WO2008068435A1 - Dispositif d'alimentation en air frais d'un moteur a combustion interne du type suralimente - Google Patents

Dispositif d'alimentation en air frais d'un moteur a combustion interne du type suralimente Download PDF

Info

Publication number
WO2008068435A1
WO2008068435A1 PCT/FR2007/052287 FR2007052287W WO2008068435A1 WO 2008068435 A1 WO2008068435 A1 WO 2008068435A1 FR 2007052287 W FR2007052287 W FR 2007052287W WO 2008068435 A1 WO2008068435 A1 WO 2008068435A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
air supply
cavity
supply duct
engine
supply device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2007/052287
Other languages
English (en)
Inventor
Alain Gabriel Lefebvre
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renault SAS filed Critical Renault SAS
Publication of WO2008068435A1 publication Critical patent/WO2008068435A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/04—Devices damping pulsations or vibrations in fluids
    • F16L55/045—Devices damping pulsations or vibrations in fluids specially adapted to prevent or minimise the effects of water hammer
    • F16L55/05—Buffers therefor
    • F16L55/052—Pneumatic reservoirs
    • F16L55/053—Pneumatic reservoirs the gas in the reservoir being separated from the fluid in the pipe
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F02B33/44—Passages conducting the charge from the pump to the engine inlet, e.g. reservoirs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/1015—Air intakes; Induction systems characterised by the engine type
    • F02M35/10157—Supercharged engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10242—Devices or means connected to or integrated into air intakes; Air intakes combined with other engine or vehicle parts
    • F02M35/10295—Damping means, e.g. tranquillising chamber to dampen air oscillations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10242—Devices or means connected to or integrated into air intakes; Air intakes combined with other engine or vehicle parts
    • F02M35/10301—Flexible, resilient, pivotally or movable parts; Membranes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a device for supplying fresh air to an internal combustion engine, such as supercharged for example by turbocharger or centrifugal compressor.
  • the invention is particularly intended to be implemented in a motor vehicle.
  • This pumping phenomenon results in rapid fluctuations in flow and pressure of the fresh air flow for the internal combustion engine.
  • the pumping of the compression means thus causes unstable operation of the turbomachine and therefore of the engine. This pumping phenomenon is therefore detrimental to the proper functioning of the engine on the vehicle.
  • This phenomenon is particularly penalizing to obtain high compression ratios and high performance at low engine speeds, that is to say, in the case of operation of the engine at low speed.
  • DE 102 17 760 discloses a device for distributing a flow of fresh air in an atmospheric internal combustion engine, especially a motor vehicle, comprising a fresh air distributor in fluid communication, on the inlet side , with a fresh air supply duct and, on the outlet side, with an internal combustion engine by means of several connecting ducts. Each connecting conduit is connected to a combustion chamber of the engine.
  • the fresh air distributor is also in fluid communication with a Helmholtz resonator whose resonance frequency is adapted to improve the fresh air filling of the combustion chambers at a certain predetermined speed by means of an oscillation supercharger.
  • the Helmholtz resonator is implemented in this application so as to amplify the pressure wave.
  • the volume of the Helmholtz resonator can be modified according to the engine speed to adapt its resonant frequency to the engine speed.
  • the throat connecting the volume of the resonator to the air distributor can also be closed by means of a butterfly valve.
  • this document relates to an atmospheric engine, that is to say not supercharged, and therefore does not evoke the problem of pumping the compression means in a fresh air supply device of a supercharged engine.
  • the compression of the fresh air supply of a supercharged type engine is significantly greater than the compression achieved here, the The purpose is only to provide sufficient filling of the combustion chamber so that the fuel is not in excess in the combustion chamber relative to the fresh air.
  • An object of the invention is to provide a device for supplying fresh air to an internal combustion engine of the supercharged type which does not have the above-mentioned defects and which makes it possible, in particular, to reduce or even to avoid the pumping phenomenon of the means compression without compromising the performance level of the engine, especially at low speed.
  • This object of the invention is achieved by means of a device for supplying fresh air to an internal combustion engine comprising at least one air supply duct on which means for compressing a flow of air are arranged. supply air of said engine, remarkable in that it further comprises, disposed on said air supply duct, a device for damping the pressure wave generated by said engine in said air flow of in order to regulate the pressure of said air flow.
  • the device for supplying fresh air to an internal combustion engine of the supercharged type according to the invention has one or more of the following characteristics, taken alone or in combination:
  • said damping device is of the Helmholtz resonator type comprising a cavity capable of being placed in fluid communication with said air supply duct;
  • said cavity is connected in series with said air supply duct
  • Said Helmholtz resonator type damping device is connected in parallel with said supply duct, a groove opening on the one hand into said cavity and on the other hand into said air supply duct; it comprises selectively activatable means for blocking fluid communication between said cavity and said air supply duct;
  • said means for modifying said volume of said cavity comprise means for moving, in leaktight manner, at least one wall of said cavity;
  • Said means for moving a wall of said cavity comprises a worm integral with said wall and rotated by an actuator, a fixed nut relative to said cavity being mounted on said worm;
  • damping means are disposed on said supply duct, downstream of said compression means;
  • FIGS. 1 to 4 show schematically a detail of a fresh air supply device of a supercharged type internal combustion engine according to different embodiments of the invention.
  • identical elements or identical function are identified by the same reference numeral.
  • Figure 1 shows schematically a detail of a fresh air supply device 10 of an internal combustion engine, the type supercharged for example by turbocharger or centrifugal compressor, in a motor vehicle, according to a first embodiment.
  • This device 10 comprises a supply duct 12 fresh air comprising in this case two branches 12a, 12b.
  • the branches 12a, 12b of the supply duct are conventionally cylindrical.
  • the supply duct 12 puts in fluid communication a fresh air inlet 14 which can be provided with an air filter device, at an outlet of the duct 16, in fluid communication with the combustion chambers of the combustion engine. internal combustion to be fed (not shown) for example by means of an intake distributor (not shown).
  • the branches 12a, 12b are preferably made of plastic.
  • the branches 12a, 12b may be manufactured in pieces to be assembled for example by welding, heat sealing or by any other means of assembly.
  • Fresh air compression means 18 are mounted between the two branches 12a, 12b of the supply duct 12.
  • these compression means 18 are of the compressor type, but other types of compression means can be envisaged as including a turbocharger. These compression means 18 make it possible to compress the flow of fresh air 20 at atmospheric pressure coming from the inlet of fresh air 14, so as to obtain a flow of compressed fresh air 22 intended to feed an internal combustion engine of the supercharged type.
