FR2890413A1 - Thermoacoustic device for internal combustion engine, has emission unit with gas conduit in which external sound waves travel when engine operates, and transmission unit transmitting sound waves inside resonator - Google Patents
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Abstract
Description
"Agencement d'un dispositif thermoacoustique dans un"Arrangement of a thermoacoustic device in a
moteur à combustion interne" L'invention concerne un agencement d'un dispositif thermoacoustique dans un moteur à combustion interne, 5 notamment de véhicule automobile. The invention relates to an arrangement of a thermoacoustic device in an internal combustion engine, in particular a motor vehicle.
L'invention concerne plus particulièrement un agencement d'un dispositif thermoacoustique dans un moteur à combustion interne, notamment de véhicule automobile, le dispositif thermoacoustique comportant: io - un résonateur de forme globalement tubulaire d'axe longitudinal dont les deux extrémités sont fermées; - des moyens émetteurs d'ondes acoustiques à l'intérieur du résonateur qui sont agencés à une première extrémité du résonateur, la fréquence des ondes acoustiques internes is correspondant à une fréquence de résonance du résonateur de manière à produire une onde acoustique stationnaire interne à l'intérieur du résonateur; - un bouchon de matière conductrice de chaleur qui est agencé à l'intérieur du résonateur, à proximité de la deuxième extrémité, et qui comporte une pluralité de canaux longitudinaux aptes à laisser passer l'onde acoustique stationnaire interne; du type dans lequel le passage de l'onde acoustique stationnaire interne à travers les canaux du bouchon produit un gradient longitudinal de température dans le bouchon. The invention more particularly relates to an arrangement of a thermoacoustic device in an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, the thermoacoustic device comprising: a resonator of generally tubular shape with a longitudinal axis whose two ends are closed; acoustic wave emitting means inside the resonator which are arranged at a first end of the resonator, the frequency of the internal acoustic waves is corresponding to a resonance frequency of the resonator so as to produce a stationary acoustic wave internal to the resonator; inside the resonator; a plug of heat-conducting material which is arranged inside the resonator, close to the second end, and which comprises a plurality of longitudinal channels capable of passing the internal stationary acoustic wave; of the type in which the passage of the internal stationary acoustic wave through the plug channels produces a longitudinal temperature gradient in the plug.
Des dispositifs thermoacoustiques de ce type sont déjà connus. Thermoacoustic devices of this type are already known.
Le résonateur est généralement formé d'un tube fermé comportant des parties de forme linéaire et/ou torique. Ce tube contient un gaz sous pression, par exemple de l'hélium, à travers lequel une onde acoustique est susceptible de se propager. The resonator is generally formed of a closed tube comprising parts of linear and / or toric shape. This tube contains a gas under pressure, for example helium, through which an acoustic wave is likely to propagate.
Lorsque l'onde sonore se propage le long du résonateur, les particules de gaz oscillent longitudinalement sur de petites distances autour d'une position fixe. Seule l'onde se propage d'un bout à l'autre du résonateur. When the sound wave propagates along the resonator, the gas particles oscillate longitudinally over small distances around a fixed position. Only the wave propagates from one end to the other of the resonator.
L'oscillation des particules de gaz crée de faibles variations locales de pression et de température. Le gaz compressé se réchauffe, puis se refroidit en se détendant. The oscillation of gas particles creates small local variations in pressure and temperature. The compressed gas heats up and then cools off as it relaxes.
Pour exploiter ces faibles variations de température et créer un mécanisme de pompage de chaleur, le gaz doit être mis en contact avec un solide qui conduit rapidement la chaleur. Ce solide est ici formé par le bouchon qui est aussi appelé cellule thermoacoustique, pile ou encore "stack". To exploit these small temperature variations and to create a mechanism for pumping heat, the gas must be brought into contact with a solid that rapidly conducts heat. This solid is here formed by the plug which is also called thermoacoustic cell, stack or "stack".
Le bouchon, qui est un insert qui ne forme pas à io proprement parler le résonateur, est par exemple formé par une pile de plaques de métal longitudinales superposées perpendiculairement à l'axe du résonateur. Les plaques de métal sont espacées de manière qu'un interstice longitudinal formant canal soit réservé entre deux plaques. The plug, which is an insert that does not properly form the resonator, is for example formed by a stack of longitudinal metal plates superimposed perpendicular to the axis of the resonator. The metal plates are spaced so that a longitudinal channel gap is reserved between two plates.
is Le phénomène thermoacoustique est expliqué par la suite. The thermoacoustic phenomenon is explained later.
