FR2468737A1 - TURBOCOMPRESSOR TURBINE FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents
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Abstract
a. Turbine de turbocompresseur pour un moteur à combustion interne. b. Turbine caractérisée en ce que la conduite de dérivation 8, 8', 8" débouche dans la sortie de la turbine 6, 6', 6" par une buse à réaction 9, 9', 9", dirigée sensiblement dans le sens de l'écoulement A des gaz d'échappement sortant de la turbine, pour former avec celle-ci une pompe à réaction. c. L'invention concerne les moteurs à turbocompresseurs.at. Turbocharger turbine for an internal combustion engine. b. Turbine characterized in that the bypass pipe 8, 8 ', 8 "opens into the outlet of the turbine 6, 6', 6" via a reaction nozzle 9, 9 ', 9 ", directed substantially in the direction of the The flow A of exhaust gases from the turbine, to form therewith a reaction pump C. The invention relates to turbocharged engines.
Description
La présente invention concerne une turbine de turbocompresseur équipant unThe present invention relates to a turbocharger turbine equipping a
moteur à combustion interne, turbine comportant un canal de dérivation reliant son entrée à sa sortie, pour évacuer de façon réglable une partie des gaz d'échappement, Dans une turbine connue, de ce type (DE-OS 27 38 929), les gaz d'échappement qui sont évacués en passant par une soupape à disque, soumise à la pression de chargement, passent dans une chambre réalisée dans le carter de la turbine et de là les gaz peuvent arriver transversalement dans la sortie internal combustion engine, a turbine comprising a bypass channel connecting its inlet to its outlet, for the adjustable discharge of a portion of the exhaust gas, In a known turbine of this type (DE-OS 27 38 929), the gases exhaust which are discharged through a disk valve, subjected to the pressure of loading, pass into a chamber made in the casing of the turbine and thence the gases can arrive transversely in the outlet
de la turbine par l'intermédiaire d'un orifice de passage. of the turbine through a through hole.
L'inconvénient des turbocompresseurs connus, comportant des turbines dont le type correspond sensiblement The disadvantage of known turbochargers, comprising turbines whose type corresponds substantially
à ce qui a été décrit ci-dessus, est que la turbine mais égale- what has been described above, is that the turbine but also
ment la soupape de régulation du canal de dérivation, provoquent une pression antagoniste, élevée dans l'échappement, ce qui augmente le travail alternatif des gaz du moteur à combustion the control valve of the bypass channel, cause an antagonistic pressure, high in the exhaust, which increases the alternative work of the combustion engine gases
interne et par suite la consommation spécifique de celui-ci. internal and consequently the specific consumption of it.
La présente invention a pour but de créer une turbine de turbocompresseur du type ci-dessus, remédiant aux inconvénients mentionnés et permettant d'utiliser une partie de l'énergie des gaz d'échappement notamment une partie du travail alternatif des gaz, tout en diminuant la consommation spécifique The present invention aims to create a turbocharger turbine of the above type, overcoming the disadvantages mentioned and allowing to use a portion of the energy of the exhaust gas including a part of the alternative work of the gases, while decreasing specific consumption
du moteur à combustion interne.of the internal combustion engine.
A cet effet, l'invention concerne une turbine For this purpose, the invention relates to a turbine
du type ci-dessus, caractérisée en ce que la conduite de déri- of the above type, characterized in that the
vation débouche dans la sortie de la turbine par une buse à réaction, dirigée sensiblement dans le sens de l'écoulement des gaz d'échappement sortant de la turbine, pour former avec the outlet of the turbine through a jet nozzle, directed substantially in the direction of the flow of the exhaust gas exiting the turbine, to form with
celle-ci une pompe à réaction.this one a jet pump.
