WO2006079738A1 - Dispositif de suralimentation d'un moteur a combustion interne comprenant une chambre d'amortissement des pulsations - Google Patents

Dispositif de suralimentation d'un moteur a combustion interne comprenant une chambre d'amortissement des pulsations Download PDF

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WO2006079738A1
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compressor
outlet
chamber
wall
damping chamber
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Eric Dumas
Frédéric EVERARD
Gérard STEFANI
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Renault S.A.S.
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    • F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/663—Sound attenuation
    • F04D29/665—Sound attenuation by means of resonance chambers or interference

Definitions

  • Supercharging device of an internal combustion engine comprising a pulsation damping chamber
  • the present invention relates to a supercharging device of an internal combustion engine comprising a damping chamber pulsations generated at the output of the compressor.
  • a first damping chamber is located midway on the air intake duct which connects the output of the compressor to the intake manifold of the engine.
  • one or two other damping chambers are arranged on ducts connected to the section of the intake duct between the compressor and the first damping chamber.
  • FIGS. 1 and 2 attached illustrate the state of the art closest to the invention.
  • the reference 1 designates a turbocharger comprising a turbine 2 driven by the gases flowing in the exhaust duct 3 of the heat engine 4.
  • the turbine 2 drives the wheel 5 of the compressor 6 which sends the compressed air into the intake duct 7 connected to the intake manifold 8 of the engine 4.
  • the intake duct 7 comprises on its path a chamber 9 whose structure is detailed in FIG.
  • the end 11 of the duct 7 is fixed around the nozzle 10 by latching means comprising a retaining clip 19.
  • the damping chamber 9 comprises a cylindrical outer wall 12 which surrounds a cylindrical inner wall 13 whose diameter is substantially equal to that of the intake duct 7. Between the cylindrical walls 12 and 13 are created two annular spaces 14 and 15 separated from each other by a partition 16. Each space 14, 15 opens into the interior of the duct 7 by an annular slot 17, 18.
  • the entire damping chamber is made by several elements welded together.
  • FIG. 2 shows in detail the snap-fitting arrangement of the end 11 of the intake duct 7 around the outlet endpiece 10 of the compressor 6.
  • the end 11 of the duct 7 has a flared shape towards the compressor comprising an annular shoulder 24 which is supported on the end of a sleeve 23 which surrounds the outlet nozzle 10 of the compressor.
  • the flared end 11 of the duct 7 is fixed to the sleeve 23 by snap-fastening by means of a retaining clip 19. Between the end 11 and the sleeve 23, seals 20, 21 are inserted.
  • the object of the present invention is to make improvements to the device known above by simplifying its construction while improving the efficiency of the damping chamber.
  • the supercharging device of an internal combustion engine comprising a turbocharger whose turbine is driven by the engine exhaust gas and whose compressor driven by this turbine compresses the intake air of the engine, the air intake duct connecting the outlet of the compressor to the air intake manifold to the engine, comprising a damping chamber of the pulsations generated at the outlet of the compressor, is characterized in that said damping chamber is connected directly to the compressor output.
  • said damping chamber partially surrounds a tubular nozzle connected to the outlet of the compressor.
  • said damping chamber comprises an outer cylindrical wall and an inner wall between which two contiguous annular spaces are formed and the inner wall of one of the annular spaces surrounds said outlet end of the compressor.
  • This inner wall thus forms the end of the intake duct which fits around the outlet end of the compressor, which simplifies the construction of the device.
