FR2936285A3 - Gas intake manifold for internal combustion engine of motor vehicle, has conduits in which gas circulates along same direction and reverse directions, where areas of cross sections of conduits are equal - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne une tubulure pour conduire des gaz d'un moteur à combustion interne, en particulier les gaz d'admission dans un moteur à combustion interne. The present invention relates to a pipe for conducting gases of an internal combustion engine, in particular the intake gases in an internal combustion engine.
La quantité d'air introduite dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne impacte très fortement les performances du moteur. Deux phénomènes physiques principaux ont lieu lors du remplissage en air de la chambre de combustion. Ce sont un phénomène aérodynamique défini par la forme de la tubulure d'admission et un phénomène de résonnance acoustique, c'est-à-dire un phénomène de propagation d'ondes de pression dans la tubulure d'admission. L'invention concerne ce deuxième phénomène. Pour profiter du phénomène de résonnance acoustique à des régimes moteurs définis, il est nécessaire d'accorder la tubulure pour qu'elle résonne à une fréquence déterminée. The amount of air introduced into the combustion chamber of an internal combustion engine greatly impacts the performance of the engine. Two main physical phenomena occur during the air filling of the combustion chamber. This is an aerodynamic phenomenon defined by the shape of the intake manifold and an acoustic resonance phenomenon, that is to say a phenomenon of propagation of pressure waves in the intake manifold. The invention relates to this second phenomenon. To take advantage of the phenomenon of acoustic resonance at defined engine speeds, it is necessary to tune the tubing so that it resonates at a determined frequency.
II est connu par exemple du document FR 2 716 697 de prévoir un dispositif ayant des conduits de longueurs différentes et de permettre l'admission par l'un des conduits ou par les deux conduits en fonction de la position d'une pièce mobile de façon à accorder le dispositif à différents régimes moteur. It is known, for example, from document FR 2 716 697 to provide a device having ducts of different lengths and to allow admission through one of the ducts or through the two ducts as a function of the position of a moving part in a manner. to tune the device to different engine speeds.
Cependant, des contraintes d'encombrement dans le compartiment moteur rendent très difficile l'obtention de certaines fréquences de résonnance, les tubulures d'admission devant être aussi courtes et compactes que possible pour répondre aux contraintes évoquées. However, space constraints in the engine compartment make it very difficult to obtain certain resonance frequencies, the intake manifolds must be as short and compact as possible to meet the constraints mentioned.
Pour remédier à ce problème, il est connu d'ajuster la fréquence de résonnance d'une tubulure en positionnant dans celle-ci d'importantes variations de sections. Ceci permet d'apporter une solution à des problèmes de compacité. Néanmoins, la fréquence de résonnance n'est MS\REN 114FR.dpt pas le seul paramètre à considérer pour évaluer le phénomène de résonnance. En effet, il faut aussi tenir compte de l'amplitude de cette résonnance. Plus cette amplitude est importante, plus le phénomène est favorable aux performances du moteur. Or, les fortes variations de sections évoquées diminuent l'amplitude de la résonnance. To remedy this problem, it is known to adjust the resonance frequency of a tubing by positioning therein important variations of sections. This makes it possible to provide a solution to compactness problems. Nevertheless, the resonance frequency is not the only parameter to be considered in evaluating the resonance phenomenon. Indeed, it is also necessary to take into account the amplitude of this resonance. The greater this amplitude, the more the phenomenon is favorable to the performance of the engine. However, the strong variations of evoked sections decrease the amplitude of the resonance.
II est aussi connu de prévoir un filtre à air ayant une fonction de résonateur comme celui décrit dans le document EP 1 607 616 et de permettre un accord basse fréquence. Cependant, un tel filtre à air est volumineux. It is also known to provide an air filter having a resonator function such as that described in EP 1 607 616 and to allow low frequency tuning. However, such an air filter is bulky.
Le but de l'invention est donc de fournir une tubulure pour conduire des gaz d'un moteur à combustion interne remédiant aux inconvénients précédemment évoqués et améliorant les tubulures connues de l'art antérieur. En particulier, l'invention propose une tubulure compacte, en particulier de faible encombrement en longueur et présentant des propriétés acoustiques d'une tubulure longue. The object of the invention is therefore to provide a pipe for conducting gases of an internal combustion engine overcoming the disadvantages mentioned above and improving the known pipes of the prior art. In particular, the invention provides a compact tubing, in particular of small size in length and having acoustic properties of a long tubing.