Grâce à cette caractéristique, i 'énergie des gaz d'échappement à évacuer, ne reste pas inutilisée comme jusqu'à présent mais sert pour diminuer la pression en aval de Thanks to this characteristic, the energy of the exhaust gases to be evacuated does not remain unused as before but is used to reduce the pressure downstream of
la turbine. La buse à réaction, dirigée dans le sens de l'écou- the turbine. The jet nozzle, directed in the direction of
lement des gaz d'échappement provenant de la turbine, coopère avec la section de la sortie de la turbine pour former une buse d'entraînement d'une pompe à réaction, dont l'entrée est reliée à la section de sortie du rotor de la turbine. La réduction de la pression ainsi possible en aval de la turbine permet tout exhaust gas from the turbine cooperates with the section of the turbine outlet to form a jet nozzle of a reaction pump, the inlet of which is connected to the outlet section of the rotor of the turbine. turbine. The reduction of the pressure thus possible downstream of the turbine makes it possible
en ayant une puissance constante de la turbine, pour une pres- by having a constant power of the turbine, for a pres-
sion constante du compresseur dans le turbocompresseur- de choisir une pression réduite même en amont de la turbine. Cette constant compressor pressure in the turbocharger- to choose a reduced pressure even upstream of the turbine. This
faible pression antagoniste entraîne la réduction déjà men- low pressure antagonist causes the reduction already
tionnée du travail alternatif des gaz. En outre, cela permet d'augmenter le rendement fourni en assurant un meilleur balayage du volume mort, ce qui augmente le refroidissement à l'intérieur alternative work of gases. In addition, this increases the yield provided by ensuring a better scan of the dead volume, which increases the cooling inside.
du moteur à combustion interne.of the internal combustion engine.
La buse à réaction présente de préférence une section d'ouverture de buse variable, pour pouvoir régler la quantité de gaz d'échappement, évacuée, à l'aide de la buse à réaction et pour supprimer ainsi les soupapes de régulation The jet nozzle preferably has a variable nozzle opening section, to be able to adjust the amount of exhaust gas discharged, using the jet nozzle and thus to suppress the control valves
particulières, qui augmenteraient les pertes de charge. which would increase the pressure drop.
La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: The present invention will be described in more detail with the aid of the accompanying drawings, in which:
- la figure 1 est une coupe en partie schéma- FIG. 1 is a section partly diagrammatic;
tique d'un premier exemple de réalisation d'une turbine de gaz of a first embodiment of a gas turbine
d'échappement selon l'invention.exhaust system according to the invention.
- la figure 2 est une vue en coupe partielle- FIG. 2 is a partial sectional view;
ment schématique d'un second mode de réalisation d'une turbine schematic of a second embodiment of a turbine
de gaz d'échappement selon l'invention. exhaust gas according to the invention.
- la figure 3 est une vue en coupe partielle- FIG. 3 is a partial sectional view
ment schématique d'un troisième exemple de réalisation d'une schematic diagram of a third embodiment of a
turbine à gaz d'échappement selon l'invention. exhaust gas turbine according to the invention.
La figure 1 montre le carter 1 de la turbine ainsi que le rotor 2 d'un turbocompresseur branché sur les gaz d'échappement. Le rotor 2 entralne le rotor de compresseur non représenté, du turbocompresseur par l'intermédiaire de Figure 1 shows the casing 1 of the turbine and the rotor 2 of a turbocharger connected to the exhaust gas. The rotor 2 drives the unrepresented compressor rotor, the turbocharger via
l'arbre 3 qui est uniquement schématisé. L'entrée 4 de la tur- the tree 3 which is only schematized. Entrance 4 of the tur
bine comporte un canal annulaire 5 qui entoure le rotor 2; la section du canal 5 diminue dans le sens de l'écoulement des gaz d'échappement. La sortie 6 du carter 1 de la turbine est has an annular channel 5 surrounding the rotor 2; the section of the channel 5 decreases in the direction of the flow of the exhaust gas. The outlet 6 of the casing 1 of the turbine is
constituée essentiellement par un segment de tube 7, cylindri- consisting essentially of a tube segment 7, cylindrical
que, coaxial au rotor 2. Un canal de dérivation 8, allant de l'entrée 4 de la turbine à la sortie 6 de la turbine, sert à évacuer une partie des gaz d'échappement. L'évacuation peut par exemple se faire lorsqu'on atteint un rapport de pression de chargement déterminé ou encore une certaine pression de that, coaxial with the rotor 2. A bypass channel 8, from the inlet 4 of the turbine to the outlet 6 of the turbine, serves to evacuate a portion of the exhaust gas. The evacuation can for example be done when reaching a determined loading pressure ratio or a certain pressure of
chargement, que l'on atteint à des vitesses de rotation relative- loading, which is reached at relative rotational speeds
ment faibles.weak.
