, given by way of nonlimiting example, will make it clear how the invention can be implemented.

La figure 1 est une vue schématique d'un système de chauffage classique à échangeur gaz d'échappement/air dont il a été fait état dans le préambule ci-dessus. Figure 1 is a schematic view of a conventional heating system with exhaust gas / air exchanger which was mentioned in the preamble above.

La figure 2 montre schématiquement un mode de réalisation conforme à la présente invention. Figure 2 schematically shows an embodiment according to the present invention.

Les figures 3, 4 et 5 sont des vues analogues de trois variantes de réalisation de l'invention. Figures 3, 4 and 5 are similar views of three alternative embodiments of the invention.

On a utilisé sur les figures 2 à 5 les mimes chiffres de référence que sur la figure 1 pour désigner les mêmes organes, afin d'éviter des répétitions inutiles de description. The same reference numerals as in FIG. 1 have been used in FIGS. 2 to 5 to designate the same members, in order to avoid unnecessary repetitions of description.

Dans les modes de réalisation de l'invention illustrés sur les figures 2 et 3, le radiateur d'huile 2 - dont on voit en 10 la canalisation d'arrivée d'huile chaude et en 11 la canalisation de départ d'huile froide raccordant le radiateur 2 au moteur à combustion interne 1 - est logé dans un boitier 12 branché d'une part vers l'amont sur le conduit 4 de prélèvement d'air froid refoulé par le ventilateur 3 et d'autre part vers l'aval sur une tubulure 14 aboutissant à l'échangeur gaz d'échappement/air 6. Dans le boîtier 12, l'huile du radiateur 2 est refroidie par l'air entrant par le conduit 4 et sortant par la tubulure 14. In the embodiments of the invention illustrated in FIGS. 2 and 3, the oil radiator 2 - of which we see in 10 the hot oil inlet pipe and in 11 the cold oil outlet pipe connecting the radiator 2 to the internal combustion engine 1 - is housed in a box 12 connected on the one hand upstream to the duct 4 for collecting cold air discharged by the fan 3 and on the other hand downstream on a pipe 14 leading to the exhaust gas / air exchanger 6. In the housing 12, the oil from the radiator 2 is cooled by the air entering through the pipe 4 and leaving through the pipe 14.

On notera que les figures 2 et 3 s'appliquent à un moteur à combustion interne 1 qui possède deux sorties de gaz d'échappement de chaque côté, l'échangeur gaz d'échappement/air 6 étant en conséquence dédoublé. I1 est évident qu'on aurait pu de même dédoubler le boitier 12 du radiateur d'huile 2 en corrélation avec les deux échangeurs thermiques 6-6, donnant de la aorte des dispositions tout à fait symétriques avec deux radiateurs d'huile plus petits situés de part et d'autre du moteur 1. It will be noted that FIGS. 2 and 3 apply to an internal combustion engine 1 which has two exhaust gas outlets on each side, the exhaust gas / air exchanger 6 being consequently split. I1 is obvious that we could also split the case 12 of the oil radiator 2 in correlation with the two heat exchangers 6-6, giving the aorta completely symmetrical arrangements with two smaller oil radiators located on either side of engine 1.

Par ailleurs, dans le cas de la variante de la figure 3, on a prévu un volet complémentaire 15 de décharge d'air chaud - qui peut être couplé avec le volet 8 -,ce volet monté soit sur la tubulure de raccordement 14, soit sur le boîtier 12, étant ouvert par précaution en fonctionnement "été" pour assurer le bon refroidissement de l'huile moteur. Furthermore, in the case of the variant of FIG. 3, an additional flap 15 for discharging hot air - which can be coupled with flap 8 - is provided, this flap mounted either on the connection pipe 14, or on the housing 12, being opened as a precaution in "summer" operation to ensure proper cooling of the engine oil.

L'air froid, refoulé par le ventilateur principal 3 du moteur 1 et aspiré par le ventilateur de chauffage dans le bloc 9, entre par le conduit 4. En traversant le radiateur d'huile 2 dans le boîtier 12, l'air est chauffé par l'huile de lubrification du moteur. Cet air est ensuite envoyé par la tubulure 14 vers l'échangeur gaz d'échappement/air 6 où à nouveau il est chauffé. Le bloc de traitement d'air 9, par le jeu des volets, envoie enfin l'air chaud vers l'habitacle 5. The cold air, discharged by the main fan 3 of the engine 1 and sucked by the heating fan into the block 9, enters through the duct 4. Passing through the oil radiator 2 in the housing 12, the air is heated by the engine lubricating oil. This air is then sent through the pipe 14 to the exhaust gas / air exchanger 6 where it is again heated. The air treatment unit 9, through the play of the flaps, finally sends the hot air to the passenger compartment 5.