Dans un dispositif thermoacoustique, l'énergie acoustique est convertie partiellement en chaleur. Ainsi, le passage de l'onde acoustique stationnaire interne à travers le résonateur permet le transport de chaleur depuis une source froide de chaleur qui est située à une première extrémité longitudinale du bouchon vers une seconde source chaude de température plus élevée qui est située à la deuxième extrémité longitudinale du bouchon. In a thermoacoustic device, the acoustic energy is partially converted into heat. Thus, the passage of the internal stationary acoustic wave through the resonator allows the transport of heat from a cold heat source which is located at a first longitudinal end of the plug to a second higher temperature hot source which is located at the second longitudinal end of the plug.
Pour les besoins de l'explication, on se figurera que plusieurs particules de gaz sont alignées longitudinalement à l'intérieur du canal. Une première particule de gaz est agencée à l'entrée du canal. For the sake of explanation, it will be imagined that several gas particles are aligned longitudinally inside the channel. A first particle of gas is arranged at the entrance of the channel.
Avant le passage de l'onde acoustique interne, chaque particule occupe une position initiale. Before the passage of the internal acoustic wave, each particle occupies an initial position.
Lorsque l'onde acoustique interne se propage, elle force la première particule de gaz à passer dans le canal étroit situé entre les plaques du bouchon. Le gaz est alors compressé et toutes les particules sont déplacées vers l'avant vers une position compressée dans laquelle les particules, et notamment la première particule, se réchauffent. La première particule dans sa position compressée occupe la position initiale de la deuxième particule adjacente. When the internal acoustic wave propagates, it forces the first gas particle to pass into the narrow channel between the plug plates. The gas is then compressed and all the particles are moved forward to a compressed position in which the particles, and especially the first particle, heat up. The first particle in its compressed position occupies the initial position of the second adjacent particle.
Dans sa position compressée, la première particule transmet cette chaleur de compression aux parois de métal qui l'entourent. Le bouchon se réchauffe alors localement. In its compressed position, the first particle transmits this heat of compression to the surrounding metal walls. The cap is then warmed locally.
Puis, une fois l'onde passée, les particules, et notamment la première particule de gaz, débarrassées de leur chaleur, reviennent vers l'arrière jusqu'à leur position initiale. Then, once the wave passed, the particles, including the first gas particle, free of their heat, return back to their original position.
La chaleur localement emmagasinée par le bouchon est io alors transmise à la deuxième particule de gaz qui est dans sa position initiale. The heat locally stored by the plug is then transmitted to the second gas particle which is in its initial position.
Lors d'un deuxième passage de l'onde acoustique, la deuxième particule transporte un peu plus loin vers l'avant cette chaleur, et ainsi de suite. Chaque petite oscillation du gaz permet is de pomper la chaleur vers l'avant le long du bouchon. During a second passage of the acoustic wave, the second particle carries a little further forward this heat, and so on. Each small oscillation of the gas allows pumping the heat forward along the plug.
L'onde acoustique interne étant stationnaire, la chaleur se déplace toujours vers la même extrémité longitudinale du bouchon. Après la mise en marche des moyens émetteurs, le bouchon devient chaud d'un côté et froid de l'autre. The internal acoustic wave being stationary, the heat always moves towards the same longitudinal end of the plug. After switching on the emitting means, the plug becomes hot on one side and cold on the other.
Pour exploiter la différence de température qui existe entre les deux extrémités longitudinales du bouchon, un échangeur de chaleur est agencé de manière adjacente à chaque extrémité longitudinale du bouchon. To exploit the temperature difference that exists between the two longitudinal ends of the plug, a heat exchanger is arranged adjacent to each longitudinal end of the plug.
Il est déjà connu par le document FR-A-2.848.293 d'agencer un tel dispositif thermoacoustique à bord d'un véhicule automobile à moteur à combustion interne. Ce document propose que les moyens émetteurs d'ondes acoustiques à l'intérieur du résonateur convertissent l'énergie calorifique produite par les gaz d'échappement du moteur en ondes acoustiques. It is already known from document FR-A-2,848,293 to arrange such a thermoacoustic device on board a motor vehicle with an internal combustion engine. This document proposes that the acoustic wave emitting means inside the resonator convert the heat energy produced by the engine exhaust gases into acoustic waves.
Cependant, cet agencement est complexe et onéreux. However, this arrangement is complex and expensive.
