BRPI0611169A2

BRPI0611169A2 - admissão de ar para um turbocompressor para um motor de combustão interna

Info

Publication number: BRPI0611169A2
Application number: BRPI0611169-6A
Authority: BR
Inventors: Peter Kay
Original assignee: Napier Turbochargers Ltd
Priority date: 2005-05-28
Filing date: 2006-05-24
Publication date: 2010-08-17
Also published as: US20090104024A1; US8226356B2; JP2008542602A; EP1885999A1; GB0510994D0; CN101052784A; GB2426555A; JP5049270B2; EP1885999B1; KR101269504B1; DE602006008928D1; WO2006128827A1; KR20080014724A

Abstract

A presente invenção refere-se a uma admissão de ar para um turbocompressor para um motor de combustão interna, a referida admissão de ar incluindo uma série de palhetas de guia de posição variável para direcionamento do ar, de modo que esteja em rodamoinho em um sentido rotativo ao atingir o propulsor do compressor do turbocompressor, caracterizada pelo fato de que as palhetas de guia de posição variável são feitas compre ender por um material absorvedor de som, de modo a se obter uma redução substancial no ruído de turbocompressor na admissão de ar.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ADMISSÃODE AR PARA UM TURBOCOMPRESSOR PARA UM MOTOR DE COM-BUSTÃO INTERNA".

A presente invenção refere-se a uma admissão de ar para umturbocompressor para um motor de combustão interna, por exemplo, um mo-tor a diesel.

As admissões de ar realizam as funções a seguir: elas filtram oar; elas guiam o ar antes de ele atingir o propulsor do compressor do turbo-compressor; e elas atenuam o ruído produzido pelo turbocompressor, con-forme emitido pela entrada de ar para a admissão de ar.

A atenuação de ruído é obtida através do uso de estruturas de-fletoras e de um revestimento acusticamente absorvente na admissão de ar.

Surge um problema pelo fato de a forma geométrica das estrutu-ras defletoras não ser ideal através da faixa de operação plena do turbo-compressor/motor. O direcionamento do ar pelas estruturas defletoras é talque o ar se aproxima do propulsor em uma certa direção. Esta certa direçãonão é ideal nos extremos da faixa de operação do turbocompressor/motor.Isto resulta em uma redução na eficiência do turbocompressor/motor, bemcomo em ruído aumentado nestes extremos.

É conhecido adicionar um arranjo de palheta de guia variável àadmissão de ar para direcionamento do ar dependendo da operação do tur-bocompressor/motor, de modo que o ar se aproxime do propulsor em umadireção mais bem adequada para a operação do turbocompressor/motor.Contudo, a adição à admissão de ar de um componente adicional, em con-junto com sua perda aerodinâmica associada, tem o efeito indesejado deaumentar a perda aerodinâmica geral na admissão de ar. Ainda, os arranjosexistentes de palheta de guia variável são complexos e dispendiosos.

De acordo com a presente invenção é provida uma admissão dear para um turbocompressor para um motor de combustão interna, a admis-são de ar incluindo uma série de palhetas de guia de posição variável paradirecionamento do ar, de modo que ele esteja em rodamoinho em um senti-do rotativo ao atingir o propulsor do compressor do turbocompressor, carac-terizada pelo fato de as palhetas de guia de posição variável serem feitascompreendidas por um material absorvedor de som, de modo a se obteruma redução substancial no ruído de turbocompressor na admissão de ar.

Preferencialmente, cada palheta de guia de posição variávelcompreende mais de uma parte de palheta, as partes de palheta sendo mó-veis umas em relação às outras, o movimento relativo das partes de palhetadas palhetas de guia de posição variável efetuando uma variação na quanti-dade e/ou no sentido de rotação do rodamoinho aplicado pelas palhetas deguia de posição variável.

As partes de palheta que compreendem cada palheta de guia deposição variável podem incluir uma parte de palheta fixa.

Preferencialmente, cada palheta de guia de posição variávelcompreende duas partes de palheta.

Na admissão de ar descrita abaixo a título de exemplo, cada pa-lheta de guia de posição variável compreende uma parte de palheta fixa euma parte de palheta móvel, um movimento das partes de palheta móveisdas palhetas de guia de posição variável efetuando uma variação na quanti-dade e/ou no sentido de rotação do rodamoinho aplicado pelas palhetas deguia de posição variável.

Ainda, na admissão de ar descrita abaixo, as séries de palhetasde guia de posição variável são dispostas em um círculo, e as partes de pa-lheta fixas das palhetas de guia são dispostas radialmente para fora das par-tes de palheta móveis das palhetas de guia.