  • said damping chamber comprises, in a radial plane located substantially in the middle, a partition having a circular central opening whose diameter is substantially equal to the diameter of the tubular endpiece connected to the compressor output;
  • said central opening is extended in a direction opposite to said mouthpiece by a tubular duct defining, with the outer wall of said damping chamber, an annular space which opens towards the air intake duct through an annular opening formed between the free end of said tubular duct and the connection zone of said chamber with the air intake duct;
  • said damping chamber has another annular space in a zone extending between said annular partition and the zone of connection of said damping chamber with the outlet of the compressor;
  • said other annular space opens radially towards the axis of the outlet end of the compressor by a circular slot adjacent to the edge of said circular opening;
  • the compressor outlet nozzle is annularly surrounded by a sleeve fixed around the outlet of the compressor, the end of the outer wall of the chamber opposite the air intake duct being fixed by snapping around said sleeve; said sleeve is surrounded by a tubular element, one end of which has a rim bearing on the output edge of said outlet nozzle and the other end of which is inserted between said outlet nozzle and the adjacent end of the outer wall of the chamber and is fixed to said sleeve by the means for snap-fitting the end of the outer wall of the chamber to said sleeve.
  • FIG. 1 is a diagrammatic view in longitudinal section of a supercharging device comprising a known damping chamber
  • FIG. 2 is a partial view of the device according to FIG. 1, showing the detailed structure of the damping chamber and the connection of the intake duct at the outlet of the compressor;
  • FIG. 3 is a view similar to FIG. 1 illustrating the device according to the invention
  • FIG. 4 is a view similar to Figure 2, showing the damping chamber of the device according to the invention and its direct connection to the output of the compressor.
  • the supercharging device of an internal combustion engine 4 comprises a turbocharger 1 whose turbine 2 is driven by the exhaust gases 3 of the engine 4 and whose wheel 5 of the compressor 6 driven by this turbine 2 compresses the intake air of the engine.
  • the air intake duct 7 connecting the outlet 10 of the compressor 6 to the air intake manifold 8 to the engine 4 comprises a damping chamber 9a of the pulsations generated at the outlet of the compressor 6.
  • this damping chamber 9a is connected directly to the outlet 10 of the compressor 6.
  • the damping chamber 9a partially surrounds the tubular nozzle 10 connected to the outlet of the compressor 6.
  • the damping chamber 9a comprises a outer cylindrical wall 12a and an inner wall 13a, 13b between which are formed two contiguous annular spaces 14a, 15a.
  • the damping chamber 9a comprises, in a radial plane located substantially in the middle, a partition 16a having a circular central opening 20a whose diameter is substantially equal to the diameter of the tubular nozzle 10 connected to the outlet of the compressor.
  • This central opening 20a is extended in a direction opposite to the tip 10 by a tubular conduit 13b defining, with the outer wall 12a of the damping chamber 9a, an annular space 15a.
  • This annular space 15a opens towards the air intake duct 7 via an annular opening 18a formed between the free end of the tubular duct 13b and the zone 21 for connecting the chamber 9a with the air intake duct 7 .
  • Figure 4 shows that the tubular conduit 13b has a flared shape in the opposite direction to its central inlet opening 20a. Moreover, the damping chamber 9a has an annular space
  • the annular space 14a opens radially towards the axis of the outlet nozzle 10 of the compressor by a circular slot 17a adjacent to the edge of the circular opening 20a of the partition 16a.
  • Figure 4 shows on the other hand that the outlet nozzle 10 of the compressor is surrounded annularly by a sleeve 23a fixed around the nozzle of the outlet 10 of the compressor.
  • end 22 of the outer wall 12a of the chamber 9a opposite the air intake duct 7 is fixed by snapping around the sleeve 23a.
  • the sleeve 23a is surrounded by a tubular element which is constituted by the inner wall 13a of the inner space 14a of the chamber 9a.
  • this wall 13a has a flange 24a resting on the output edge of the outlet tip 10.
  • the other end of this wall 13a is inserted between the sleeve 23a and the adjacent end 22 of the outer wall 12a of the chamber 9a and is fixed to the sleeve 23a by the means comprising a clip 19a for snap-fitting the end of the outer wall 12a of the chamber 9a to said sleeve 23a.
  • several seals are inserted between the wall 13a defining the space 14a and the sleeve 23a.
  • the inner wall 13a thus has a dual function, since it replaces the two walls 13 and 11 of the device shown in FIGS. 1 and 2.