La tubulure selon l'invention, en particulier tubulure d'admission, permet de conduire des gaz d'un moteur à combustion interne. Elle est caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une première et une deuxième conduite, dans lesquelles les gaz circulent au moins sensiblement selon une même direction et en sens inverses, la deuxième conduite entourant la première conduite et les aires des sections transversales des première et deuxième conduites étant au moins sensiblement égales. The tubing according to the invention, in particular the intake manifold, makes it possible to drive gases from an internal combustion engine. It is characterized in that it comprises at least a first and a second pipe, in which the gases circulate at least substantially in the same direction and in opposite directions, the second pipe surrounding the first pipe and the cross-sectional areas of the first pipe. and second conduits being at least substantially equal.
Dans des sections transversales, les parois des différentes conduites peuvent être au moins sensiblement homothétiques. MS\REN 114FR.dpt30 Les rapports d'homothétie peuvent être tels que les rapports des aires des conduites valent au moins sensiblement avec n le nombre de conduites. In cross sections, the walls of the different pipes may be at least substantially homothetic. The homothetic ratios may be such that the ratios of the areas of the pipes are at least substantially equal to the number of pipes.
Les sections transversales des différentes conduites peuvent être de formes circulaires et/ou polygonales et/ou elliptiques. The cross sections of the different pipes may be circular and / or polygonal and / or elliptical.
La tubulure peut comprendre des portions de raccordement des différentes conduites. Selon l'invention, le moteur à combustion interne comprend une tubulure définie précédemment. The tubing may comprise connecting portions of the different pipes. According to the invention, the internal combustion engine comprises a tubing defined above.
Selon l'invention, le véhicule automobile comprend un moteur à 15 combustion interne défini précédemment. According to the invention, the motor vehicle comprises an internal combustion engine defined above.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, un mode de réalisation d'une tubulure selon l'invention. The attached drawing shows, by way of example, an embodiment of a tubing according to the invention.
20 La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un mode de réalisation d'une tubulure selon l'invention. Figure 1 is a longitudinal sectional view of an embodiment of a tubing according to the invention.
La figure 2 est une vue de côté de ce mode de réalisation. Figure 2 is a side view of this embodiment.
25 La figure 3 est une vue en coupe transversale de ce mode de réalisation au niveau du plan III-III de la figure 2. Figure 3 is a cross-sectional view of this embodiment at the plane III-III of Figure 2.
La figure 4 est un schéma expliquant le principe de l'invention. Figure 4 is a diagram explaining the principle of the invention.
30 Un mode de réalisation d'une tubulure 1 selon l'invention est décrit ci-après en référence aux figures 1 à 4. La tubulure équipe un moteur MS\REN 114FR.dpt10 thermique, en particulier un moteur à combustion interne. La tubulure permet la circulation des gaz à admettre dans le moteur, elle se trouve donc en amont de la chambre de combustion. An embodiment of a tubing 1 according to the invention is described below with reference to FIGS. 1 to 4. The tubing is equipped with a thermal engine MS \ REN 114FR.dpt10, in particular an internal combustion engine. The tubing allows the flow of gases to be admitted into the engine, it is therefore upstream of the combustion chamber.
La tubulure comprend une première conduite 4, une deuxième conduite 5, une troisième conduite 6 et une quatrième conduite 2. Une particule de gaz traversant la tubulure passe successivement dans la première, puis dans la deuxième, puis dans la troisième, puis dans la quatrième conduite. Chaque conduite est raccordée à la conduite précédente et à la conduite suivante par des portions de raccordement 11, 12, 13. Sur la figure 1, les trajectoires de deux particules de gaz sont matérialisées par des flèches 14a et 14b. Dans les différentes conduites, le gaz circule selon la même direction 20. Cependant, dans les première, troisième et quatrième portions, il circule dans un premier sens et, dans la deuxième portion, il circule dans le sens opposé. Au fil des différentes portions de raccordement, la direction de circulation du gaz évolue. The tubing comprises a first pipe 4, a second pipe 5, a third pipe 6 and a fourth pipe 2. A particle of gas passing through the pipe passes successively into the first, then into the second, then into the third, and then into the fourth pipe. conduct. Each pipe is connected to the previous pipe and to the next pipe by connecting portions 11, 12, 13. In FIG. 1, the trajectories of two gas particles are represented by arrows 14a and 14b. In the different pipes, the gas flows in the same direction 20. However, in the first, third and fourth portions, it flows in a first direction and, in the second portion, it flows in the opposite direction. Throughout the various connection portions, the flow direction of the gas changes.
