Brevet FR2538450A1 — publié le 19840629

Système de tubulures parcouru par des gaz sur un moteur à combustion interne à pistons. La présente invention concerne un système de tubulures parcouru par des gaz, raccordé aux cylindres d'un moteur à combustion interne à piston, constitué par une première tu- bulure dans laquelle le gaz circule en permanence lorsque le moteur à combustion interne est en service, et par une deu- xième tubulure raccordée à la première mais dans laquelle le gaz ne circule que par intermittence. De tels systèmes de tubulures, qui peuvent être soit des tubulures d'échappement des gaz soit des tubulures d'as- piration d'air, se trouvent excités à leur fréquence propre par les pulsations de la pression de l'écoulement de gaz, les vibrations ainsi engendrées pouvant atteindre des amplitudes considérables Lorsque les deux tubulures sont parcourues par le gaz, ces amplifications par résonance se trouvent amorties par le flux gazeux lui-même Si par contre un verrouillage interdit le passage des gaz dans l'une des tubulures, la co- lonne de gaz stationnaire dans ladite tubulure se trouve ex- citée à sa fréquence propre par les pulsations de pression qui prennent naissance dans l'autre tubulure qui est parcou- rue par les gaz et on observe l'apparition de bruits intenses de ronflement et de pétérade. On peut observer de tels phénomènes avec les systèmes d'échappement de moteurs à combustion interne équipés de turbocompresseurs de suralimentation entraînés par les gaz d'échappement et réglés au moyen d'une soupape insérée dans une tubulure de dérivation Dans la tubulure disposée entre la soupape et la sortie de la turbine à gaz d'échappement, lorsque la soupape est fermée c'est-à-dire aux vitesses basses et moyennes du moteur à combustion interne, on a une colonne de gaz stationnaire, les pulsations de pression présentes dans la tubulure d'échappement pénètrent dans cette colonne et engendrent des oscillations de résonance. De tels phénomènes se produisent également dans le système d'échappement des moteurs à combustion interne o des cylindres sont hors service à bas régime, lorsque ce mode de fonctionnement s'accompagne d'un verrouillage des soupapes, le phénomène apparaît aussi dans le système d'as- piration car là également, les tubulures o les gaz ne circule plus se trouvent excitées par les pulsations présentes dans les autres tubulures du système et se mettent à vibrer avec une forte émission de bruits. L'objet de la présente invention est de réaliser un a- mortissement des bruits dans de tels systèmes de tubulures. Afin de résoudre ce problème, au voisinage du point de raccordement avec la canalisation parcourue par les gaz, on insère dans la tubulure o cette circulation est interrompue une résistance à l'écoulement qui oppose à l'écoulement une résistance nettement plus élevée dans le sens inverse que dans le sens direct Si l'on insère une telle résistance à l'écoulement dans la tubulure de dérivation d'une turbine à gaz d'échap- pement, on peut atténuer efficacement l'excitation par les pulsations de la pression et la vibration bruyante de la tubulure qui en résulte Si, dans le cas d'un moteur à com- bustion interne dont on met hors service certains cylindres aux bas régimes en bloquant les soupapes d'admission, on insère lesdites résistanceàl'écoulement dans les tubulures d'aspi- ration individuelles correspondant aux cylindres mis hors service, les pulsations de pression en provenance du collec- teur d'admission peuvent bien se propager jusqu'aux soupapes d'admission, mais leur oscillation en retour se trouve em- pêchée par les résistances à l'écoulement incorporées et on obtient ainsi une atténuation des bruits. On a représenté dans le dessin des exemples de réalisa- tion de l'invention dont on explique le fonctionnement ci- dessous Les différentes figures montrent respectivement Figure 1: Moteur à combustion interne avec système d'échappement des gaz et turbocompresseur de suralimentation. Figure 2: Système d'aspiration d'air d'un moteur à combustion interne avec mise hors service de certains cylin- dres aux bas régime. Figure 3: Résistance à l'écoulement. Selon la figure 1, quatre tubulures d'échappement 2 sont raccordées à un moteur à combustion interne 1 et aboutissent à un collecteur d'échappement commun 3 qui alimente la turbine à gaz 4 d'un turbocompresseur de suralimentation Dans une tubulure de dérivation 5 disposée en parallèle avec la tur- bine à gaz d'échappement 4 est insérée une soupape de déri- vation 6 qui reste fermée tant que le moteur est utilisé dans les plages inférieure et moyenne des vitesses de rota- tion Dans la tubulure de dérivation, au voisinage du point de raccordement avec le tuyau d'échappement 3 ', est insérée une résistance à l'écoulement 7 que l'on areprésentée dans la figure 3 à une échelle plus grande Ladite résistance est constituée par un pot cylindrique 8, dont l'une des parois frontales 9 est traversée, avec des dispositions d'étanchéité convenables, par un premier élément tubulaire pourvu d'un certain nombre d'orifices de passage 11 dans le sens radial et débouchant par un embout 12 en forme de tuyère qui est orienté vers un deuxième élément tubulaire- 13 qui passe, avec des dispositions d'étanchéité