  • the other inner wall 13b of the chamber 9a can be made in one piece (as shown in Figure 4) with the partition 16a, which makes it possible to save a weld.
  • damping chamber 9a is located closer to the compressor, there is an improvement in its efficiency and a reduction of the space between the compressor and the intake manifold of the engine.

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Abstract

Dispositif de suralimentation d'un moteur (4) à combustion interne comprenant un turbocompresseur (1) dont la turbine (2) est entraînée par les gaz d'échappement (3) du moteur (4) et dont le compresseur (6) entraîné par cette turbine (2) comprime l'air d'admission du moteur, le conduit (7) d'admission d'air reliant la sortie (10) du compresseur (6) au collecteur (8) d'admission d'air au moteur (4), comprenant une chambre d'amortissement (9a) des pulsations engendrées à la sortie du compresseur (6), caractérisé en ce que ladite chambre d'amortissement (9a) est raccordée directement à la sortie (10) du compresseur (6).

Description

Dispositif de suralimentation d'un moteur à combustion interne comprenant une chambre d'amortissement des pulsations
La présente invention concerne un dispositif de suralimentation d'un moteur à combustion interne comprenant une chambre d'amortissement des pulsations engendrées à la sortie du compresseur.
Un dispositif de ce type est décrit notamment dans les demandes de brevet JP 57049021 et 12330280.
Dans ces demandes de brevet, une première chambre d'amortissement est située à mi-parcours sur le conduit d'admission d'air qui relie la sortie du compresseur au collecteur d'admission du moteur.
D'autre part, une ou deux autres chambres d'amortissement sont disposées sur des conduits raccordés sur le tronçon du conduit d'admission compris entre le compresseur et la première chambre d'amortissement.
Les chambres réduisent l'amplitude des pulsations de pression dans le conduit d'admission par une coopération d'effets d'amortissement et de résonance. Les figures 1 et 2 annexées illustrent l'état de la technique le plus proche de l'invention.
Sur la figure 1 , la référence 1 désigne un turbocompresseur comprenant une turbine 2 entraînée par les gaz circulant dans le conduit d'échappement 3 du moteur thermique 4. La turbine 2 entraîne la roue 5 du compresseur 6 qui envoie l'air comprimé dans le conduit d'admission 7 relié au collecteur d'admission 8 du moteur 4.
Le conduit d'admission 7 comporte sur son parcours une chambre 9 dont la structure est détaillée sur la figure 2.
Pour faciliter le montage du conduit d'admission 7 sur l'embout de sortie 10 du compresseur 6, l'extrémité 11 du conduit 7 est fixée autour de l'embout 10 par des moyens d'encliquetage comprenant un clip de maintien 19.
La chambre d'amortissement 9 comprend une paroi extérieure cylindrique 12 qui entoure une paroi intérieure cylindrique 13 dont le diamètre est sensiblement égal à celui du conduit d'admission 7. Entre les parois cylindriques 12 et 13, sont créés deux espaces annulaires 14 et 15 séparés l'un de l'autre par une cloison 16. Chaque espace 14, 15 débouche à l'intérieur du conduit 7 par une fente annulaire 17, 18.
L'ensemble de la chambre d'amortissement est réalisé par plusieurs éléments soudés entre eux.
La figure 2 montre en détail le montage par encliquetage de l'extrémité 11 du conduit d'admission 7 autour de l'embout de sortie 10 du compresseur 6.
L'extrémité 11 du conduit 7 présente une forme évasée vers le compresseur comportant un épaulement annulaire 24 qui s'appuie sur l'extrémité d'un manchon 23 qui entoure l'embout de sortie 10 du compresseur.
L'extrémité évasée 11 du conduit 7 est fixée au manchon 23 par encliquetage grâce à un clip de maintien 19. Entre l'extrémité 11 et le manchon 23, sont insérés des joints d'étanchéité 20, 21.
Le but de la présente invention est d'apporter des améliorations au dispositif connu ci-dessus en simplifiant sa construction tout en améliorant l'efficacité de la chambre d'amortissement.