Ainda, na admissão de ar descrita abaixo, em cada palheta deguia de posição variável a parte de palheta fixa e a parte de palheta móvelsão presas extremidade com extremidade, e a parte de palheta móvel é rota-tiva em torno de um eixo geométrico perpendicular ao plano do círculo, cujoeixo geométrico está localizado na fixação de extremidade com extremidadedas partes de palheta fixas e móveis.

Em cada palheta de guia de posição variável, as partes de pa-lheta fixas e as partes de palheta móveis são adequadamente presas extre-midade com extremidade na forma de uma articulação, o eixo geométrico daarticulação constituindo o eixo geométrico perpendicular ao plano do círculo.

Em cada palheta de guia de posição variável ambas fixas e mó-veis adequadamente compreendem um invólucro de folha de metal perfura-da contendo um material absorvedor de som.

A invenção será descrita agora, a título de exemplo, com refe-rência aos desenhos associados, nos quais:

a Figura 1 é uma vista em perspectiva explodida de uma porçãode uma admissão de ar de acordo com a presente invenção, cuja porçãoinclui uma série de palhetas de guia de posição variável;

a Figura 2 é um corte através da admissão de ar de acordo coma presente invenção, cujo corte omite um filtro de ar da admissão de ar;

a Figura 3 é um corte tomado na linha Ill-Ill na Figura 2;

a Figura 4 é uma vista na seta IV na Figura 3 com uma coberturade extremidade da admissão de ar removida;

a Figura 5 é uma vista em perspectiva de uma palheta de guiade posição variável da série dessas palhetas de guia; e

as Figura 6 e 7 são meios-cortes correspondentes à Figura 2 eilustram a série de palhetas de guia de posição variável em operação.

Com referência às Figura 1 a 4, a admissão de ar 1 compreen-de: uma série de palhetas de guia de posição variável 3 dispostas em umcírculo em torno de um gerenciador A; uma cobertura de extremidade 5 e umflange externo 7 entre os quais as palhetas de guia 3 são presas; um filtro dear de espuma 9 que se estende circunferencialmente em torno do círculo depalhetas de guia 3; um anel de localização 11; e um atuador 13.

Cada palheta de guia de posição variável 3 compreende umaparte de palheta fixa 15 e uma parte de palheta móvel 17. Cada parte depalheta fixa 15 inclui em sua extremidade radialmente externa uma primeiracoluna 19. Ainda, cada parte de palheta 15 inclui em sua extremidade radi-almente interna uma segunda coluna 21. As primeiras e segundas colunas19, 21 prendem as partes de palheta 15 em posição entre a cobertura deextremidade 5 e o flange externo 7. Cada parte de palheta móvel 17 em suaextremidade radialmente externa compartilha a segunda coluna 21 de suaparte de palheta fixa associada 15. Cada parte de palheta móvel 17 tambémé capaz de girar em torno de sua respectiva segunda coluna 21. Cada partede palheta 17 inclui em sua extremidade radialmente interna uma terceiracoluna 23, cuja coluna 23 inclui um espicho 25.

Os espichos 25 das terceiras colunas 23 se localizam em res-pectivas tendas 27 no anel de localização 11.0 anel de localização 11 incluiuma projeção 29, cuja projeção se estende através de uma abertura na co-bertura de extremidade 5. O atuador 13 é conectado à projeção 29. O atua-dor 13 é capaz de girar o anel de localização 11 em um sentido horário ouanti-horário em torno do eixo geométrico A. Isto, por sua vez, move os espi-chos 25 e as terceiras colunas 23 circunferencialmente em torno do eixo ge-ométrico A, desse modo girando cada parte de palheta móvel 17 pela mes-ma quantidade e no mesmo sentido horário/anti-horário em torno de suarespectiva segunda coluna 21.

Com referência também à Figura 5, a parte de palheta fixa 15 decada palheta de guia de posição variável 3 compreende um invólucro de fo-lha de metal perfurada curvo 31 que se estende entre as primeiras e segun-das colunas 19, 21 e está contida no invólucro uma massa de espuma ab-sorvente de som 33. De modo similar, a parte de palheta móvel 17 de cadapalheta de guia de posição variável 3 compreende um invólucro de folha demetal perfurada curvo 35 que se estende entre as segundas e terceiras co-lunas 21, 23 e está contida no invólucro uma massa de espuma absorventede som adicional 37. As partes de palheta fixas e móveis 15, 17 comparti-lham a segunda coluna 21 pela formação de uma articulação.