  • the device 10 comprises a damping device 24, in this case of the Helmholtz resonator type, arranged to be in fluid communication with the supply duct 12.
  • the Helmholtz resonator which comprises a cavity in which a flow of air engages, makes it possible to smooth the variations of an air flow as a function of the frequency of the air. waves.
  • the damping device 24, of the Helmholtz resonator type is connected in parallel with the supply duct 12 and comprises a groove 26 of section S gor and of length L gor leading to part in the supply duct 12 and, secondly, in a cavity 28, in this case cylindrical, of volume V (shown in dotted line), delimited by an envelope 30.
  • damping effect of the damping device 24 of the Helmholtz resonator type can be accentuated by implementing acoustic energy absorbing materials such as honeycombed materials or even rock wool type.
  • the envelope 30 is made of plastic for reasons of weight and cost.
  • the casing 30 can also be made of steel, aluminum or cast iron depending on the temperature and pressure constraints.
  • the groove 26 opens, as shown in FIG. 1, into the feed duct 12 downstream of the compression means 18, and even more preferably in the immediate vicinity of the compression means 18.
  • the high temperatures and pressures of the air stream 22 may require the use of stainless steel type materials.
  • this groove 26 can also open into the supply duct 12 upstream of the compression means 18. Plastic materials can then be used to produce the envelope 30. due to the low pressure and temperature of the airstream 20 upstream of the compression means 18. The cost of the device 10 according to the invention is reduced by such a choice of material.
  • the device 10 can be manufactured in separate elements (branches 12a, 12b of the supply duct 12, compression means 18, groove 26, casing 30). The various elements can then be assembled by welding, heat sealing or any other means of assembly.
  • the flow of fresh air 20 upstream of the compression means 18 is compressed by the compression means 18.
  • rapid variations of pressure and air flow can appear in the supply duct 12, especially at low speed. of the supercharged internal combustion engine to be powered (not shown).
  • the Helmholtz resonator type damping device 24 is designed to have a natural frequency substantially equal to the frequency of one of these pressure waves generated by the motor. This significantly reduces the pressure and air flow fluctuations in the supply duct 12. Indeed, such a resonator has maximum damping characteristics in the vicinity of its natural frequency.
  • the dimensions of the groove 26 and of the cavity 28 are fixed so as to obtain a natural frequency of the damping device 24 of the Helmholtz resonator type, that is to say the most damped frequency in the air flow.
  • a natural frequency of the damping device 24 of the Helmholtz resonator type that is to say the most damped frequency in the air flow.
  • Sgo r represents the surface of the cross section of the groove 26,
  • - Lgo r represents the length of the groove 26 of the resonator; and - V represents the volume of the cavity 28 of the resonator.
  • the section and the length of the groove and the volume of the cavity of the resonator are chosen so as to obtain an own frequency f 0 of the resonator substantially equal to the excitation frequency of the motor which is equal to the frequency of the resonator. pressure wave generated by the engine.
  • the operating stability of the compression means 18 and thus of the supercharged engine is increased. It is then possible to increase the boost pressure and therefore the performance of the engine.
  • FIG. 2 shows a detail of a fresh air supply device 32 of a supercharged type internal combustion engine according to a second embodiment of the invention.
  • This fresh air supply device 32 differs from that shown in FIG. 1, in that the damping device 24 of the resonator type of Helmholtz is connected in series in the feed duct 12, in this case in the branch 12b located downstream of the compression means 18.
  • the second branch 12b comprises:
  • a second portion 12b 2 which opens on the one hand into the cavity 28 of the damping device 24 and, on the other hand, at an outlet of the conduit 16, in fluid communication with the combustion chambers of the internal combustion engine to feed (not shown) for example by means of an intake manifold (not shown).
  • the damping device 24 does not have a groove opening into the supply duct 12.
  • the operation of the device according to this second embodiment does not differ, however. of the operation of the first embodiment.
  • the natural frequency of the damping device 24 which must correspond substantially to the natural frequency of the pressure wave generated by the motor in the compressed air flow 22 then depends on the length Lg 0r of the portion 12bi of the branch 12b the air supply duct 12 of the engine which extends between the outlet of the compression means 18 and the inlet orifice 34 of the cavity 28.
  • the useful section S g0r which is the function of the natural frequency of the Helmholtz resonator type damping device 24 according to the equation E1, is the section of the first portion 12b of the branch 12bi of the air supply duct 12.
  • FIG. 3 shows a detail of a fresh air supply device 34 of a supercharged type internal combustion engine according to a third embodiment of the invention.
  • This third embodiment is distinguished by the fact that it comprises means 36 for modifying the volume V of the cavity 28.
  • a movable wall 38 inserted inside the envelope 30, is able to slide in a sealed manner inside the envelope 30.
  • the movements of this movable wall 38 are controlled by an actuator 40 which rotates a worm 42 mounted inside a nut 44 fixed relative to the casing 30 of the cavity 28, so that the rotational movement generated by the actuator 40 is transformed by the worm system + nut into a translational movement of the wall 38.
  • the actuator 40 for moving the wall 38 is controlled by the engine computer.
  • FIG 4 shows a detail of a fresh air supply device 46 of a supercharged type internal combustion engine according to a fourth embodiment of the invention.
  • This device according to the fourth embodiment of the invention differs from the device of Figure 3 in that a shutter 48 for example of the butterfly valve type, is mounted in the groove 26 of the damping device so as to selectively closing the groove 26.
  • the shutter 48 is mounted in the vicinity of the orifice 50 through which the groove 26 opens into the conduit 12.
  • this shutter 48 it is possible to control the closing of the orifice 50 of the groove 26 and thus to deactivate the damping device 24, for example in the event of a high engine speed. Indeed, the pumping phenomenon is lower in case of high engine speed, it may be that the implementation of the damping device 24 is not necessary.
  • This shutter 48 can also be implemented to vary the section S gor of the groove 26 at the orifice 50 and to modify, thus, the natural frequency of the damping device 24 of the Helmholtz resonator type.
  • the shutter 48 is preferably controlled by the engine control unit so as to slave the natural frequency of the Helmholtz resonator type damping device to the engine speed so that the maximum damping frequency of the device damping 24 corresponds to the excitation frequency of the motor, that is to say the natural frequency of the disturbing wave generated by the motor in the supply air flow.
  • the invention is not limited to the embodiments described above and many modifications are possible without departing from the scope of the invention.
  • an air supply device which furthermore comprises a shutter of the orifice through which the groove opens into the supply duct so as to control the frequency the helmholtz resonator as a function of the engine speed, as explained with reference to FIG. 4.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