Suivant l'invention, le dispositif de suralimentation d'un moteur à combustion interne comprenant un turbocompresseur dont la turbine est entraînée par les gaz d'échappement du moteur et dont le compresseur entraîné par cette turbine comprime l'air d'admission du moteur, le conduit d'admission d'air reliant la sortie du compresseur au collecteur d'admission d'air au moteur, comprenant une chambre d'amortissement des pulsations engendrées à la sortie du compresseur, est caractérisé en ce que ladite chambre d'amortissement est raccordée directement à la sortie du compresseur. Cette disposition permet de simplifier la construction tout en augmentant l'efficacité de la chambre d'amortissement.
Selon une version préférée de l'invention, ladite chambre d'amortissement entoure partiellement un embout tubulaire raccordé à la sortie du compresseur.
De préférence, ladite chambre d'amortissement comprend une paroi cylindrique extérieure et une paroi intérieure entre lesquelles sont réalisés deux espaces annulaires contigus et la paroi intérieure de l'un des espaces annulaires entoure ledit embout de sortie du compresseur. Cette paroi intérieure forme ainsi l'extrémité du conduit d'admission qui s'adapte autour de l'embout de sortie du compresseur, ce qui simplifie la construction du dispositif.
Selon d'autres particularités de l'invention : - ladite chambre d'amortissement comprend, dans un plan radial situé sensiblement en son milieu, une cloison présentant une ouverture centrale circulaire dont le diamètre est sensiblement égal au diamètre de l'embout tubulaire raccordé à la sortie du compresseur ;
- ladite ouverture centrale est prolongée dans une direction opposée audit embout par un conduit tubulaire définissant, avec la paroi extérieure de ladite chambre d'amortissement, un espace annulaire qui débouche vers le conduit d'admission d'air par une ouverture annulaire formée entre l'extrémité libre dudit conduit tubulaire et la zone de raccordement de ladite chambre avec le conduit d'admission d'air ; - ladite chambre d'amortissement présente un autre espace annulaire dans une zone s'étendant entre ladite cloison annulaire et la zone de raccordement de ladite chambre d'amortissement avec la sortie du compresseur ;
- ledit autre espace annulaire débouche radialement vers l'axe de l'embout de sortie du compresseur par une fente circulaire adjacente au bord de ladite ouverture circulaire ;
- l'embout de sortie du compresseur est entouré annulairement par un manchon fixé autour de la sortie du compresseur, l'extrémité de la paroi extérieure de la chambre opposée au conduit d'admission d'air étant fixée par encliquetage autour dudit manchon ; - ledit manchon est entouré par un élément tubulaire dont une extrémité comporte un rebord s'appuyant sur le bord de sortie dudit embout de sortie et dont l'autre extrémité est insérée entre ledit embout de sortie et l'extrémité adjacente de la paroi extérieure de la chambre et est fixée audit manchon par les moyens servant à fixer par encliquetage l'extrémité de la paroi extérieure de la chambre audit manchon.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs :
- la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un dispositif de suralimentation comportant une chambre d'amortissement connue,
- la figure 2 est une vue partielle du dispositif selon la figure 1 , montrant la structure détaillée de la chambre d'amortissement et du raccordement du conduit d'admission à la sortie du compresseur,
- la figure 3 est une vue analogue à la figure 1 illustrant le dispositif selon l'invention,
- la figure 4 est une vue analogue à la figure 2, montrant la chambre d'amortissement du dispositif selon l'invention et son raccordement direct à la sortie du compresseur.
Sur la figure 3, les parties identiques à celles de la figure 1 portent les mêmes références numériques.
Comme montré par cette figure 3, le dispositif de suralimentation d'un moteur 4 à combustion interne comprend un turbocompresseur 1 dont la turbine 2 est entraînée par les gaz d'échappement 3 du moteur 4 et dont la roue 5 du compresseur 6 entraînée par cette turbine 2 comprime l'air d'admission du moteur.
