FR2987873A1

FR2987873A1 - Raccord d'entree de compresseur

Info

Publication number: FR2987873A1
Application number: FR1252011A
Authority: FR
Inventors: Sylvain Lere; Julien Chapel
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2012-03-06
Filing date: 2012-03-06
Publication date: 2013-09-13

Abstract

L'invention porte sur un raccord d'entrée (4) de compresseur, pour le raccordement de la sortie d'un filtre à air à l'entrée d'un compresseur d'un moteur thermique, comportant un soufflet (41) élastiquement déformable, caractérisé en ce que le soufflet (41) est du type à ondulations (411) hélicoïdales. L'invention porte également sur un ensemble comportant un tel raccord et un compresseur de suralimentation d'un moteur thermique, et sur un véhicule automobile associé.

Description

98 78 7 3 1 RACCORD D'ENTREE DE COMPRESSEUR [0001] L'invention porte sur le domaine des moteurs suralimentés à l'aide d'un compresseur, typiquement un compresseur de turbocompresseur. [0002] La ligne d'admission d'air d'un moteur suralimenté comporte un filtre à air positionné en amont du compresseur. Entre le filtre à air et le compresseur est disposé un raccord, dit « raccord d'entrée de compresseur », qui comporte généralement une partie souple afin d'assurer un découplage mécanique permettant un certain débattement entre l'entrée du compresseur et la sortie du filtre à air. Dans un contexte automobile, cela est important notamment lorsque le filtre à air est fixé rigidement à la caisse du véhicule qu'il équipe. Dans le cas ou le filtre à air est fixé rigidement au moteur, une certaine souplesse du raccord est néanmoins nécessaire pour permettre le montage et assurer une reprise des jeux et tolérances. [0003] Par ailleurs, la forme générale du raccord d'entrée de compresseur est avant tout imposée par les contraintes d'implantation du filtre à air et du compresseur vis-à-vis du moteur. De fait, le flux d'air dans le raccord d'entrée de compresseur est rarement laminaire, et il en va de même à l'entrée du compresseur. Le mouvement de l'air s'écoulant dans le raccord présente donc une composante en rotation vis-à-vis de l'axe principal de la veine d'air. Cette rotation de l'air est généralement désignée par le terme anglophone « swirl ». [0004] Le swirl est dit négatif lorsque le sens de rotation de l'air est à l'opposé du sens de rotation de la roue compresseur. Lorsque le swirl est négatif, un phénomène de pompage peut apparaitre, donc les conséquences néfastes peuvent être diverses, notamment : - la génération de bruits typiques d'aspiration et de refoulement, accompagnée de dégradation des performances du compresseur ; - une dégradation physique des ailettes du compresseur, qui génèrent un sifflement même en dehors de l'occurrence du phénomène de pompage ; - une rupture des ailettes du compresseur, pouvant aller jusqu'à entraîner une casse du moteur30 [0005] Il convient donc pour éviter le phénomène de pompage de s'assurer que le flux d'air en entrée du compresseur présente à tout le moins un swirl positif ou nul, c'est-à-dire présente une composante en rotation (selon l'axe de rotation du compresseur) nulle ou dans le même sens de rotation que le compresseur. [0006] L'invention tend à proposer un raccord d'entrée de compresseur assurant le respect de ce critère, tout en présentant une structure simple et peu onéreuse à obtenir. [0007] Plus précisément, l'invention porte donc selon un premier aspect sur un raccord d'entrée de compresseur, pour le raccordement de la sortie d'un filtre à air à l'entrée d'un compresseur d'un moteur thermique, comportant un soufflet élastiquement déformable, caractérisé en ce que le soufflet est du type à ondulations hélicoïdales. L'hélice que décrivent les ondulations du soufflet permet la génération d'un mouvement rotatif dans le flux d'air qui traverse le raccord. [0008] De préférence, le soufflet s'étendant sensiblement selon un axe principal droit, le soufflet présente des spires arrangées en hélice de pas constant. [0009] De préférence, les ondulations hélicoïdales présentent un angle d'hélice compris entre 30° et 75°, et préférentiellement entre 45° et 60°. L'optimisation de l'angle d'hélice, c'est à dite l'angle d'inclinaison des ondulations par rapport à l'axe principal local du soufflet, permet d'obtention du compromis souhaité entre la génération d'un flux rotatif plus ou moins important, et la souplesse du raccord permettant la fonction de découplage mécanique. [0010] De préférence les ondulations présentent un profil sensiblement sinusoïdal. [0011] De préférence, les ondulations présentent une profondeur mesurant de 5% à 25% du diamètre total du soufflet. [0012] De préférence, les spires présentent une largeur, mesurée entre deux ondulations en l'absence de contrainte extérieur sur le soufflet, de 5% à 25% du diamètre total du soufflet. [0013] De préférence, le soufflet présente entre 2 et 6 ondulations. [0014] De préférence, le compresseur est un compresseur de turbocompresseur. C'est l'application préférentielle de l'invention, et celle pour laquelle le risque de pompage est le plus important. [0015] L'invention porte également sur un ensemble comportant un compresseur de suralimentation pour moteur thermique et un raccord d'entrée de compresseur conforme au premier aspect de l'invention, dans lequel l'hélicoïde formée par les ondulations du soufflet est dextre si une roue du compresseur, vue depuis l'entrée du compresseur, est conformée pour tourner dans le sens anti-trigonométrique, et dans lequel l'hélicoïde formée par les ondulations du soufflet est senestre si la roue du compresseur, vue depuis l'entrée du compresseur, est conformée pour tourner dans le sens trigonométrique. En d'autres termes, la composante rotative imprimée au flux d'air par le soufflet l'est dans le sens de rotation de la roue du compresseur.