La conduite de dérivation 8 débouche dans la The bypass line 8 opens into the
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sortie 6 de la turbine par l'intermédiaire d'une buse d'émis- outlet 6 of the turbine via a nozzle of
sion 9, qui est dirigée sensiblement dans le sens de l'écoule- sion 9, which is oriented substantially in the direction of
ment A des gaz d'échappement sortant de la turbine, pour former avec la sortie de la turbine une pompe à réaction. Du fait de la vitesse élevée des gaz d'échappement dans la buse à réaction Exhaust gas exiting the turbine, to form with the output of the turbine a reaction pump. Due to the high speed of the exhaust gases in the jet nozzle
9, à la sortie du canal périphérique 8, on arrive à une pres- 9, at the exit of the peripheral channel 8, one arrives at a
sion plus faible à la sortie de la buse, qui amplifie l'aspira- lower pressure at the exit of the nozzle, which amplifies the suction
tion du gaz d'échappement passant par le rotor 2 de la turbine. exhaust gas passing through the rotor 2 of the turbine.
Pour adapter la buse à réaction 9 aux diverses conditions de fonctionnement, notamment pour des quantités To adapt the jet nozzle 9 to the various operating conditions, especially for quantities
très variables de gaz d'échappement passant par le canal péri- very variable exhaust gases passing through the peri-
phérique 8, il faut que la buse 9 présente de préférence une 8, the nozzle 9 must preferably have a
section d'ouverture de buse variable. variable nozzle opening section.
Dans l'exemple de réalisation représenté à la figure 1, le canal périphérique 8 débouche dans la sortie 6 de la turbine par l'intermédiaire d'un canal annulaire 10 qui entoure la sortie 6 de la turbine et par une ouverture de buse 11, essentiellement annulaire. L'ouverture de buse il pourrait également être constituée par des entretoises réparties à des intervalles angulaires réguliers, et qui seraient en forme In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the peripheral channel 8 opens into the outlet 6 of the turbine via an annular channel 10 which surrounds the outlet 6 of the turbine and through a nozzle opening 11. essentially annular. The nozzle opening could also be constituted by spacers distributed at regular angular intervals, and which would be shaped
d'aubes directrices, subdivisant l'ensemble en plusieurs ouver- of vanes, subdividing the whole into several openings
tures segmentées. Pour modifier la section de l'ouverture de la buse, il est prévu un tiroir annulaire 12 qui est coulissant axialement dans la sortie 6 de la turbine. Le tiroir annulaire 12 est arrondi de façon appropriée, tant au niveau du bord 13 tourné vers le rotor de turbine 2 que du bord 14 qui délimite l'ouverture de la buse 9, pour former des surfaces directrices segments. To modify the section of the opening of the nozzle, there is provided an annular slide 12 which is axially sliding in the outlet 6 of the turbine. The annular slide 12 is rounded appropriately, both at the edge 13 facing the turbine rotor 2 and the edge 14 which defines the opening of the nozzle 9, to form guiding surfaces
d'air, avantageuses au plan de l'écoulement. of air, advantageous in terms of flow.
Dans l'exemple de réalisation de la figure 2, le canal de dérivation 8' débouche latéralement dans la sortie 6' de la turbine. A l'orifice du canal de dérivation 8', il est prévu un volet de buse 15, réglable, incliné, par rapport à la veine de sortie des gaz d'échappement A de la turbine. Le volet est pivotant autour d'un axe transversal 16, au niveau de In the embodiment of Figure 2, the bypass channel 8 'opens laterally into the outlet 6' of the turbine. At the orifice of the bypass channel 8 ', there is provided a nozzle flap 15, adjustable, inclined, with respect to the outlet gas of the exhaust gas A of the turbine. The flap is pivotable about a transverse axis 16, at the level of
son bord tourné vers le rotor 2, pour modifier la section d'ou- its edge turned towards the rotor 2, to modify the section of
verture de la buse 9' (le cas échéant également pour fermer cette section) . A son extrémité opposée à l'axe transversal 16, opening of the nozzle 9 '(if necessary also to close this section). At its end opposite the transverse axis 16,
le volet 15 est légèrement recourbé vers le bord 18 de l'ouver- the flap 15 is slightly curved towards the edge 18 of the opening
ture, pour arriver à une réduction de la section de la buse, dans le sens de l'écoulement, en coopérant avec le bord 18, pour ture, to achieve a reduction of the section of the nozzle, in the direction of flow, cooperating with the edge 18, for
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créer l'effet de réaction, nécessaire. Le bord 18 constitue le create the reaction effect, necessary. The edge 18 constitutes the
siège de la surface 19 correspondante du volet 15. seat of the corresponding surface 19 of the flap 15.