Le conduit 7 d'admission d'air reliant la sortie 10 du compresseur 6 au collecteur 8 d'admission d'air au moteur 4, comprend une chambre d'amortissement 9a des pulsations engendrées à la sortie du compresseur 6.
Conformément à l'invention, cette chambre d'amortissement 9a est raccordée directement à la sortie 10 du compresseur 6.
Comme on le voit sur les figures 3 et 4, la chambre d'amortissement 9a entoure partiellement l'embout tubulaire 10 raccordé à la sortie du compresseur 6. Comme dans le cas des figures 1 et 2, la chambre d'amortissement 9a comprend une paroi cylindrique extérieure 12a et une paroi intérieure 13a, 13b entre lesquelles sont réalisés deux espaces annulaires contigus 14a, 15a.
Dans le cas des figures 3 et 4, la paroi intérieure 13a de l'espace annulaire 14a entoure presque entièrement l'embout de sortie 10 du compresseur. La chambre d'amortissement 9a comprend, dans un plan radial situé sensiblement en son milieu, une cloison 16a présentant une ouverture centrale circulaire 20a dont le diamètre est sensiblement égal au diamètre de l'embout tubulaire 10 raccordé à la sortie du compresseur. Cette ouverture centrale 20a est prolongée dans une direction opposée à l'embout 10 par un conduit tubulaire 13b définissant, avec la paroi extérieure 12a de la chambre d'amortissement 9a, un espace annulaire 15a.
Cet espace annulaire 15a débouche vers le conduit 7 d'admission d'air par une ouverture annulaire 18a formée entre l'extrémité libre du conduit tubulaire 13b et la zone 21 de raccordement de la chambre 9a avec le conduit 7 d'admission d'air.
La figure 4 montre que le conduit tubulaire 13b a une forme évasée dans la direction opposée à son ouverture centrale d'entrée 20a. Par ailleurs, la chambre d'amortissement 9a présente un espace annulaire
14a dans une zone s'étendant entre la cloison annulaire 16a et la zone 22 de raccordement de la chambre d'amortissement 9a avec la sortie du compresseur.
L'espace annulaire 14a débouche radialement vers l'axe de l'embout de sortie 10 du compresseur par une fente circulaire 17a adjacente au bord de l'ouverture circulaire 20a de la cloison 16a.
La figure 4 montre d'autre part que l'embout de sortie 10 du compresseur est entouré annulairement par un manchon 23a fixé autour de l'embout de la sortie 10 du compresseur.
De plus, l'extrémité 22 de la paroi extérieure 12a de la chambre 9a opposée au conduit 7 d'admission d'air est fixée par encliquetage autour du manchon 23a.
Par ailleurs, le manchon 23a est entouré par un élément tubulaire qui est constitué par la paroi intérieure 13a de l'espace intérieur 14a de la chambre 9a.
L'une des extrémités de cette paroi 13a comporte un rebord 24a s'appuyant sur le bord de sortie de l'embout de sortie 10. L'autre extrémité de cette paroi 13a est insérée entre le manchon 23a et l'extrémité adjacente 22 de la paroi extérieure 12a de la chambre 9a et est fixée au manchon 23a par les moyens comportant un clip 19a servant à fixer par encliquetage l'extrémité de la paroi extérieure 12a de la chambre 9a audit manchon 23a. Comme dans le cas de la figure 2, plusieurs joints d'étanchéité sont insérés entre la paroi 13a définissant l'espace 14a et le manchon 23a.
Les principaux avantages du dispositif selon les figures 3 et 4 par rapport à celui des figures 1 et 2 sont les suivants : II est moins coûteux à réaliser du fait notamment que la paroi interne 13a de la chambre 9a est conformée pour pouvoir s'adapter par encliquetage sur le manchon 23a qui entoure l'embout de sortie 10 du compresseur.
La paroi interne 13a présente ainsi une double fonction, car elle remplace les deux parois 13 et 11 du dispositif représenté sur les figures 1 et 2.
D'autre part, l'autre paroi intérieure 13b de la chambre 9a peut être réalisée d'une seule pièce (comme montré par la figure 4) avec la cloison 16a, ce qui permet de faire l'économie d'une soudure.