L'invention porte enfin sur un véhicule automobile comportant un moteur thermique suralimenté équipé d'un tel ensemble. [0016] L'invention est décrite plus en détail en références aux figures annexées présentant l'invention dans un mode de réalisation préférentiel, et en comparaison avec l'état de la technique connu. [0017] La figure 1 présente l'architecture générale typique de l'admission d'air d'un moteur thermique suralimenté par turbocompresseur. [0018] La figure 2 présente un turbocompresseur et son environnement. [0019] Les figures 3a et 3b présentent de manière comparative un raccord d'entrée de compresseur conforme à l'état de la technique connu d'une part (figure 3a), et conforme à une variante préférentielle de l'invention (figure 3b). [0020] La figure 4 présente schématiquement l'effet obtenu dans un raccord d'entrée de compresseur selon l'invention. [0021] A la figure 1 on a représenté l'architecture générale typique de l'admission d'air d'un moteur thermique suralimenté. En suivant le parcours du flux d'air de son entrée vers le moteur, l'admission comprend une bouche d'entrée 1, un col d'entrée d'air 2, un filtre à air 3, un raccord d'entrée 4 de compresseur, objet de l'invention, un compresseur 51 par exemple de turbocompresseur 5, un raccord de sortie de compresseur 6, un raccord d'entrée d'échangeur 7, un refroidisseur d'air 8 (sous la forme d'un échangeur air/air), un raccord de sortie d'échangeur 9, et un doseur d'air ou un boîtier papillon 10. Puis vient un répartiteur d'air à l'admission du moteur (non représenté). [0022] Un turbocompresseur 5, tel que représenté en figure 2, comporte un compresseur 51 mis en rotation par l'action d'une turbine 52, elle-même mise en rotation sous l'effet du flux des gaz d'échappement sortant d'un moteur à combustion qu'il équipe. La turbine 52 du turbocompresseur 5 est typiquement positionnée en sortie d'un collecteur d'échappement 11 du moteur. [0023] La position de l'entrée des gaz d'échappement dans la turbine et la conformation des aubes que comporte cette dernière impose un sens de rotation à la turbine, qui est transmis à une roue du compresseur. Le compresseur 51 est lui-même conformé selon ce sens de rotation imposé, afin de comprimer l'air qui y pénètre. Le compresseur 51 comporte une entrée d'air 53 latérale et une sortie radiale 54. La vue du compresseur depuis l'entrée d'air, sensiblement orthogonale à la roue du compresseur 51, permet donc de caractériser son sens de rotation (trigonométrique ou anti-trigonométrique). [0024] Dans le cadre de l'invention, on a développé un raccord d'entrée 4 de compresseur optimisé. Le raccord d'entrée 4 de compresseur permet la liaison aéraulique entre la sortie du filtre à air 3 et l'entrée d'air 53 du compresseur 51. Le raccord assure également un certain découplage mécanique entre le filtre à air 3 et le compresseur 5 (et donc le moteur qu'il équipe), ce qui permet leur débattement relatif en fonctionnement, typiquement sur le filtre à air 3 est fixé à la structure d'un véhicule et non à son moteur, et à tout le moins permet le rattrapage des jeux entre les pièces et une offre une certaine souplesse pour leur montage. [0025] Tel qu'on le voit en figure 3a, représentant un raccord d'entrée 4 selon l'état de la technique connu, la souplesse nécessaire dans le raccord 4 est généralement obtenue par intégration au raccord d'un soufflet 41. Il s'agit communément d'un soufflet « en accordéon » réalisé dans une manière souple ou élastique (plastique tel que du polypropylène ou autre matériau thermoplastique, caoutchouc et ses dérivés, silicone, etc.). En aval du soufflet 41, une partie rigide est réalisée dans un matériau adapté pour résister aux contraintes thermiques issues du turbocompresseur 5. [0026] Dans l'invention, et tel que représenté en figure 3b selon un mode de réalisation préférentiel, le soufflet 41 présente des ondulations 411 hélicoïdales. En d'autres termes, les ondulations suivent une hélice en spiralant. [0027] En considérant une portion sensiblement rectiligne selon un axe A du raccord d'entrée 4 de compresseur, l'hélice formée par les ondulations présente un angle d'hélice [3 préférentiellement compris entre 45° et 60° d'angle. L'angle peut être adapté, même au-delà de cette plage préférentielle, selon l'application afin d'obtenir un compromis acceptable entre : un angle faible, qui limite la souplesse du soufflet mais permet la génération d'une composante rotative importante dans un flux d'air traversant le raccord d'entrée 4, et un angle important, présentant une souplesse plus importante mais générant une plus faible composante rotative dans le flux d'air. [0028] L'effet de mise en rotation d'une part du flux gazeux traversant le soufflet d'un raccord 4 d'entrée de compresseur conforme à l'invention est schématiquement présenté en figure 4. En léchant les bords du soufflet, le flux d'air est amené à adopter le mouvement en hélice que décrivent les ondulations 411. En effet l'extérieur du flux d'air se trouve « piegé » dans l'hélicoïde formée par le soufflet 41, imprimant ainsi une rotation extérieure au flux, ce qui de proche en proche engendre un mouvement rotatif global du flux. Le soufflet 41 est conformé, pour ce qui est du caractère dextre ou senestre de l'hélice formées par ses ondulations 411, de sorte à générer un swirl positif vis-à-vis du sens de rotation de la roue du compresseur 51. Le swirl généré permet alors de faire tourner l'air dans le sens voulu, de façon à arriver à l'entrée du compresseur du turbocompresseur dans le même sens que la rotation de la roue du compresseur. [0029] Pour cela, l'hélicoïde formée par les ondulations 411 du soufflet 41 est dextre si le compresseur, vu depuis son entrée, est conformé pour tourner dans le sens anti- trigonométrique, tandis que l'hélicoïde formée par les ondulations 411 du soufflet 41 est senestre si le compresseur 41, vu depuis son entrée, est conformé pour tourner dans le sens trigonométrique. [0030] L'invention ainsi développée permet donc, par un moyen simple, la génération d'un « swirl » positif à l'entrée d'un compresseur (par exemple d'un turbocompresseur) par génération d'une composante ou champ rotatif, afin d'éviter le risque de pompage du compresseur. Cela est réalisé en synergie avec l'obtention du découplage mécanique nécessaire entre le filtre à air et le turbocompresseur.30