La première conduite est par exemple cylindrique et, de préférence, cylindrique de révolution. Elle est délimitée par une paroi 7. L'aire des sections transversales (ou perpendiculaires à l'écoulement de gaz) de la conduite est de préférence au moins sensiblement constante le long de cette conduite. The first pipe is for example cylindrical and, preferably, cylindrical of revolution. It is delimited by a wall 7. The area of the cross sections (or perpendicular to the gas flow) of the pipe is preferably at least substantially constant along this pipe.
Au bout de la première conduite, une première portion 11 raccorde la première conduite à la deuxième conduite. Cette portion permet de dévier ou modifier la direction de l'écoulement pour le diriger vers la deuxième conduite. La première portion comprend un élément 10 formant paroi 19 de sorte à ce que l'aire des sections perpendiculaires à l'écoulement de gaz dans la portion soit de préférence au moins sensiblement constante et égale à l'aire des sections de la première conduite. MS\REN 114FR.dpt La deuxième conduite est elle aussi par exemple cylindrique et, de préférence, cylindrique de révolution. Elle est délimitée par une paroi intérieure (la paroi 7) et une paroi extérieure 8 qui est raccordée à l'élément 10. Les sections de la deuxième conduite ont ainsi une forme annulaire. L'aire des sections transversales (ou perpendiculaires à l'écoulement de gaz) de la deuxième conduite est de préférence au moins sensiblement constante et égale à l'aire des sections de la première conduite. Ainsi, l'écoulement dans la deuxième conduite circule au moins sensiblement selon la même direction que l'écoulement dans la première conduite mais en sens opposé. At the end of the first pipe, a first portion 11 connects the first pipe to the second pipe. This portion is used to deflect or change the flow direction to direct it to the second pipe. The first portion comprises a wall member 19 so that the area of the sections perpendicular to the gas flow in the portion is preferably at least substantially constant and equal to the area of the sections of the first duct. MS \ REN 114EN.dpt The second conduit is also for example cylindrical and, preferably, cylindrical of revolution. It is delimited by an inner wall (the wall 7) and an outer wall 8 which is connected to the element 10. The sections of the second pipe thus have an annular shape. The area of the cross sections (or perpendicular to the gas flow) of the second conduit is preferably at least substantially constant and equal to the area of the sections of the first conduit. Thus, the flow in the second pipe flows at least substantially in the same direction as the flow in the first pipe but in the opposite direction.
Au bout de la deuxième conduite, une deuxième portion 12 raccorde la deuxième conduite à la troisième conduite. Cette portion permet de dévier ou modifier la direction de l'écoulement pour le diriger vers la troisième conduite. La deuxième portion comprend une paroi 21 s'étendant depuis la paroi 7. Cette paroi 21 a de préférence une forme telle que l'aire des sections perpendiculaires à l'écoulement de gaz dans la portion est de préférence au moins sensiblement constante et égale à l'aire des sections de la deuxième conduite. At the end of the second conduit, a second portion 12 connects the second conduit to the third conduit. This portion is used to deflect or change the direction of the flow to direct it to the third pipe. The second portion comprises a wall 21 extending from the wall 7. This wall 21 preferably has a shape such that the area of the sections perpendicular to the flow of gas in the portion is preferably at least substantially constant and equal to the area of the sections of the second pipe.