Em uma operação da admissão de ar, uma rotação do propulsordo compressor do turbocompressor (este propulsor estaria localizado à direi-ta na Figura 3 e giraria em torno do eixo geométrico A) faz com que o ar sejaaspirado radialmente para dentro na direção das setas 39 nas Figura 2 e 3.O ar viaja através do filtro de ar de espuma 9 e das palhetas de guia 3, eentre a cobertura de extremidade 5 e o flange externo 7. As palhetas de guia3 dirigem o ar de modo a fazer com que ele forme um rodamoinho em umsentido horário ou anti-horário em torno do eixo geométrico A, ou de formaalguma, conforme o ar for aspirado em direção ao propulsor. A quantidade eo sentido do rodamoinho são determinados pela regulagem das partes depalheta móveis 17 de palhetas de guia 3. As setas 41 na Figura 2 indicamque a regulagem de parte de palheta móveis 17 na Figura 2 é tal que ne-nhum rodamoinho é aplicado por palhetas de guia 3. As setas 43 na Figura 3indicam a aspiração do ar em direção ao propulsor. Uma parte projetada cô-nica 45 na cobertura de extremidade 5 ajuda na aerodinâmica da admissãode ar.

Na Figura 2, as partes de palheta móveis 17 ocupam sua posi-ção média. Nesta posição, as palhetas de guia 3 não aplicam um rodamoi-nho. As Figura 6 e 7 mostram as regulagens de partes de palheta móveis 17,de modo que as palhetas de guia 3 apliquem um rodamoinho horário e umanti-horário respectivamente, conforme indicado pelas setas 47, 49. Assim,para a obtenção de um rodamoinho horário, as partes de palheta móveis 17são giradas em torno das segundas colunas 21 em um sentido anti-horário.

Similarmente, para a otenção do rodamoinho anti-horário, partes de palhetasmóveis 17 são giradas em torno das colunas 21 em um sentido horário. Aquantidade de rodamoinho horário/anti-horário aplicada obviamente dependedo grau de rotação das partes de palheta 17.

A regulagem das partes de palheta móveis 17 é determinada deacordo com o estado de operação do turbocompressor/motor. Esta regula-gem obviamente é ajustada pela operação do atuador 13. A regulagem éescolhida de modo que o rodamoinho aplicado pelas palhetas de guia 3 sejatal que o ar se aproxime do propulsor em uma direção conforme desejadopara o estado em particular de operação. É para ser notado que ao se ter acapacidade de aplicar um rodamoinho horário e um anti-horário, as palhetasde guia de posição variável 3 são capazes de aplicarem um assim denomi-nado rodamoinho positivo (mesmo sentido) ou negativo (sentido oposto) dequantidades variáveis, antes do propulsor, conforme requerido, de acordocom a operação do turbocompressor/motor.

De acordo com a presente invenção, as palhetas de guia 3, alémde serem capazes de aplicarem quantidades variáveis de rodamoinho horá-rio/anti-horário, também operam para a atenuação do ruído do turbocom-pressor que, de outra forma, seria emitido pela entrada de ar para a admis-são de ar. As palhetas de guia 3 têm esta propriedade em virtude da cons-trução compreendida por um material absorvedor de som.

É para ser apreciado que a admissão de ar descrita acima incor-pora em um e no mesmo componente (isto é, a série de palhetas de guia deposição variável 3) ambas a operação de aplicação de quantidades variáveisde rodamoinho horário/anti-horário e a operação de absorção de som. As-sim, a perda de aerodinâmica geral da admissão de ar é reduzida, se com-parada com uma admissão de ar na qual estas duas operações são realiza-das por componentes dedicados separados.

Na admissão de ar descrita acima, cada palheta de guia de po-sição variável 3 compreende duas partes de palheta 15, 17, uma móvel, aoutra não, e ambas compreendidas por um material absorvedor de som. Épara ser percebido que cada palheta de guia de posição variável poderiacompreender apenas uma parte de palheta, cuja parte de palheta seria mó-vel e feita compreendida pelo material absorvedor de som, desse modo ten-do a propriedade dupla de ser capaz de aplicar quantidades variáveis derodamoinho horário/anti-horário e absorver som.

Na admissão de ar descrita acima, cada palheta de guia de po-sição variável 3 compreende duas partes de palheta 15, 17, uma móvel, aoutra não. É para ser percebido que essas duas partes de palheta poderiamser móveis, movendo-se em uma relação sincronizada, de modo a aplicarema quantidade requerida de rodamoinho horário/anti-horário.

Na admissão de ar descrita acima, cada palheta de guia de po-sição variável 3 compreende duas partes de palheta 15, 17. É para ser per-cebido que cada palheta de guia de posição variável poderia compreendertrês ou mais partes de palheta.