Pour remédier à ces problèmes, l'invention propose un agencement du type décrit précédemment, caractérisé en ce que les moyens émetteurs d'ondes acoustiques comportent: - une conduite de gaz qui est raccordée à au moins une chambre de combustion du moteur à combustion interne et qui est parcourue par des ondes acoustiques externes lorsque le moteur fonctionne; - et des moyens pour transmettre les ondes acoustiques externes à l'intérieur du résonateur. To remedy these problems, the invention proposes an arrangement of the type described above, characterized in that the acoustic wave emitting means comprise: a gas pipe which is connected to at least one combustion chamber of the internal combustion engine and which is traversed by external acoustic waves when the engine is running; and means for transmitting the external acoustic waves inside the resonator.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention - la première extrémité du résonateur est raccordée en dérivation à la conduite de gaz, la première extrémité du io résonateur étant obturée par une membrane souple qui est apte à être excitée par les ondes acoustiques externes parcourant la conduite de gaz de manière à transmettre les ondes acoustiques externes à l'intérieur du résonateur; - la fréquence des ondes acoustiques externes produites is par le moteur varie en fonction du régime du moteur, et en ce que le dispositif thermoacoustique comporte des moyens pour faire varier la fréquence de résonance du résonateur en fonction du régime du moteur; l'agencement comporte des moyens pour faire varier la longueur du résonateur; - le résonateur est un tube télescopique; - le résonateur comporte une portion formant soufflet pour faire varier la longueur du résonateur; - la conduite de gaz est une conduite d'admission d'air dans au moins une chambre de combustion du moteur; - la conduite de gaz est une conduite d'échappement des gaz d'au moins une chambre de combustion du moteur. According to other features of the invention - the first end of the resonator is connected in shunt to the gas line, the first end of the resonator being closed by a flexible membrane which is able to be excited by the external acoustic waves traveling through the conducting gas so as to transmit the external acoustic waves inside the resonator; the frequency of the external acoustic waves produced by the motor varies as a function of the engine speed, and in that the thermoacoustic device comprises means for varying the resonance frequency of the resonator as a function of the engine speed; the arrangement comprises means for varying the length of the resonator; the resonator is a telescopic tube; the resonator comprises a bellows portion for varying the length of the resonator; the gas pipe is an air intake pipe in at least one combustion chamber of the engine; - The gas line is a gas exhaust pipe of at least one combustion chamber of the engine.
D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés parmi lesquels: - la figure 1 est une vue de coté qui représente schématiquement un dispositif thermoacoustique qui est agencé selon les enseignements de l'invention; la figure 2 est une vue schématique qui représente un dispositif thermoacoustique qui est agencé dans un moteur à combustion interne selon les enseignements de l'invention; - la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 1 qui s représente une variante du dispositif thermoacoustique selon l'invention. Other features and advantages will appear during the reading of the detailed description which follows for the understanding of which reference will be made to the appended drawings in which: FIG. 1 is a side view which schematically represents a thermoacoustic device which is arranged according to the teachings of the invention; Figure 2 is a schematic view showing a thermoacoustic device which is arranged in an internal combustion engine according to the teachings of the invention; FIG. 3 is a view similar to that of FIG. 1 which represents a variant of the thermoacoustic device according to the invention.
Dans la suite de la description, on adoptera à titre non limitatif une orientation longitudinale dirigée d'arrière en avant qui est indiquée par la flèche "L" de la figure 1. In the remainder of the description, a longitudinal orientation directed from back to front, indicated by the arrow "L" in FIG. 1, will be adopted without limitation.
io Par la suite, des éléments similaires, analogues ou identiques seront désignés par des mêmes numéros de référence. Subsequently, similar, analogous or identical elements will be designated by the same reference numerals.
On a représenté à la figure 1 un dispositif thermoacoustique 10. FIG. 1 shows a thermoacoustic device 10.
De manière connue, ce dispositif 10 comporte un is résonateur 12 qui est formé par un tube d'axe principal longitudinal "A". L'axe longitudinal "A" du résonateur 12 est rectiligne et sa longueur longitudinale totale est indiquée par la référence "L1". Le résonateur 12 a ici une section transversale circulaire. In known manner, this device 10 comprises a resonator 12 which is formed by a longitudinal main axis tube "A". The longitudinal axis "A" of the resonator 12 is rectilinear and its total longitudinal length is indicated by the reference "L1". The resonator 12 here has a circular cross section.