Dans le cas de fonctionnement "été" ou sans chauffage, les volets 8 et le cas échéant 15 assurent l'évacuation de l'air chaud vers l'extérieur. In the case of "summer" operation or without heating, the flaps 8 and, where appropriate, 15 evacuate the hot air to the outside.

I1 est clair que le radiateur d'huile 2 peut être monté en tout emplacement adéquat par rapport au moteur 1 et au ventilateur 3 : ainsi la figure 4 reprend la disposition habituelle représentée sur la figure 1 où le radiateur d'huile 2 est situé à proximité du moteur 1, de l'air prélevé sur le refoulement du ventilateur 3 étant amené au boîtier 12 par une canalisation 43. Dans le même ordre d'idée, on pourrait décaler le radiateur d'huile 2 vers l'avant du moteur 1 et le placer juste derrière la calandre 16, comme on le voit sur la figure 5. En tout état de cause - et c'est là une particularité importante de la présente invention - le circuit d'air, qui demeure fondamentalement le même, comporte en série d'abord à l'amont le boîtier 12 et ensuite à l'aval l'échangeur gaz d'échappement/
air 6, le choix de la position "amont" pour le boîtier 12 se traduisant par un meilleur refroidissement de l'huile moteur dans le radiateur 2 par de l'air qui est alors encore frais.It is clear that the oil radiator 2 can be mounted in any suitable location relative to the engine 1 and to the fan 3: thus FIG. 4 shows the usual arrangement represented in FIG. 1 where the oil radiator 2 is located at near the engine 1, the air taken from the outlet of the fan 3 being brought to the housing 12 by a pipe 43. In the same vein, the oil radiator 2 could be shifted towards the front of the engine 1 and place it just behind the grille 16, as can be seen in FIG. 5. In any event - and this is an important feature of the present invention - the air circuit, which remains basically the same, comprises in series first upstream the housing 12 and then downstream the exhaust gas exchanger /
air 6, the choice of the "upstream" position for the housing 12 resulting in better cooling of the engine oil in the radiator 2 by air which is then still fresh.

On met à profit de la sorte le potentiel de chauffage du radiateur d'huile 2, ce qui procure au surplus des avanta ges complémentaires appréciables
- à mêmes performances de chauffage, on peut réduire 11 encombrement et le poids de 11 échangeur gaz d'échappement/ air 6,
- on observe de moindres fluctuations de température dans l'habitacle 5 en cas de fluctuations dans l'échangeur gaz d'échappement/air 6.This takes advantage of the heating potential of the oil radiator 2, which also provides appreciable additional advantages.
- at the same heating performance, 11 dimensions and the weight of 11 exhaust gas / air exchanger 6 can be reduced,
- less temperature fluctuations are observed in the passenger compartment 5 in the event of fluctuations in the exhaust gas / air exchanger 6.

I1 va d'ailleurs de soi que les modes de réalisation décrits ne sont que des exemples et qu'on pourrait les modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. En particulier, au lieu d'exploiter la chaleur dégagée par le radiateur d'huile moteur 2 ou en sus de ce dernier, on pourrait tout aussi bien tirer parti de tout radiateur préexistant sur une voiture, quelle qu'en soit la nature, en particulier, le cas échéant, le radiateur de refroidissement de l'huile du convertisseur de couple dans une voiture équipée d'une transmission automatiques. It also goes without saying that the embodiments described are only examples and that they could be modified, in particular by substitution of technical equivalents, without departing from the scope of the invention. In particular, instead of exploiting the heat given off by or in addition to the engine oil radiator 2, one could just as easily take advantage of any pre-existing radiator on a car, whatever its nature, by particular, if applicable, the torque converter oil cooling radiator in a car equipped with an automatic transmission.

Claims

RESELL I CÂTI ONS

1. Heating device for vehicle A by an internal combustion engine fitted with a radiator and comprising an exhaust gas / air heat exchanger capable of delivering heated air to the passenger compartment of the vehicle, characterized in that to this exchanger is added a housing in which said radiator is housed and which is connected to the air circuit of the exhaust gas / air exchanger.

2. Heating device according to claim 1, characterized in that said housing and said heat exchanger are in series with one another in the heating air circuit of the passenger compartment.

3. Heating device according to claim 2, characterized in that said housing is upstream of said exhaust gas / air heat exchanger.

4. Heating device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the cold air supplying the housing in which the radiator is incorporated is taken from the discharge of the fan driven by the internal combustion engine.

5. Heating device according to any one of the preceding claims, characterized in that the radiator incorporated in the housing is the engine lubricating oil radiator.