Dispositif d'alimentation en air frais d'un moteur à combustion interne du\ type suralimenté Ce dispositif d'alimentation en air pour moteur à combustion interne comportant au moins un conduit d'alimentation en air (12) sur lequel sont disposés des moyens de compression (18) d'un flux d'air d'alimentation dudit moteur est remarquable en ce qu'il comporte en outre, disposé sur ledit conduit d'alimentation en air, un dispositif d'amortissement (24) de l'onde de pression générée par ledit moteur dans ledit flux d'air de manière à réguler la pression dudit flux d'air.

Description

Dispositif d'alimentation en air frais d'un moteur à combustion interne du type suralimenté
L'invention se rapporte à un dispositif d'alimentation en air frais d'un moteur à combustion interne, du type suralimenté par exemple par turbocompresseur ou par compresseur centrifuge. L'invention est notamment destinée à être mise en œuvre dans un véhicule automobile. Une limitation rencontrée sur les moteurs du type suralimenté, qu'ils soient à essence, du type Diesel ou à gaz (type Gaz de Pétrole Liquéfié (GPL), ou Gaz Naturel Véhicules (GNV)), concerne le phénomène aérodynamique dit de « pompage » des moyens de compressions notamment du type compresseur ou turbocompresseur. Ce phénomène de pompage se traduit par des fluctuations rapides de débit et de pression du flux d'air frais destiné au moteur à combustion interne. Le pompage des moyens de compression provoque ainsi un fonctionnement instable de la turbomachine et donc du moteur. Ce phénomène de pompage est donc préjudiciable pour le bon fonctionnement du moteur sur le véhicule. Ce phénomène est notamment pénalisant pour obtenir de forts rapports de compression et des performances élevées aux faibles débits du moteur, c'est-à-dire en cas de fonctionnement du moteur à bas régime.
Il est connu d'éviter le phénomène de pompage des moyens de compression en réduisant le rapport de compression des moyens de compression. Ceci a cependant un effet négatif sur le niveau de performance du moteur. Par ailleurs, on connaît de DE 102 17 760, un dispositif de répartition d'un flux d'air frais dans un moteur à combustion interne atmosphérique, notamment de véhicule automobile, comportant un répartiteur d'air frais en communication de fluide, côté entrée, avec un conduit d'alimentation en air frais et, côté sortie, avec un moteur à combustion interne au moyen de plusieurs conduits de liaison. Chaque conduit de liaison est relié à une chambre de combustion du moteur. Le répartiteur d'air frais est également en communication de fluide avec un résonateur de Helmholtz dont la fréquence de résonance est adaptée pour améliorer le remplissage en air frais des chambres de combustion à un certain régime prédéterminé au moyen d'une suralimentation par oscillation d'admission, c'est-à-dire au moyen d'une suralimentation dans laquelle la charge fraîche est légèrement précomprimée par une oscillation de pression résultant d'une résonance dans le résonateur de Helmholtz. Ainsi, le résonateur de Helmholtz est mis en œuvre dans cette application de manière à amplifier l'onde de pression.
Par ailleurs, le volume du résonateur de Helmholtz peut être modifié en fonction du régime moteur pour adapter sa fréquence de résonance au régime moteur. La gorge de liaison du volume du résonateur au répartiteur d'air peut également être obturée au moyen d'une valve papillon.
Cependant, ce document se rapporte à un moteur atmosphérique, c'est-à-dire non suralimenté, et n'évoque donc pas le problème du pompage des moyens de compression dans un dispositif d'alimentation en air frais d'un moteur suralimenté. En outre, on peut noter que la compression de l'air frais d'alimentation d'un moteur du type suralimenté, généralement réalisée au moyen d'un turbocompresseur ou d'un compresseur centrifuge, est nettement supérieure à la compression réalisée ici dont le but est uniquement de réaliser un remplissage suffisant de la chambre de combustion pour que le carburant ne soit pas en excès dans la chambre de combustion par rapport à l'air frais.
Un but de l'invention est de proposer un dispositif d'alimentation en air frais d'un moteur à combustion interne du type suralimenté ne présentant pas les défauts susnommés et permettant, notamment, de réduire voire d'éviter le phénomène de pompage des moyens de compression sans nuire au niveau de performance du moteur, notamment à bas régime.
On atteint ce but de l'invention au moyen d'un dispositif d'alimentation en air frais d'un moteur à combustion interne comportant au moins un conduit d'alimentation en air sur lequel sont disposés des moyens de compression d'un flux d'air d'alimentation dudit moteur, remarquable en ce qu'il comporte en outre, disposé sur ledit conduit d'alimentation en air, un dispositif d'amortissement de l'onde de pression générée par ledit moteur dans ledit flux d'air de manière à réguler la pression dudit flux d'air.
Ainsi, comme il apparaîtra plus clairement au vu de la description qui va être donnée de l'invention, il est possible d'amortir les ondes de pression dues aux vibrations du moteur, qui apparaissent en amont de la chambre de combustion, au moyen du dispositif d'amortissement. Le phénomène de pompage s'en trouve réduit. En effet, on a pu constater que le phénomène de pompage des moyens de compression peut être accentué par les ondes de pression qui sont générées par le moteur et éventuellement amplifiées par des éléments de la ligne d'admission, ces ondes de pression ayant tendance à amplifier les variations de débits et de rapports de compression instantanés des moyens de compression.
On peut alors accentuer le taux de compression du moteur, même à bas régime, ce qui permet d'améliorer les performances du moteur. De préférence, le dispositif d'alimentation en air frais d'un moteur à combustion interne du type suralimenté selon l'invention présente une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