Selon une variante non représentée de l'invention, l'axe "A" du résonateur est curviligne ou présente au moins un tronçon curviligne. Dans ce cas, la direction longitudinale "L" correspond localement à la direction locale de l'axe principal "A" du résonateur. According to a variant not shown of the invention, the axis "A" of the resonator is curvilinear or has at least one curvilinear section. In this case, the longitudinal direction "L" corresponds locally to the local direction of the main axis "A" of the resonator.
Le résonateur 12 comporte une première extrémité longitudinale arrière 14 qui est représentée à gauche à la figure 1, et il comporte une deuxième extrémité longitudinale avant 16 qui est représentée à droite à la figure 1. Chaque extrémité longitudinale 14, 16 est fermée. The resonator 12 has a first rear longitudinal end 14 which is shown on the left in Figure 1, and it has a second longitudinal end 16 which is shown on the right in Figure 1. Each longitudinal end 14, 16 is closed.
Le résonateur 12 ainsi fermé contient un milieu dans lequel une onde acoustique est susceptible de se propager, par exemple un gaz sous pression tel que de l'hélium ou de l'air. The resonator 12 thus closed contains a medium in which an acoustic wave is likely to propagate, for example a pressurized gas such as helium or air.
Le dispositif 10 comporte aussi des moyens émetteurs 18 qui sont destinés à émettre une onde acoustique dite interne "01" qui se propage longitudinalement à l'intérieur du résonateur 12. Les moyens émetteurs 18 seront détaillés par la suite. The device 10 also comprises emitter means 18 which are intended to emit an internal so-called acoustic wave "01" which propagates longitudinally inside the resonator 12. The emitter means 18 will be detailed thereafter.
Lorsque les moyens émetteurs 18 fonctionnent, l'onde acoustique interne "01" émise à la première extrémité 14 traverse longitudinalement d'arrière en avant le résonateur 12 jusqu'à sa deuxième extrémité 16. L'onde acoustique "01" est alors dite incidente. Puis, le résonateur 12 étant fermé, l'onde acoustique interne "01" est réfléchie contre la deuxième extrémité 16. L'onde acoustique interne "01" réfléchie traverse alors longitudinalement io d'avant en arrière le résonateur 12. When the emitting means 18 operate, the internal acoustic wave "01" emitted at the first end 14 passes longitudinally from back to front the resonator 12 to its second end 16. The acoustic wave "01" is then said incident . Then, the resonator 12 being closed, the internal acoustic wave "01" is reflected against the second end 16. The internal acoustic wave "01" reflected then crosses longitudinally back and forth the resonator 12.
Le résonateur 12 présente une fréquence de résonance "Fres", ou fréquence propre, qui dépend des dimensions du résonateur 12, et notamment de sa longueur "L1 ". The resonator 12 has a resonance frequency "Fres", or natural frequency, which depends on the dimensions of the resonator 12, and in particular its length "L1".
Ainsi, lorsque l'onde acoustique interne est émise avec une is fréquence coïncidant avec la fréquence de résonance "Fres", l'onde acoustique interne "01" est dite "stationnaire", c'est-à-dire que la superposition de l'onde incidente et de l'onde réfléchie forme une onde acoustique stationnaire interne "01" qui comporte une alternance longitudinale de noeuds "N" pour lesquels le gaz reste constamment au repos et des ventres "V" pour lesquels l'amplitude vibratoire longitudinale du gaz est maximale. Thus, when the internal acoustic wave is emitted with a frequency coinciding with the resonance frequency "Fres", the internal acoustic wave "01" is said to be "stationary", that is to say that the superposition of the incident wave and the reflected wave forms an internal stationary acoustic wave "01" which comprises a longitudinal alternation of nodes "N" for which the gas remains constantly at rest and "V" bellies for which the longitudinal vibration amplitude of the gas is maximum.
Le dispositif 10 comporte aussi un bouchon 20, aussi appelé "pile" ou "stack", qui est réalisé en matière conductrice de chaleur. Le bouchon 20 est agencé à l'intérieur du résonateur 12 à proximité de la deuxième extrémité 16. The device 10 also comprises a plug 20, also called "stack" or "stack", which is made of heat conductive material. The plug 20 is arranged inside the resonator 12 near the second end 16.
Dans l'exemple représenté à la figure 1, le bouchon 20 est plus particulièrement agencé à une distance "L2" de la deuxième extrémité 16, entre un noeud "N" et un ventre "V" de manière que sa face d'extrémité longitudinale arrière 22 soit à proximité d'un noeud "N". In the example shown in FIG. 1, the plug 20 is more particularly arranged at a distance "L2" from the second end 16, between a node "N" and a belly "V" so that its longitudinal end face rear 22 is near a node "N".