convenables, à travers la paroi frontale opposée 14 Le gaz qui s'écoule dans le sens direct, indiqué par la flèche peut passer d'une part dans le pot cylindrique 8, à travers les orifices de passage 11, et d'autre part à travers l'embout 12 dans l'élé- ment tubulaire 13, le gaz présent dans le pot cylindrique 8 étant alors aspiré à travers l'espace annulaire 15 existant entre l'embout 12 et le deuxième élément tubulaire 13, du fait de la structure en forme de tuyère de l'embout 12 Il n'y a donc qu'une faible résistance qui s'oppose-à l'écoule- ment dans le sens direct, alors qu'un écoulement en sens in- verse se trouve fortement contrarié En effet, le gaz sortant de l'élément tubulaire 13 se répand pour la plus grande partie dans le pot cylindrique 8 et de là il ne peut passer dans l'élément tubulaire 10 qu'à travers les orifices radiaux de faible section 11 Seule une petite partie de ces gaz venant en sens inverse peut passer directement de l'élément tubulai- re 13 dans l'élément tubulaire 10 à travers l'embout 12 de celui-ci. De telles résistances à l'écoulement 7 sont insérées, selon la figure 2 dans les deux tubulures d'admission indi- viduelles 16 qui vont du collecteur d'aspiration 17 aux 4 2538450 cylindres d'un moteur à combustion interne 18 qui peuvent être mis hors service Les deux autres tubulures d'admission individuelles 17 qui partent du collecteur d'aspiration 19 constituent avec celui-ci ladite première tubulure qui est continuellement parcourue par les gaz, tandis que les admis- sions individuelles 16, qui peuvent être interrompues, cons- tituent la deuxième tubulure, celle qui ne conduit des gaz que par intermittence. En lieu et place de la résistance à l'écoulement 7 re- présentée dans la figure 3, on peut aussi prévoir un clapet de non retour Pour cela, il faut cependant que l'élément mobile dudit clapet ait une masse suffisamment faible et qu'il soit équipé d'un ressort suffisamment fort pour que la fréquence propre qui en résulte se situe au dessus de la fréquence de pulsation des gaz d'échappement ou d'admission. Ce n'est qu'à cette condition que le clapet pourra suivre les pulsations rapides et obturer la soupape suffisamment vite pour que des vibrations bruyantes ne soient pas excitées dans la tubulure momentanément inutilisée. 2538450 R E V E N D I C A T I O N S 1 Système de tubulures parcouru par des gaz, raccordé aux cylindres d'un moteur à combustion interne-à pistons, constitué par une première tubulure dans laquelle les gaz circulent en permanence lorsque le moteur à combustion in- terne est en service et par une deuxième tubulure raccordée à la première dans laquelleles gaz ne circulent que par inter- mittence, caractérisé par le fait qu'au voisinage de son point de raccordement ( 3 ') avec la première tubulure ( 3 ou 17, 19) la deuxième tubulure ( 5 ou 16) contient une résis- tance à l'écoulement ( 7) qui oppose une résistance beaucoup plus élevée à un écoulement en sens inverse qu'à un écoule- ment dans le sens direct. 2 Système de tubulures selon la revendication 1, ca- ractérisé par le fait que la première tubulure est une tubu- lure d'échappement ( 3) dans laquelle est insérée une turbine à gaz d'échappement ( 4) et que la deuxième est une tubulure ( 5) en dérivation sur la première tubulure et qui peut être obturée au moyen d'une soupape de dérivation ( 6) qui y est incorporée. 3 Système de tubulures selon la revandication 1, ca- ractérisé par le fait que la première tubulure consiste en un collecteur d'aspiration ( 17) faisant partie d'un système d'admission avec plusieurs tubulures d'admission indivi- duelles ( 19) qui y sont raccordées, qui vont aux cylindres et dans lesquelles l'air circule en permanence, tandis que la deuxième tubulure est constituée par un groupe de tubu- lures d'admission individuelles ( 16) qui correspondent aux cylindres pouvant être mis temporairement hors service. 4 Système de tubulures selon la revendication 1, ca- ractérisé par le fait que la première tubulure englobe un groupe de tubulures d'échappement qui sont parcourues en per- manence par les gaz d'échappement, tandis que la deuxième tubulure est constituée par un groupe de tubulures d'échappe- ment correspondant aux cylindres pouvant être mis tem- porairement hors service - Système de tubulures selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la résis- tance à l'écoulement ( 7) est réalisée sous la forme d'un pot fermé ( 8) dans lequel pénètrent avec des dispositions d'é- tanchéité convenables, d'un côté un premier élément tubulaire ( 10) comportant dans sa partie qui se trouve à l'intérieur du pot ( 8) un grand nombre de trous de passage ( 11) percés dans le sens radial ainsi qu'un embout de sortie ( 12) en forme de tuyère, et du côté opposé, traversant l'autre paroi fron- tale ( 14) du pot ( 8) un deuxième élément tubulaire ( 13) dis- posé coaxialement et à une certaine distance par rapport au premier élément tubulaire ( 10). 6 Système de tubulures selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la résis- tance à l'écoulement est constituée par un clapet de non retour fonctionnant pratiquement sans inertie, dont la fré- quence propre est plus élevée que celle des pulsations du flux de gaz véhiculé par le système du tubulures.