- ledit dispositif d'amortissement est du type résonateur de Helmholtz comportant une cavité apte à être mise en communication de fluide avec ledit conduit d'alimentation en air ;
- ladite cavité est montée en série dans ledit conduit d'alimentation en air ;
- ledit dispositif d'amortissement du type résonateur de Helmholtz est montée en parallèle dudit conduit d'alimentation, une gorge débouchant d'une part dans ladite cavité et d'autre part dans ledit conduit d'alimentation en air ; - il comporte des moyens sélectivement activables de blocage de la communication de fluide entre ladite cavité et ledit conduit d'alimentation en air ;
- il comporte en outre des moyens pour modifier la section de ladite gorge ;
- il comporte des moyens pour modifier le volume de ladite cavité ; - lesdits moyens pour modifier ledit volume de ladite cavité comportent des moyens pour déplacer, de manière étanche, au moins une paroi de ladite cavité ;
- lesdits moyens pour déplacer une paroi de ladite cavité comportent une vis sans fin solidaire de ladite paroi et entraînée en rotation par un actionneur, un écrou fixe par rapport à ladite cavité étant monté sur ladite vis sans fin ;
- lesdits moyens d'amortissement sont disposés sur ledit conduit d'alimentation, en aval desdits moyens de compression ; et
- lesdits moyens d'amortissement sont disposés sur ledit conduit d'alimentation, en amont desdits moyens de compression. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description de l'invention qui va suivre, donnée à titre d'exemple illustratif en regard des figures sur lesquelles les figures 1 à 4 représentent schématiquement un détail d'un dispositif d'alimentation en air frais d'un moteur à combustion interne du type suralimenté selon des modes de réalisation différents de l'invention. Sur les figures, les éléments identiques ou de fonction identique sont repérés par la même référence numérique.
On se réfère tout d'abord à la figure 1 sur laquelle est représenté schématiquement un détail d'un dispositif 10 d'alimentation en air frais d'un moteur à combustion interne, du type suralimenté par exemple par turbocompresseur ou par compresseur centrifuge, dans un véhicule automobile, selon un premier mode de réalisation.
Ce dispositif 10 comporte un conduit d'alimentation 12 en air frais comportant en l'espèce deux branches 12a, 12b. Les branches 12a, 12b du conduit d'alimentation sont classiquement de forme cylindrique. Le conduit d'alimentation 12 met en communication de fluide une entrée d'air frais 14 qui peut être munie d'un dispositif de filtre à air, à une sortie du conduit 16, en communication de fluide avec les chambres de combustion du moteur à combustion interne à alimenter (non représentées) par exemple au moyen d'un répartiteur d'admission (non représenté). Les branches 12a, 12b, sont de préférence en matière plastique. Les branches 12a, 12b peuvent être fabriquées en morceaux à assembler par exemple par soudure, thermosoudure ou par tout autre moyen d'assemblage.
Des moyens de compression 18 de l'air frais sont montés entre les deux branches 12a, 12b du conduit d'alimentation 12. En l'espèce, ces moyens de compression 18 sont du type compresseur, mais d'autres types de moyens de compression sont envisageables comme notamment un turbocompresseur. Ces moyens de compression 18 permettent de compresser le flux d'air frais 20 à pression atmosphérique provenant de l'entrée d'air frais 14, de manière à obtenir un flux d'air frais compressé 22 destiné à alimenter un moteur à combustion interne du type suralimenté.
De manière remarquable, le dispositif 10 selon l'invention comporte un dispositif d'amortissement 24, en l'espèce du type résonateur de Helmholtz, disposé de manière à être en communication de fluide avec le conduit d'alimentation 12.
De manière connue en soi par l'homme du métier, le résonateur de Helmholtz, qui comporte une cavité dans laquelle s'engouffre un flux d'air, permet de lisser les variations d'un flux d'air en fonction de la fréquence des ondes.
Selon le premier mode de réalisation de l'invention, le dispositif d'amortissement 24, du type résonateur de Helmholtz, est montée en parallèle du conduit d'alimentation 12 et comporte une gorge 26 de section Sgor et de longueur Lgor débouchant d'une part dans le conduit d'alimentation 12 et, d'autre part, dans une cavité 28, en l'espèce cylindrique, de volume V (représenté en pointillé), délimitée par une enveloppe 30.
L'effet d'amortissement du dispositif d'amortissement 24 du type résonateur de Helmholtz peut être accentué en mettant en œuvre des matériaux absorbant d'énergie acoustique comme des matériaux alvéolés ou encore du type laine de roche.
De préférence, l'enveloppe 30 est réalisée en matière plastique pour des raisons de poids et de coût. Cependant, l'enveloppe 30 peut également être réalisée en acier, aluminium ou en fonte en fonction des contraintes de température et de pression.
De manière préférée, la gorge 26 débouche, comme cela est représenté sur la figure 1 , dans le conduit d'alimentation 12 en aval des moyens de compression 18, de préférence encore, à proximité immédiate des moyens de compression 18. Dans ce cas, les températures et pressions élevées du flux d'air 22 peuvent nécessiter l'utilisation de matériaux du type acier inoxydable.
Cependant, selon d'autres modes de réalisation de l'invention, cette gorge 26 peut également déboucher dans le conduit d'alimentation 12 en amont des moyens de compression 18. On peut alors utiliser des matériaux du type plastique pour réaliser l'enveloppe 30, du fait des faibles pression et température du flux d'air 20 en amont des moyens de compression 18. Le coût du dispositif 10 selon l'invention se trouve réduit par un tel choix de matériau.