A titre d'exemple non limitatif, la longueur totale "L1" du résonateur est égal à la moitié de la longueur de l'onde acoustique stationnaire et la longueur "L2" qui sépare le bouchon de l'extrémité avant 16 est égale au quart de la longueur "L1" du résonateur 12. By way of nonlimiting example, the total length "L1" of the resonator is equal to half the length of the stationary acoustic wave and the length "L2" which separates the plug from the front end 16 is equal to one quarter the length "L1" of the resonator 12.
Le bouchon 20 est traversé dans le sens de l'épaisseur par une pluralité de canaux longitudinaux 24 qui sont aptes à laisser passer l'onde acoustique stationnaire interne "01". Les dimensions transversales des canaux 24 sont faibles, de préférence de l'ordre de grandeur des couches limites thermiques et visqueuses. The plug 20 is traversed in the direction of the thickness by a plurality of longitudinal channels 24 which are able to pass the stationary internal acoustic wave "01". The transverse dimensions of the channels 24 are small, preferably of the order of magnitude of the thermal and viscous boundary layers.
L'épaisseur longitudinale du bouchon est suffisamment io courte par rapport à la longueur totale "L1" du résonateur 12 pour que le bouchon 20 ne gêne pas la propagation de l'onde acoustique stationnaire interne "01", mais cette épaisseur longitudinale doit être assez longue pour permettre l'apparition du phénomène thermoacoustique. The longitudinal thickness of the plug is sufficiently short compared to the total length "L1" of the resonator 12 so that the plug 20 does not interfere with the propagation of the stationary internal acoustic wave "01", but this longitudinal thickness must be sufficiently long to allow the appearance of the thermoacoustic phenomenon.
is Le bouchon 20 est par exemple formé des plaques métalliques 26 longitudinales qui sont parallèles entre elles et qui sont empilées selon une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal "A" du résonateur 12. Un interstice longitudinal 24 formant canal est réservé entre chaque paire de plaques 26. The plug 20 is for example formed of longitudinal metal plates 26 which are parallel to each other and which are stacked in a direction perpendicular to the longitudinal axis "A" of the resonator 12. A longitudinal interstice 24 forming a channel is reserved between each pair of plates 26.
Selon une variante non représentée, le bouchon 20 est réalisé avec de la laine de verre. According to a variant not shown, the plug 20 is made of glass wool.
Lorsque le résonateur 12 est parcouru par l'onde acoustique stationnaire interne "01", l'onde acoustique stationnaire interne "01" passe à travers les canaux 24 du bouchon 20, ce qui produit un gradient longitudinal de température dans le bouchon 20 selon le phénomène thermoacoustique expliqué précédemment. When the resonator 12 is traversed by the internal stationary acoustic wave "01", the stationary internal acoustic wave "01" passes through the channels 24 of the plug 20, which produces a longitudinal temperature gradient in the plug 20 according to the thermoacoustic phenomenon explained previously.
Le gaz contenu dans une portion 28 du résonateur 12 qui est adjacente à la face avant 22 du bouchon 20, est chaud, tandis que le gaz contenu dans une portion 30 du résonateur 12 qui est adjacente à la face arrière 32 du bouchon 20, est froid. Les portions avant 28 et arrière 30 sont représentées par des zones hachurées à la figure 1. The gas contained in a portion 28 of the resonator 12 which is adjacent to the front face 22 of the plug 20, is hot, while the gas contained in a portion 30 of the resonator 12 which is adjacent to the rear face 32 of the plug 20, is cold. The front 28 and rear 30 portions are represented by hatched areas in FIG.
La portion avant 28 forme ainsi une source chaude tandis que la portion arrière 30 forme une source froide. The front portion 28 thus forms a hot source while the rear portion 30 forms a cold source.
Il est connu d'exploiter ces sources chaude 28 et froide 30 au moyen d'échangeurs de chaleurs (non représentés) qui sont agencés de manière adjacente à ces sources 28, 30. Les échangeurs de chaleur font par exemple parti d'un système de climatisation de véhicule automobile ou d'un système de chauffage de véhicule automobile. It is known to exploit these hot 28 and cold sources 30 by means of heat exchangers (not shown) which are arranged adjacent to these sources 28, 30. The heat exchangers are for example part of a heating system. air conditioning of a motor vehicle or a heating system of a motor vehicle.