Na admissão de ar descrita acima, em cada palheta de guia deposição variável 3, as partes de palheta fixas e móveis 15, 17 são articula-das em conjunto. É para ser percebido que esta articulação pode ser omitidae as partes de palheta 15, 17 dispostas separadamente, mas proximamenteadjacentes. Assim, a parte de palheta fixa 15 se estenderia como antes apartir da primeira coluna 19 para a segunda coluna 21, mas a parte de pa-lheta móvel 17 não compartilharia a segunda coluna 21. A parte de palhetamóvel 17 giraria em torno de uma coluna adicional posicionada proximamen-te adjacente à segunda coluna 21.

Na admissão de ar descrita acima, em cada palheta de guia deposição variável 3, as partes de palheta fixas e móveis 15, 17 são da mesmaconstrução. É para ser percebido que sua construção pode ser diferente,desde que a série resultante de palhetas de guia de posição variável atinja aredução de ruído de turbocompressor requerida. Por exemplo, e desde quea redução de ruído requerida possa ser obtida, a parte de palheta móvel 17poderia ser feita de um material não absorvedor de som.

Na admissão de ar descrita acima, cada palheta de guia de po-sição variável 3 compreende uma parte de palheta fixa 15 e uma parte depalheta móvel 17, ambas as partes absorventes de som, e uma variação naquantidade/direção do rodamoinho aplicado é obtida pela rotação da partede palheta móvel 17. É para ser percebido que esta palheta de guia em duaspartes 3 poderia ser substituída por uma palheta de guia em uma parte com-preendendo uma palheta única de forma laminar, feita de um material absor-vedor de som, e tendo a propriedade de que ela é capaz de se flexionar ouabaular para, desse modo, obter a variação requerida na quantidade/direçãodo rodamoinho aplicado. A flexão ou o abaulamento poderia ser realizado,adequadamente, por um movimento substancialmente circunferencial emtorno do eixo geométrico A de uma ou ambas as extremidades radialmenteinternas/externas da palheta única.

Claims

1. Admissão de ar para um turbocompressor para um motor decombustão interna, a referida admissão de ar incluindo uma série de palhe-tas de guia de posição variável para direcionamento do ar, de modo que eleesteja em rodamoinho em um sentido rotativo ao atingir o propulsor do com-pressor do turbocompressor, caracterizada pelo fato de que as palhetas deguia de posição variável são feitas compreender por um material absorvedorde som, de modo a se obter uma redução substancial no ruído de turbocom-pressor na admissão de ar.

2. Admissão de ar, de acordo com a reivindicação 1, onde cadapalheta de guia de posição variável compreende mais de uma parte de pa-Iheta, as partes de palheta sendo móveis uma em relação à outra, o movi-mento relativo das partes de palheta das palhetas de guia de posição variá-vel efetuando uma variação na quantidade e/ou no sentido de rotação dorodamoinho aplicado pelas palhetas de guia de posição variável.

3. Admissão de ar, de acordo com a reivindicação 2, onde aspartes de palheta compreendendo cada palheta de guia de posição variávelincluem uma parte de palheta fixa.

4. Admissão de ar, de acordo com a reivindicação 2, onde cadapalheta de guia de posição variável compreende duas partes de palheta.

5. Admissão de ar, de acordo com a reivindicação 1, onde cadapalheta de guia de posição variável compreende uma parte de palheta fixa euma parte de palheta móvel, um movimento das partes de palheta móveisdas palhetas de guia de posição variável afetando uma variação na quanti-dade e/ou no sentido de rotação do rodamoinho aplicado pelas palhetas deguia de posição variável.

6. Admissão de ar, de acordo com a reivindicação 5, onde asséries de palhetas de guia de posição variável são dispostas em um círculo,e as partes de palheta fixas das palhetas de guia são dispostas radialmentepara fora das partes de palheta móveis das palhetas de guia.

7. Admissão de ar, de acordo com a reivindicação 6, onde emcada palheta de guia de posição variável a parte de palheta fixa e parte depalheta móvel são presas extremidade com extremidade, e a parte de palhe-ta móvel é rotativa em torno de um eixo geométrico perpendicular ao planodo referido círculo, cujo eixo geométrico está localizado na fixação extremi-dade com extremidade das partes de palheta fixas e móveis.

8. Admissão de ar, de acordo com a reivindicação 7, onde emcada palheta de guia de posição variável as partes de palheta fixas e móveissão presas extremidade com extremidade na forma de uma articulação, oeixo geométrico da articulação constituindo o referido eixo geométrico per-pendicular ao plano do círculo.

9. Admissão de ar, de acordo com qualquer uma das reivindica-ções 5 a 8, onde em cada palheta de guia de posição variável ambas de pa-lheta fixas e móveis compreendem um invólucro de folha de metal perfuradacontendo um material absorvedor de som.