Le dispositif 10 peut être fabriqué en éléments séparés (branches 12a, 12b du conduit d'alimentation 12, moyens de compression 18, gorge 26, enveloppe 30). Les différents éléments peuvent alors être assemblés par soudure, thermosoudure ou tout autre moyen d'assemblage.
Le fonctionnement du dispositif 10 selon un premier mode de réalisation de l'invention découle directement de la description qui vient d'en être donnée.
Le flux d'air frais 20 en amont des moyens de compression 18 est compressé par les moyens de compression 18. Cependant, des variations rapides de pression et de flux d'air peuvent apparaître dans le conduit d'alimentation 12, notamment à faible régime du moteur à combustion interne suralimenté à alimenter (non représenté).
Ces variations rapides de pression et de flux d'air dans le conduit 12 sont accentuées par les ondes de pression générées par les vibrations du moteur. Pour atténuer voir éliminer ces onde de pression générées par le moteur, le dispositif d'amortissement 24 du type résonateur de Helmholtz est conformé pour avoir une fréquence propre sensiblement égale à la fréquence d'une de ces ondes de pression générées par le moteur. On réduit ainsi de manière importante les fluctuations de pression et de flux d'air dans le conduit d'alimentation 12. En effet, un tel résonateur présente des caractéristiques d'amortissement maximales au voisinage de sa fréquence propre.
On fixe les dimensions de la gorge 26 et de la cavité 28 de manière à obtenir une fréquence propre du dispositif d'amortissement 24 du type résonateur de Helmholtz, c'est-à-dire la fréquence la plus amortie dans le flux d'air par le résonateur, au voisinage de la fréquence de l'onde de pression générée par le moteur, sachant que la fréquence propre d'un dispositif d'amortissement du type résonateur de Helmholtz est liée aux dimensions caractéristiques de ce résonateur par l'équation :
Figure imgf000008_0001
où :
- c représente la vitesse du son dans l'air ;
- Sgor représente la surface de la section transversale de la gorge 26,
- Lgor représente la longueur de la gorge 26 du résonateur ; et - V représente le volume de la cavité 28 du résonateur.
Ainsi, on choisit la section et la longueur de la gorge ainsi que le volume de la cavité du résonateur de manière à obtenir une fréquence propre f0 du résonateur sensiblement égale à la fréquence d'excitation du moteur qui est égale à la fréquence de l'onde de pression générée par le moteur. En atténuant les fronts d'onde de pression dans le conduit d'alimentation 12, on accroît la stabilité de fonctionnement des moyens de compression 18 et donc du moteur suralimenté. Il est alors possible d'augmenter la pression de suralimentation et donc les performances du moteur.
On se réfère désormais à la figure 2, sur laquelle est représenté un détail d'un dispositif d'alimentation en air frais 32 d'un moteur à combustion interne du type suralimenté selon un second mode de réalisation de l'invention.
Ce dispositif d'alimentation en air frais 32 se distingue de celui représenté à la figure 1 , en cela que le dispositif d'amortissement 24 du type résonateur de Helmholtz est monté en série dans le conduit d'alimentation 12, en l'espèce dans la branche 12b située en aval des moyens de compression 18. Dans ce cas, la seconde branche 12b comporte :
- une première portion 12bi qui débouche d'une part à la sortie des moyens de compression 18 et, d'autre part, dans la cavité 28 du dispositif d'amortissement 24 ; et
- une seconde portion 12b2 qui débouche d'une part dans la cavité 28 du dispositif d'amortissement 24 et, d'autre part, à une sortie du conduit 16, en communication de fluide avec les chambres de combustion du moteur à combustion interne à alimenter (non représentées) par exemple au moyen d'un répartiteur d'admission (non représenté).
Ainsi, contrairement au premier mode de réalisation présenté en regard de la figure 1 , le dispositif d'amortissement 24 ne comporte pas de gorge débouchant dans le conduit d'alimentation 12. Le fonctionnement du dispositif selon ce second mode de réalisation ne diffère cependant pas du fonctionnement du premier mode de réalisation.
La fréquence propre du dispositif d'amortissement 24 qui doit correspondre sensiblement à la fréquence propre de l'onde de pression générée par le moteur dans le flux d'air compressé 22 dépend alors de la longueur Lg0r de la portion 12bi de la branche 12b du conduit d'alimentation en air 12 du moteur qui s'étend entre la sortie des moyens de compression 18 et l'orifice d'entrée 34 de la cavité 28. De même, la section utile Sg0r, dont est fonction la fréquence propre du dispositif d'amortissement 24 du type résonateur de Helmholtz selon l'équation E1 , est la section de la première portion 12b de la branche 12bi du conduit d'alimentation en air 12.
On se réfère désormais à la figure 3, sur laquelle est représenté un détail d'un dispositif d'alimentation en air frais 34 d'un moteur à combustion interne du type suralimenté selon un troisième mode de réalisation de l'invention.
Ce troisième mode de réalisation se distingue du fait qu'il comporte des moyens 36 pour modifier le volume V de la cavité 28.
En effet, selon ce troisième mode de réalisation de l'invention, une paroi mobile 38, insérée à l'intérieur de l'enveloppe 30, est apte à coulisser de manière étanche à l'intérieur de cette enveloppe 30. Les mouvements de cette paroi mobile 38 sont commandés par un actionneur 40 qui entraîne en rotation une vis sans fin 42 montée à l'intérieur d'un écrou 44 fixe par rapport à l'enveloppe 30 de la cavité 28, de sorte que le mouvement de rotation généré par l'actionneur 40 est transformé par le système vis sans fin + écrou en un mouvement de translation de la paroi 38.