De plus, du fait que la chambre d'amortissement 9a soit située au plus près du compresseur, on constate une amélioration de son efficacité et on obtient une réduction de l'encombrement entre le compresseur et le collecteur d'admission du moteur.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de suralimentation d'un moteur (4) à combustion interne comprenant un turbocompresseur (1 ) dont la turbine (2) est entraînée par les gaz d'échappement (3) du moteur (4) et dont le compresseur (6) entraîné par cette turbine (2) comprime l'air d'admission du moteur, le conduit (7) d'admission d'air reliant la sortie (10) du compresseur (6) au collecteur (8) d'admission d'air au moteur (4), comprenant une chambre d'amortissement (9a) des pulsations engendrées à la sortie du compresseur (6), caractérisé en ce que ladite chambre d'amortissement (9a) est raccordée directement à la sortie (10) du compresseur (6).
2. Dispositif de suralimentation selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ladite chambre d'amortissement (9a) entoure partiellement un embout tubulaire (10) raccordé à la sortie du compresseur (6).
3. Dispositif de suralimentation selon la revendication 2, dans lequel ladite chambre d'amortissement (9a) comprend une paroi cylindrique extérieure (12a) et une paroi intérieure (13a, 13b) entre lesquelles sont réalisés deux espaces annulaires contigus (14a, 15a), caractérisé en ce que la paroi intérieure (13a) de l'un des espaces annulaires (14a) entoure ledit embout de sortie (10) du compresseur.
4. Dispositif de suralimentation selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite chambre d'amortissement (9a) comprend, dans un plan radial situé sensiblement en son milieu, une cloison (16a) présentant une ouverture centrale circulaire (20a) dont le diamètre est sensiblement égal au diamètre de l'embout tubulaire (10) raccordé à la sortie du compresseur.
5. Dispositif de suralimentation selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite ouverture centrale (20a) est prolongée dans une direction opposée audit embout (10) par un conduit tubulaire (13b) définissant, avec la paroi extérieure (12a) de ladite chambre d'amortissement (9a), un espace annulaire (15a) qui débouche vers le conduit (7) d'admission d'air par une ouverture annulaire (18a) formée entre l'extrémité libre dudit conduit tubulaire (13b) et la zone (21 ) de raccordement de ladite chambre (9a) avec le conduit (7) d'admission d'air.
6. Dispositif de suralimentation selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit conduit tubulaire (13b) a une forme évasée dans la direction opposée à ladite ouverture centrale.
7. Dispositif de suralimentation selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que ladite chambre d'amortissement (9a) présente un autre espace annulaire (14a) dans une zone s'étendant entre ladite cloison annulaire (16a) et la zone (22) de raccordement de ladite chambre d'amortissement (9a) avec la sortie du compresseur.
8. Dispositif de suralimentation selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit autre espace annulaire (14a) débouche radialement vers l'axe de l'embout de sortie (10) du compresseur par une fente circulaire (17a) adjacente au bord de ladite ouverture circulaire (20a).
9. Dispositif de suralimentation selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que l'embout de sortie (10) du compresseur est entouré annulairement par un manchon (23a) fixé autour de la sortie (10) du compresseur, l'extrémité (22) de la paroi extérieure (12a) de la chambre (9a) opposée au conduit (7) d'admission d'air étant fixée par encliquetage autour dudit manchon (23a).
10. Dispositif de suralimentation selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit manchon (23a) est entouré par un élément tubulaire dont une extrémité comporte un rebord (24a) s'appuyant sur le bord de sortie dudit embout de sortie (10) et dont l'autre extrémité est insérée entre ledit embout de sortie et l'extrémité adjacente (22) de la paroi extérieure (12a) de la chambre (9a) et est fixée audit manchon (23a) par les moyens servant à fixer par encliquetage l'extrémité de la paroi extérieure (12a) de la chambre (9a) audit manchon (23a).
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