Claims

REVENDICATIONS: 1. Raccord d'entrée (4) de compresseur, pour le raccordement de la sortie d'un filtre à air (3) à l'entrée d'un compresseur (51) d'un moteur thermique, comportant un soufflet (41) élastiquement déformable, caractérisé en ce que le soufflet (41) est du type à ondulations (411) hélicoïdales.
2. Raccord selon la revendication 1, le soufflet (41) s'étendant sensiblement selon un axe (A) principal droit, dans lequel le soufflet (41) présente des spires arrangées en hélice de pas constant.
3. Raccord selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel les ondulations (411) hélicoïdales présentent un angle d'hélice (6) compris entre 30° et 75°, et préférentiellement entre 45° et 60°.
4. Raccord selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les ondulations (411) présentent un profil sensiblement sinusoïdal.
5. Raccord selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les ondulations (411) présentent une profondeur (P) mesurant de 5% à 25% du diamètre total (Dt) du soufflet (41).
6. Raccord selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les spires présentent une largeur (L), mesurée entre deux ondulations (411) en l'absence de contrainte extérieur sur le soufflet (41), de 5% à 25% du diamètre total (Dt) du soufflet (41).
7. Raccord selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le soufflet (41) présente entre 2 et 6 ondulations (411).
8. Raccord selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le compresseur (51) est un compresseur de turbocompresseur (5).
9. Ensemble comportant un compresseur (51) de suralimentation pour moteur thermique et un raccord d'entrée (4) de compresseur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'hélicoïde formée par les ondulations (411) du soufflet (41) est dextre siune roue du compresseur (51), vue depuis l'entrée du compresseur (51), est conformée pour tourner dans le sens anti-trigonométrique, et dans lequel l'hélicoïde formée par les ondulations (411) du soufflet (41) est senestre si la roue du compresseur (51), vue depuis l'entrée du compresseur (51), est conformée pour tourner dans le sens trigonométrique.
10. Véhicule automobile comportant un moteur thermique suralimenté équipé d'un ensemble selon la revendication 9.10