Avec un tel système on peut faire varier la fréquence propre f0 du dispositif d'amortissement 24 du type résonateur de Helmholtz de manière, notamment, à l'adapter au régime moteur. En effet, le régime moteur variant, la fréquence d'excitation du moteur et donc le fréquence de l'onde perturbatrice générée par le moteur dans le flux d'air d'alimentation varie. Il est alors intéressant de faire varier la fréquence propre du dispositif d'amortissement 24 de manière à obtenir un maximum d'amortissement du dispositif d'amortissement 24 au voisinage de et de préférence à la fréquence d'excitation instantanée du moteur.
De préférence, l'actionneur 40 permettant le déplacement de la paroi 38 est commandé par le calculateur moteur.
On se réfère désormais à la figure 4, sur laquelle est représenté un détail d'un dispositif d'alimentation en air frais 46 d'un moteur à combustion interne du type suralimenté selon un quatrième mode de réalisation de l'invention.
Ce dispositif selon le quatrième mode de réalisation de l'invention se distingue du dispositif de la figure 3 du fait qu'un obturateur 48 par exemple du type vanne papillon, est montée dans la gorge 26 du dispositif d'amortissement de manière à pouvoir sélectivement obturer cette gorge 26. De préférence, l'obturateur 48 est monté au voisinage de l'orifice 50 au travers duquel la gorge 26 débouche dans le conduit 12.
A l'aide de cet obturateur 48, on peut commander la fermeture de l'orifice 50 de la gorge 26 et ainsi désactiver le dispositif d'amortissement 24, par exemple en cas de régime moteur élevé. En effet, le phénomène de pompage étant moindre en cas de régime moteur élevé, il peut s'avérer que la mise en œuvre du dispositif d'amortissement 24 ne soit pas nécessaire.
Cet obturateur 48 peut également être mis en œuvre pour faire varier la section Sgor de la gorge 26 au niveau de l'orifice 50 et pour modifier, ainsi, la fréquence propre du dispositif d'amortissement 24 du type résonateur de Helmholtz. Dans ce cas, l'obturateur 48 est de préférence commandé par le calculateur moteur de manière à asservir la fréquence propre du dispositif d'amortissement du type résonateur de Helmholtz au régime du moteur de manière que la fréquence d'amortissement maximal du dispositif d'amortissement 24 corresponde à la fréquence d'excitation du moteur, c'est-à-dire à la fréquence propre de l'onde perturbatrice générée par le moteur dans le flux d'air d'alimentation. Bien entendu, l'invention ne se réduit pas aux seuls modes de réalisation décrits ci-avant et de nombreuses modifications sont possibles sans sortir du cadre de l'invention.
Ainsi, en particulier, on peut envisager un dispositif d'alimentation en air selon le premier mode de réalisation qui comporte, de plus, un obturateur de l'orifice par lequel la gorge débouche dans le conduit d'alimentation de manière à commander la fréquence propre du résonateur de Helmholtz en fonction du régime moteur, comme cela a été expliqué en regard de la figure 4.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif d'alimentation en air pour moteur à combustion interne comportant au moins un conduit d'alimentation en air (12) sur lequel sont disposés des moyens de compression (18) d'un flux d'air d'alimentation dudit moteur, comportant un dispositif d'amortissement (24) de l'onde de pression générée par ledit moteur dans ledit flux d'air de manière à réguler la pression dudit flux d'air disposé sur ledit conduit d'alimentation en air, du type résonateur de Helmholtz (24) comportant une cavité (28) apte à être mise en communication de fluide avec ledit conduit d'alimentation en air (12) caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (36) pour modifier le volume de ladite cavité (28). .
2. Dispositif d'alimentation en air selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ladite cavité (28) est montée en série dans ledit conduit d'alimentation en air (12).
3. Dispositif d'alimentation en air selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit dispositif d'amortissement du type résonateur de Helmholtz (24) est montée en parallèle dudit conduit d'alimentation (12), une gorge (26) débouchant d'une part dans ladite cavité (28) et d'autre part dans ledit conduit d'alimentation en air (12).
4. Dispositif d'alimentation en air selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (48) sélectivement activables de blocage de la communication de fluide entre ladite cavité (28) et ledit conduit d'alimentation en air (12).
5. Dispositif d'alimentation en air selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens (48) pour modifier la section de ladite gorge (26).
6. Dispositif d'alimentation en air selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens (36) pour modifier ledit volume de ladite cavité comportent des moyens (40, 42, 44) pour déplacer, de manière étanche, au moins une paroi (38) de ladite cavité (28).
7. Dispositif d'alimentation en air selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens (40, 42, 44) pour déplacer une paroi (38) de ladite cavité (28) comportent une vis sans fin (42) solidaire de ladite paroi (38) et entraînée en rotation par un actionneur (40), un écrou (44) fixe par rapport à ladite cavité (28) étant monté sur ladite vis sans fin (42).
8. Dispositif d'alimentation en air selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens d'amortissement (24) sont disposés sur ledit conduit d'alimentation (12), en aval desdits moyens de compression (18).
9. Dispositif d'alimentation en air selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens d'amortissement (24) sont disposés sur ledit conduit d'alimentation (12), en amont desdits moyens de compression (18).
PCT/FR2007/052287 2006-12-06 2007-10-31 Dispositif d'alimentation en air frais d'un moteur a combustion interne du type suralimente Ceased WO2008068435A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0610632 2006-12-06
FR0610632A FR2909730B1 (fr) 2006-12-06 2006-12-06 Dispositif d'alimentation en air frais d'un moteur a combustion interne du type suralimente