La troisième conduite est elle aussi par exemple cylindrique et, de préférence, cylindrique de révolution. Elle est délimitée par une paroi intérieure (la paroi 8) et une paroi extérieure 9 qui est raccordée à la paroi 21. Les sections de la troisième conduite ont ainsi une forme annulaire. L'aire des sections transversales (ou perpendiculaires à l'écoulement de gaz) de la troisième conduite est de préférence au moins sensiblement constante et égale à l'aire des sections de la première conduite. Ainsi, l'écoulement dans la troisième conduite circule au moins sensiblement selon la même direction et le même sens que l'écoulement dans la première conduite. MS\REN 114FR. dpt Au bout de la troisième conduite, une troisième portion 13 raccorde la troisième conduite à la quatrième conduite. Cette portion permet de dévier ou modifier la direction de l'écoulement pour le diriger vers la quatrième conduite. La troisième portion comprend une paroi 22 s'étendant depuis la paroi 8. La troisième portion comprend aussi une paroi 23 s'étendant depuis la paroi 9 jusqu'à la paroi 3. Ces parois 22 et 23 ont de préférence des formes telles que l'aire des sections perpendiculaires à l'écoulement de gaz dans la portion est au moins sensiblement constante et égale à l'aire des sections de la troisième conduite. De préférence, la paroi 22 est formée par l'élément 10. The third conduit is also for example cylindrical and, preferably, cylindrical of revolution. It is delimited by an inner wall (the wall 8) and an outer wall 9 which is connected to the wall 21. The sections of the third pipe thus have an annular shape. The area of the cross sections (or perpendicular to the gas flow) of the third pipe is preferably at least substantially constant and equal to the area of the sections of the first pipe. Thus, the flow in the third conduit flows at least substantially in the same direction and direction as the flow in the first conduit. MS \ REN 114FR. At the end of the third conduit, a third portion 13 connects the third conduit to the fourth conduit. This portion is used to deflect or change the direction of flow to direct it to the fourth pipe. The third portion comprises a wall 22 extending from the wall 8. The third portion also comprises a wall 23 extending from the wall 9 to the wall 3. These walls 22 and 23 preferably have shapes such that The area of the sections perpendicular to the gas flow in the portion is at least substantially constant and equal to the area of the sections of the third pipe. Preferably, the wall 22 is formed by the element 10.
La quatrième conduite est elle aussi par exemple cylindrique et, de préférence, cylindrique de révolution. Elle est délimitée par une paroi 3 qui est raccordée à la paroi 9. L'aire des sections transversales (ou perpendiculaires à l'écoulement de gaz) de la quatrième conduite est de préférence au moins sensiblement constante et égale à l'aire des sections de la première conduite. L'écoulement dans la quatrième conduite circule au moins sensiblement selon la même direction et le même sens que l'écoulement dans la première conduite. The fourth conduit is also for example cylindrical and, preferably, cylindrical of revolution. It is delimited by a wall 3 which is connected to the wall 9. The area of the cross sections (or perpendicular to the gas flow) of the fourth pipe is preferably at least substantially constant and equal to the area of the sections of the first conduct. The flow in the fourth conduit flows at least substantially in the same direction and direction as the flow in the first conduit.
Les sections des principales parois 7, 8 et 9 de la tubulure peuvent ne pas être de type circulaire. Elles peuvent aussi être de type elliptique ou de type polygonal. Une ou plusieurs parois peuvent être d'un premier type et d'autres d'un autre type. The sections of the main walls 7, 8 and 9 of the tubing may not be of circular type. They can also be elliptical or polygonal type. One or more walls can be of a first type and others of another type.
Les parois constituent un réseau et ont des formes et dimensions telles que l'écoulement de gaz se fait au travers de sections d'aire au moins sensiblement constante, comme représenté à la figure 4 où les aires des différentes régions sont égales. MS\REN 114FR.dpt De préférence, les sections des parois 7, 8 et 9 sont homothétiques. Les rapports d'homothétie sont tels que les rapports des aires des sections des conduites valent : û 2 : rapport des aires des sections de la paroi 8 et de la paroi 7, et û 3 : rapport des aires des sections de la paroi 9 et de la paroi 7. The walls form a network and have shapes and dimensions such that the flow of gas is through sections of area at least substantially constant, as shown in Figure 4 where the areas of the different regions are equal. MS \ REN 114EN.dpt Preferably, the sections of the walls 7, 8 and 9 are homothetic. The ratios of homothety are such that the ratios of the areas of the sections of the pipes are worth: û 2: ratio of the areas of the sections of the wall 8 and the wall 7, and û 3: ratio of the areas of the sections of the wall 9 and of the wall 7.