Selon les enseignements de l'invention, comme représenté io à la figure 2, les moyens émetteurs d'ondes acoustiques 18 comportent: - une conduite de gaz 34 qui est raccordée à au moins une chambre de combustion 36 d'un moteur à combustion interne 38 et qui est parcourue par des ondes acoustiques externes "02" is (non représentée) lorsque le moteur 38 fonctionne; - et des moyens 40 pour transmettre les ondes acoustiques externes "02" à l'intérieur du résonateur 12. According to the teachings of the invention, as represented in FIG. 2, the acoustic wave emitting means 18 comprise: a gas pipe 34 which is connected to at least one combustion chamber 36 of an internal combustion engine 38 and which is traversed by external acoustic waves "02" is (not shown) when the motor 38 operates; and means 40 for transmitting the external acoustic waves "02" inside the resonator 12.
Le dispositif 10 est ici embarqué à bord d'un véhicule automobile (non représenté) et la conduite 34 est une conduite de 20 gaz d'échappement du moteur 38 du véhicule. The device 10 is here embarked on board a motor vehicle (not shown) and the pipe 34 is an exhaust pipe of the engine 38 of the vehicle.
Selon un mode de fonctionnement connu des moteurs à combustion, de l'air et du carburant sont cycliquement brûlés dans la chambre de combustion 36, puis les gaz d'échappement résultants de cette combustion sont cycliquement évacués dans la conduite d'échappement 34. L'évacuation cyclique des gaz d'échappement dans la conduite d'échappement 34 provoque l'apparition d'une onde acoustique externe "02" qui se propage longitudinalement selon la direction indiquée par la flèche "F" de la figure 2, à travers la conduite d'échappement 34 depuis la chambre de combustion 36. According to a known operating mode of the combustion engines, air and fuel are cyclically burned in the combustion chamber 36, and the exhaust gases resulting from this combustion are cyclically discharged into the exhaust pipe 34. cyclic evacuation of the exhaust gases in the exhaust pipe 34 causes the appearance of an external acoustic wave "02" which propagates longitudinally in the direction indicated by the arrow "F" of FIG. 2, through the exhaust pipe 34 from the combustion chamber 36.
La fréquence des ondes acoustiques externes "02" qui parcourent la conduite d'échappement 34 est proportionnelle au régime de fonctionnement du moteur 38. The frequency of the external acoustic waves "02" which run through the exhaust line 34 is proportional to the operating speed of the engine 38.
Comme représenté à la figure 1, la première extrémité 14 du résonateur 12 est raccordée en dérivation à la conduite de gaz d'échappement 34. L'axe principal longitudinal "A" du résonateur 12 est ici perpendiculaire à l'axe principal "B" de la conduite d'échappement 34. As shown in FIG. 1, the first end 14 of the resonator 12 is connected in shunt to the exhaust gas duct 34. The main longitudinal axis "A" of the resonator 12 is here perpendicular to the main axis "B" exhaust pipe 34.
La première extrémité 14 du résonateur est obturée de manière étanche par une membrane souple 40. La membrane souple 40 forme une cloison qui sépare l'intérieur du résonateur 12 de l'intérieur de la conduite d'échappement 34. Une face avant io de la membrane est ainsi en contact avec le gaz contenu à l'intérieur du résonateur 12, tandis que sa face opposée arrière est en contact avec les gaz d'échappement qui s'écoulent dans la conduite d'échappement 34. The first end 14 of the resonator is sealingly closed by a flexible membrane 40. The flexible membrane 40 forms a partition which separates the interior of the resonator 12 from the inside of the exhaust pipe 34. A front face 10 of the membrane is thus in contact with the gas contained inside the resonator 12, while its opposite rear face is in contact with the exhaust gas flowing in the exhaust pipe 34.
La membrane souple 40 forme ici les moyens de is transmission des ondes acoustiques externes "02". La membrane souple 40 est ainsi apte à être excitée en flexion longitudinale par les ondes acoustiques externes "02". The flexible membrane 40 here forms the means for transmitting external acoustic waves "02". The flexible membrane 40 is thus able to be excited in longitudinal flexion by the external acoustic waves "02".
Lors du fonctionnement du moteur 38, la conduite d'échappement 34 est parcourue par les ondes acoustiques externes "02". La membrane 40 est excitée et elle vibre avec la même fréquence que celle des ondes acoustiques externes "02". During the operation of the motor 38, the exhaust pipe 34 is traversed by the external acoustic waves "02". The membrane 40 is excited and vibrates with the same frequency as that of the external acoustic waves "02".