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008068435A1 true WO2008068435A1 (fr) 2008-06-12

Family

ID=37769422

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2007/052287 Ceased WO2008068435A1 (fr) 2006-12-06 2007-10-31 Dispositif d'alimentation en air frais d'un moteur a combustion interne du type suralimente

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR2909730B1 (fr)
WO (1) WO2008068435A1 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010047100A1 (de) 2010-10-01 2012-04-05 Mann + Hummel Gmbh Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6093123A (ja) * 1983-10-27 1985-05-24 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の吸気装置
WO1991006780A2 (fr) * 1989-10-26 1991-05-16 Allied-Signal Inc. Silencieux pour turbocompresseur
US5283398A (en) * 1989-12-26 1994-02-01 Tsuchiya Mfg. Co., Ltd. Resonator type silencer
DE19818873A1 (de) * 1998-04-28 1999-11-11 Man B & W Diesel Ag Hubkolbenbrennkraftmaschine
JP2000310124A (ja) * 1999-04-28 2000-11-07 Nissan Motor Co Ltd 過給機付き内燃機関のインタークーラ及び吸気装置
EP1176355A2 (fr) * 2000-07-28 2002-01-30 Trelleborg Ab Dispositif de réduction de bruit pour tuyaux sous pression
EP1300581A2 (fr) * 2001-10-04 2003-04-09 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Boíte résonance destinée à moduler le niveau de pression acoustique pour moteurs à combustion interne
US20030115872A1 (en) * 2001-06-23 2003-06-26 Siegfried Sumser Compressor in a turbocharger
EP1498584A1 (fr) * 2003-07-14 2005-01-19 Toyoda Boshoku Corporation Silencieux
FR2862121A1 (fr) * 2003-11-12 2005-05-13 Renault Sas Amortisseur de pulsations d'un compresseur
WO2005085622A1 (fr) * 2004-03-02 2005-09-15 Daimlerchrysler Ag Turbocompresseur a gaz d'echappement pour moteur a combustion interne