Dans l'exemple précédent, il n'y a que trois conduites concentriques 4, 5 et 6. Cependant, selon l'invention, il y a au moins deux conduites concentriques et il peut y avoir plus de trois conduites concentriques. In the above example, there are only three concentric pipes 4, 5 and 6. However, according to the invention, there are at least two concentric pipes and there may be more than three concentric pipes.
Dans le cas général de n conduites concentriques ou de n-1 conduites entourées par au moins une autre conduite, si les sections sont homothétiques, les rapports d'homothéties sont tels que les rapports des aires des sections des conduites à l'aire de la section de la conduite centrale (ou de plus petite section) valent : {i};_Z n . Cette formule n'est valable que pour des parois fines. Dans le cas de conduits cylindriques, cela correspond à des rapports d'homothétie des rayons de -fi et jà- pour un dispositif à trois conduites concentriques. Si l'épaisseur des parois ne peut être négligée, il y a lieu d'adapter la formule pour assurer une section de passage de flux gazeux constante ou sensiblement constante. In the general case of n concentric ducts or n-1 ducts surrounded by at least one other duct, if the sections are homothetic, the ratios of homotheties are such that the ratios of the areas of the sections of the ducts to the area of the section of the central pipe (or smaller section) are worth: {i}; _ Z n. This formula is only valid for thin walls. In the case of cylindrical ducts, this corresponds to the homothety ratios of -fi and jà- for a device with three concentric ducts. If the thickness of the walls can not be neglected, the formula should be adapted to ensure a constant or substantially constant gas flow section.
Dans le cas où n est pair, l'entrée et la sortie des gaz se font d'un même côté de la tubulure. In the case where n is even, the gas inlet and outlet are on the same side of the pipe.
L'écoulement dans la tubulure 1 décrite pourrait bien entendu se faire dans le sens opposé à celui décrit. The flow in the tubing 1 described could of course be in the opposite direction to that described.
Les conduites ont été décrites cylindriques. Néanmoins, celles-ci peuvent présenter des sections évolutives à aire constante. De même, il a été décrit des écoulements parallèles dans les différentes conduites. MS\REN 114FR.dpt Néanmoins, les différentes conduites et les écoulements dans ces conduites peuvent ne pas être rigoureusement parallèles. The pipes have been described as cylindrical. Nevertheless, these can present evolutionary sections with constant area. Similarly, parallel flows have been described in the different pipes. MS \ REN 114EN.dpt Nevertheless, the different pipes and flows in these pipes may not be strictly parallel.
La tubulure est de préférence réalisée en métal. Elle peut être venue de fonderie. Elle peut également être mécano-soudée. On remarque sur la section de la figure que l'élément 10 et la paroi 8 forment un ensemble. Cet ensemble est maintenu en position dans la tubulure par différents éléments de liaison (non représentés) le reliant au reste de la tubulure. The tubing is preferably made of metal. She may have come from a foundry. It can also be mechanically welded. Note in the section of the figure that the element 10 and the wall 8 form an assembly. This assembly is held in position in the tubing by different connecting elements (not shown) connecting it to the rest of the tubing.
La tubulure décrite présente, du fait de sa structure, des propriétés acoustiques similaires à celle d'une tubulure droite présentant un encombrement longitudinal beaucoup plus important. Ceci est dû à la longueur du trajet que parcourent les ondes de pression dans la tubulure. Ainsi, la tubulure selon l'invention permet de rendre plus compact un moteur ou, à encombrement fixé, d'améliorer les performances d'un moteur. The tubing described has, because of its structure, acoustic properties similar to that of a straight tubing having a much larger longitudinal size. This is due to the length of the path through which the pressure waves in the tubing travel. Thus, the tubing according to the invention makes it possible to make a motor more compact or, with fixed dimensions, to improve the performance of an engine.
Par au moins sensiblement égales , on entend égales ou sensiblement égales . By at least substantially equal, is meant equal or substantially equal.
MS\REN 114FR.dpt MS \ REN 114FR.dpt
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