La vibration de la membrane 40 provoque un déplacement du gaz contenu dans le résonateur 12 formant ainsi une onde acoustique interne "01" dont la fréquence est sensiblement la même que la fréquence des ondes acoustiques externes "02". The vibration of the membrane 40 causes a displacement of the gas contained in the resonator 12 thus forming an internal acoustic wave "01" whose frequency is substantially the same as the frequency of the external acoustic waves "02".
Lorsque la fréquence des ondes acoustiques internes "01" coïncide avec la fréquence de résonance "Fres" du résonateur 12, l'onde acoustique stationnaire interne se forme, et le phénomène thermoacoustique se produit au niveau du bouchon 20 comme expliqué précédemment. When the frequency of the internal acoustic waves "01" coincides with the resonance frequency "Fres" of the resonator 12, the internal stationary acoustic wave is formed, and the thermoacoustic phenomenon occurs at the plug 20 as explained above.
Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention qui est représenté à la figure 3, le dispositif 10 comporte des moyens pour faire varier la fréquence de résonance "Fres" du résonateur 12. i0 According to a second embodiment of the invention which is represented in FIG. 3, the device 10 comprises means for varying the resonance frequency "Fres" of the resonator 12.
En effet, la fréquence des ondes acoustiques externes "02" qui parcourent la conduite d'échappement 34 est proportionnelle au régime de fonctionnement du moteur 38. La fréquence des ondes acoustiques internes "01" est donc aussi proportionnelle au régime de fonctionnement du moteur 38. Or, dans un véhicule automobile, le régime du moteur 38 varie souvent, voire presque en permanence par exemple lors d'une conduite en agglomération. Indeed, the frequency of the external acoustic waves "02" which run through the exhaust pipe 34 is proportional to the operating speed of the engine 38. The frequency of the internal acoustic waves "01" is therefore also proportional to the operating speed of the engine 38 However, in a motor vehicle, the engine speed 38 often varies, or almost always for example when driving in agglomeration.
L'invention propose de faire varier la fréquence de io résonance "Fres" du résonateur 12 en fonction du régime du moteur 38, en faisant notamment varier sa longueur totale "L1", de manière à faire concorder la fréquence de résonance "Fres" du résonateur 12 avec la fréquence de l'onde acoustique interne "01", afin que le dispositif thermoacoustique 10 fonctionne sur is une plus grande plage de régimes du moteur 38. The invention proposes to vary the resonance frequency "Fres" of the resonator 12 as a function of the speed of the motor 38, in particular by varying its total length "L1" so as to match the resonance frequency "Fres" of the resonator 12 with the frequency of the internal acoustic wave "01", so that the thermoacoustic device 10 operates on is a greater speed range of the engine 38.
Comme représenté à la figure 3, le résonateur 12 comporte ainsi un tronçon d'extrémité avant 12A et un tronçon d'extrémité arrière 12B. Le tronçon d'extrémité avant 12A est monté coulissant longitudinalement à l'intérieur du tronçon d'extrémité arrière 12B de manière que le résonateur 12 forme un tube télescopique. As shown in FIG. 3, the resonator 12 thus comprises a front end section 12A and a rear end section 12B. The front end portion 12A is slidably mounted longitudinally within the rear end portion 12B so that the resonator 12 forms a telescopic tube.
Il est ainsi possible de faire varier la longueur "L1" du résonateur 12 en fonction du régime de fonctionnement du moteur 38. It is thus possible to vary the length "L1" of the resonator 12 as a function of the operating speed of the motor 38.
Par exemple, lorsque le régime du moteur 38 augmente, la fréquence des ondes acoustiques internes "01" devient plus petite. La longueur "L1" du résonateur 12 est alors raccourcie en faisant coulisser le tronçon d'extrémité avant 12A dans le tronçon d'extrémité arrière 12B de manière à augmenter sa fréquence de résonance "Fres". For example, as the speed of motor 38 increases, the frequency of internal acoustic waves "01" becomes smaller. The length "L1" of the resonator 12 is then shortened by sliding the front end portion 12A in the rear end portion 12B so as to increase its resonance frequency "Fres".