La figure 3 montre un mode de réalisation de l'invention dans lequel l'orifice 20 du canal de dérivation 8", qui est prévu latéralement dans la sortie de la turbine 6", comporte une soupape 21 à disque. Le disque 22 de la soupape 21 est incliné par rapport à la direction d'écoulement A des gaz d'échappement de la turbine, et le bord du disque 22 tourné vers le rotor 2 (représenté en position d'ouverture maximale de la soupape 21 dans la figure) est sensiblement à fleur par FIG. 3 shows an embodiment of the invention in which the orifice 20 of the bypass channel 8 ", which is provided laterally in the outlet of the turbine 6", comprises a disk valve 21. The disk 22 of the valve 21 is inclined with respect to the flow direction A of the exhaust gas from the turbine, and the edge of the disk 22 facing the rotor 2 (shown in the maximum open position of the valve 21 in the figure) is roughly flush by
rapport à la paroi intérieure 23 de la sortie 6" de la turbine. relative to the inner wall 23 of the outlet 6 "of the turbine.
Comme le montre la veine de gaz d'échappement indiquée par les flèches 24 dans le canal de dérivation 8", la soupape 21, telle que représentée, forme une buse à réaction 9", dont le-sens de As shown by the exhaust gas flow indicated by the arrows 24 in the bypass channel 8 ", the valve 21, as shown, forms a jet nozzle 9", the direction of which
la réaction est sensiblement aligné dans le sens de l'écoule- the reaction is substantially aligned in the direction of flow.
ment de sortie des gaz d'échappement de la turbine. Les gaz d'échappement accélérés dans la buse à réaction 9", aspirent à cet endroit les gaz d'échappement sortant du rotor 2, si bien qu'il peut régner une pression réduite en avant de la turbine sans réduire globalement la puissance de la turbine branchée sur les gaz d'échappement. Même dans l'exemple de réalisation Exhaust gas outlet of the turbine. The exhaust gas accelerated in the reaction nozzle 9 "aspirates at this point the exhaust gas leaving the rotor 2, so that it can reign a reduced pressure forward of the turbine without reducing overall the power of the turbine connected to the exhaust gas Even in the example embodiment
de la figure 3, comme dans les deux autres exemples de réalisa- Figure 3, as in the other two examples of
tion décrits ci-dessus, on peut fermer complètement la section de la buse, si bien que pour une quantité de gaz d'échappement, relativement faible, la turbine soit balayée par l'ensemble du gaz d'échappement tout en fournissant une puissance élevée au compresseur. Selon la-caractéristique de base de l'invention, il est également possible de faire déboucher la conduite de dérivation destinée à l'évacuation des gaz d'échappement en formant une pompe à réaction, dans le segment de la conduite de gaz d'échappement, situé en aval de la turbine, pour que de cette façon on atteigne l'effet recherché d'une réduction de la As described above, the section of the nozzle can be completely closed, so that for a relatively small amount of exhaust gas the turbine is swept by the exhaust gas assembly while providing high power. to the compressor. According to the basic feature of the invention, it is also possible to unblock the bypass line for exhaust gas evacuation by forming a reaction pump in the segment of the exhaust gas pipe. , located downstream of the turbine, so that we achieve the desired effect of a reduction of the
pression après la turbine.pressure after the turbine.
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| FR2891011A1 (en) * | 2005-09-21 | 2007-03-23 | Melchior Jean F | SUPPLY DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE, AND MOTOR VEHICLE EQUIPPED WITH SUCH A DEVICE |
| EP1775441A1 (en) * | 2005-09-21 | 2007-04-18 | Jean Frédéric Melchior | Supercharging device for an internal combustion engine and vehicle equipped with such a device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2059515A (en) | 1981-04-23 |
| ATA479580A (en) | 1988-07-15 |
| IT1132977B (en) | 1986-07-09 |
| GB2059515B (en) | 1983-04-07 |
| AT387623B (en) | 1989-02-27 |
| DE2939152C2 (en) | 1983-10-20 |
| FR2468737B1 (en) | 1986-07-18 |
| DE2939152A1 (en) | 1981-04-02 |
| IT8024770A0 (en) | 1980-09-19 |
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