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6093123A (ja) * 1983-10-27 1985-05-24 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の吸気装置
WO1991006780A2 (fr) * 1989-10-26 1991-05-16 Allied-Signal Inc. Silencieux pour turbocompresseur
US5283398A (en) * 1989-12-26 1994-02-01 Tsuchiya Mfg. Co., Ltd. Resonator type silencer
DE19818873A1 (de) * 1998-04-28 1999-11-11 Man B & W Diesel Ag Hubkolbenbrennkraftmaschine
JP2000310124A (ja) * 1999-04-28 2000-11-07 Nissan Motor Co Ltd 過給機付き内燃機関のインタークーラ及び吸気装置
EP1176355A2 (fr) * 2000-07-28 2002-01-30 Trelleborg Ab Dispositif de réduction de bruit pour tuyaux sous pression
US20030115872A1 (en) * 2001-06-23 2003-06-26 Siegfried Sumser Compressor in a turbocharger
EP1300581A2 (fr) * 2001-10-04 2003-04-09 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Boíte résonance destinée à moduler le niveau de pression acoustique pour moteurs à combustion interne
EP1498584A1 (fr) * 2003-07-14 2005-01-19 Toyoda Boshoku Corporation Silencieux
FR2862121A1 (fr) * 2003-11-12 2005-05-13 Renault Sas Amortisseur de pulsations d'un compresseur
WO2005085622A1 (fr) * 2004-03-02 2005-09-15 Daimlerchrysler Ag Turbocompresseur a gaz d'echappement pour moteur a combustion interne

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010047100A1 (de) 2010-10-01 2012-04-05 Mann + Hummel Gmbh Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine
DE102010047100B4 (de) * 2010-10-01 2012-07-05 Mann + Hummel Gmbh Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine

Also Published As

Publication number Publication date
FR2909730A1 (fr) 2008-06-13
FR2909730B1 (fr) 2011-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2005073536A1 (fr) Moteur a combustion interne suralimente par turbocompresseur
FR2787142A1 (fr) Dispositif de recyclage de gaz d'echappement
FR2815079A1 (fr) Moteur a combustion interne avec turbocompresseur a gaz d"echappement et turbine de recuperation compound
US20200182140A1 (en) System And Method For Bypassing A Turbocharger Of A Two Stroke Engine
FR2906566A1 (fr) Installation de suralimentation de moteurs a combustion interne
FR2843423A1 (fr) Dispositif pour ajouter de maniere dosee du carburant evapore, dans la tubulure d'admission d'un moteur a combustion interne
EP3365547B1 (fr) Dispositif d'atténuation acoustique pour une ligne d'admission
FR2806446A1 (fr) Turbocompresseur
WO2008009789A1 (fr) Circuit d'alimentation d'un moteur thermique avec mise en rotation des gaz et moteur thermique correspondant
FR2909730A1 (fr) Dispositif d'alimentation en air frais d'un moteur a combustion interne du type suralimente
EP3132127B1 (fr) Refroidisseur d'air de suralimentation, circuit d'admission d'air et moteur associe suralimente par un turbocompresseur
WO2008009790A1 (fr) Moteur thermique avec circuit de recirculation mixte
FR2879689A1 (fr) Dispositif de suralimentation d'un moteur a combustion interne comprenant un circuit de decharge et un amortisseur des pulsations du turbocompresseur
FR3047773A1 (fr) Element de guidage pour une installation de pression d'un moteur a combustion interne, installation de pression et moteur a combustion interne avec une unite de suralimentation
FR2914949A1 (fr) Moteur a combustion interne, appareil de commande du moteur et procede de gestion d'un moteur a combustion interne a turbocompresseur
EP2058487B1 (fr) Dispositif de suralimentation pour moteur thermique équipé d'un boîtier répartiteur d'air de suralimentation
FR3159630A1 (fr) Moteur a combustion interne avec compresseur et refroidisseur a vortex
EP3027862B1 (fr) Ensemble de regulation de pression de gaz et moteur comprenant un tel ensemble
FR2907848A1 (fr) Moteur a combustion interne comportant au moins un turbocompresseur a fonctionnement a bas regime ameliore
FR2951782A1 (fr) Refroidisseur d'air de suralimentation
FR2892460A1 (fr) Systeme d'admission a niveau d'aerodynamique variable a deux turbocompresseurs et procede de commande de perturbation aerodynamique
FR3073251A1 (fr) Circuit d'admission d'air pour moteur a allumage commande avec plenum integre a la culasse
JPS646328B2 (fr)
FR3066547A1 (fr) Systeme d'admission d'air de suralimentation dans un moteur a combustion interne de vehicule automobile comprenant un module d'attenuation de bruit
FR2872856A1 (fr) Dispositif d'admission d'air d'un moteur suralimente

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07866528

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07866528

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1