Selon une variante non représentée de ce deuxième mode de réalisation, le tronçon d'extrémité avant 12A est monté coulissant longitudinalement par rapport au tronçon d'extrémité Il arrière 12B par un tronçon intermédiaire formant soufflet apte à faire varier la longueur "L1" du résonateur 12. According to a not shown variant of this second embodiment, the front end section 12A is slidably mounted longitudinally with respect to the rear end portion 11B by an intermediate portion forming a bellows adapted to vary the length "L1" of the resonator 12.
Selon une variante non représentée de l'invention qui est applicable à tous les modes de réalisation décrits précédemment, s la conduite de gaz 34 est une conduite d'admission d'air dans la chambre de combustion 36 du moteur. La conduite d'admission d'air est en effet elle aussi parcourue par des ondes acoustiques externes lorsque le moteur 38 fonctionne. Le fonctionnement du dispositif thermoacoustique 10 est alors identique à ce qui a été io décrit précédemment. According to a not shown variant of the invention which is applicable to all the embodiments described above, the gas duct 34 is an air intake duct in the combustion chamber 36 of the engine. The air intake duct is indeed also traversed by external acoustic waves when the motor 38 operates. The operation of the thermoacoustic device 10 is then identical to what has been described previously.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102536709A (en) * | 2012-02-01 | 2012-07-04 | 北京理工大学 | Tail-gas residual-heat driven radial traveling-wave thermoacoustic-engine device |
| DE102014112608A1 (en) * | 2014-09-02 | 2016-03-03 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Vehicle with an interior and method for air conditioning a vehicle |
| WO2019043308A1 (en) | 2017-08-29 | 2019-03-07 | Psa Automobiles Sa | Thermo-acoustic system |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003048656A1 (en) * | 2001-12-04 | 2003-06-12 | University Of Mississippi | Thermoacoustic refrigeration device and method |
| US20040000150A1 (en) * | 2001-07-02 | 2004-01-01 | Symko Orest G. | High frequency thermoacoustic refrigerator |
| FR2848293A1 (en) * | 2002-12-04 | 2004-06-11 | T2I Ingenierie | Heat exchanger passed through by primary oscillating fluid such as thermoacoustic cell for thermoacoustic machine where acoustic wave propagates in fluid |
| JP2005180731A (en) * | 2003-12-16 | 2005-07-07 | Toyota Motor Corp | Thermoacoustic engine |
| JP2005188841A (en) * | 2003-12-25 | 2005-07-14 | Toyota Motor Corp | Thermoacoustic engine and thermoacoustic refrigerator |
| JP2005233037A (en) * | 2004-02-18 | 2005-09-02 | Toyota Motor Corp | Thermoacoustic engine |
-
2005
- 2005-09-06 FR FR0552689A patent/FR2890413B1/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040000150A1 (en) * | 2001-07-02 | 2004-01-01 | Symko Orest G. | High frequency thermoacoustic refrigerator |
| WO2003048656A1 (en) * | 2001-12-04 | 2003-06-12 | University Of Mississippi | Thermoacoustic refrigeration device and method |
| FR2848293A1 (en) * | 2002-12-04 | 2004-06-11 | T2I Ingenierie | Heat exchanger passed through by primary oscillating fluid such as thermoacoustic cell for thermoacoustic machine where acoustic wave propagates in fluid |
| JP2005180731A (en) * | 2003-12-16 | 2005-07-07 | Toyota Motor Corp | Thermoacoustic engine |
| JP2005188841A (en) * | 2003-12-25 | 2005-07-14 | Toyota Motor Corp | Thermoacoustic engine and thermoacoustic refrigerator |
| JP2005233037A (en) * | 2004-02-18 | 2005-09-02 | Toyota Motor Corp | Thermoacoustic engine |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2003, no. 12 5 December 2003 (2003-12-05) * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102536709A (en) * | 2012-02-01 | 2012-07-04 | 北京理工大学 | Tail-gas residual-heat driven radial traveling-wave thermoacoustic-engine device |
| CN102536709B (en) * | 2012-02-01 | 2016-05-18 | 北京理工大学 | The radially traveling wave thermoacoustic engine device that a kind of using waste heat from tail gas drives |
| DE102014112608A1 (en) * | 2014-09-02 | 2016-03-03 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Vehicle with an interior and method for air conditioning a vehicle |
| DE102014112608B4 (en) | 2014-09-02 | 2024-07-11 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Vehicle with an interior and method for air conditioning a vehicle |
| WO2019043308A1 (en) | 2017-08-29 | 2019-03-07 | Psa Automobiles Sa | Thermo-acoustic system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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