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Sortie de conduit d'échappement de gaz La présente invention se rapporte à une sortie de conduit d'échappement pour véhicules et à un pot d'échappement intégrant cette sortie.
On sait qu'il existe plusieurs types de pots d'échappement, en particulier un type classique comprenant de nombreuses chicanes et un type dit"sportif"dans lequel les gaz éjectés sont détendus dans une chambre mais peuvent suivre un parcours essentiellement rectiligne. La présente invention s'applique plus particulièrement, mais pas exclusivement, à une amélioration à un pot de ce dernier type.
Le pot d'échappement "sportif" est le plus souvent situé en fin de course du tuyau d'échappement provenant du moteur, la sortie donnant sur l'extérieur à l'arrière du véhicule.
Le pot comporte un conduit interne de plus grand diamètre que le conduit du tuyau des gaz d'arrivée. Le conduit est perforé de trous ce qui permet la détente dans le pot ("marmite"), se présentant sous la forme d'un manchon fermé qui entoure le conduit perforé.
Il a maintenant été constaté de manière surprenante que l'on peut améliorer la puissance, le couple, la consommation et en particulier la sonorité d'un véhicule en modifiant la sortie d'un conduit d'échappement, en
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particulier un conduit muni d'un pot du type sportif. La sortie est par ailleurs beaucoup moins sujette à la salissure et ne se calamine pas.
Selon un aspect de l'invention on adapte à la configuration usuelle, au niveau de la sortie terminale du conduit d'échappement c'est à dire la partie généralement visible à l'arrière du véhicule, une chambre supplémentaire dont l'enveloppe forme, au moins partiellement, un volume entourant une section de tuyau perforée sur la paroi et au moins partiellement fermé en amont, ledit tuyau débouchant sur l'extérieur. Ce système semble engendrer une sortie des gaz concentrique, gaz qui se dispersent avantageusement au delà de la sortie. On a en effet constaté un effet anti-salissure particulièrement avantageux ce qui constitue une particularité de la présente invention.
Selon un mode de réalisation, un pot d'échappement peut être équipé d'une chambre supplémentaire, formant chambre de détente et chicane unique à paroi transversale. De préférence, la chambre supplémentaire communique par une ou des ouvertures périphériques avec une troisième chambre située dans son prolongement et comportant un volume annulaire dont la partie distale est fermée mais présente une paroi interne trouée pour communiquer avec un volume cylindrique central creux ouvert sur l'extérieur.
Les gaz d'échappement se détendent de manière classique dans la marmite, puis passent par un rétrécissement donnant sur une deuxième chambre de détente comportant une paroi centrale opposée faisant obstacle au trajet rectiligne du gaz. Le gaz entre dans la troisième chambre par des ouvertures périphériques vers une volume essentiellement
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annulaire avant de re-former un jet central à la sortie, soit via des ouvertures ou perforations dans le cylindre ou tuyau interne concentrique délimitant l'espace annulaire soit en accédant audit cylindre central ouvert à l'extrémité interne à la troisième chambre.
Le pot sera généralement mais pas nécessairement cylindrique ou de section ovale. Le corps principal peut être constitué d'un tuyau central perforé et d'une enveloppe solidarisée aux extrémités du tuyau par deux flasques perpendiculaires trouées centralement délimitant la chambre de détente classique. L'enveloppe se prolonge et est fermée à son extrémité par une troisième flasque présentant des ouvertures périphériques vers une troisième chambre.
Alternativement selon l'invention, la sortie sera avantageusement constituée d'une enveloppe extérieure (ronde, ovale, rectangulaire ou autre) dans laquelle les gaz, provenant ou non d'un pot d'échappement classique ou directement d'un système catalytique, pénètrent, puis en sortent par un tuyau central perforé, au moins partiellement fermé en amont, qui se prolonge par un cône donnant à l'air libre. Le cône peut être supprimé et remplacé par une flasque plate.
La partie conique de la sortie à l'air peut s'étendre en amont vers l'intérieur au delà du tuyau perforé et donc déborder à l'intérieur de celui-ci pour former un volume annulaire fermé vers l'aval dudit tuyau perforé. Cette caractéristique s'est révélée intéressante pour les propriétés anti-salissures du système proposé.
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L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description de quelques exemples de réalisation fournis à titre non limitatif, en se référant aux dessins en annexe.
Dans ces dessins : - les figs. la et 1b représentent un premier exemple de pot d'échappement à trois chambres - la fig. 2 représente un mode simplifié de l'invention dans lequel il n'y a pas de chambre intermédiaire - la fig. 3 illustre le placement d'une sortie selon l'invention à un pot d'échappement pré-existant - la fig. 4 illustre une variante de ce placement dans laquelle la sortie et le pot d'échappement sont séparés - les figs. 5 et 6 illustrent une variante incorporant des conduits d'air la fig. 7 illustre un élément de sortie de conduit d'échappement selon l'invention - les figs. 8a et 8b illustrent le placement d'un élément des sortie selon l'invention - la fig. 9 illustre une variante avec prise d'air - la fig. 10 montre des schémas illustrant l'invention en conjonction avec la carrosserie d'un véhicule.
La fig. la représente un exemple de pot d'échappement 1 selon l'invention, de forme essentiellement cylindrique, comportant une entrée 2 de 50 mmm, un conduit 3 perforé de 60 mm de diamètre et d'environ 400 mm de longueur, conduit concentrique à une enveloppe extérieure 4 formant espace annulaire 44 de détente principale des gaz, de configuration classique, et formant une première chambre.
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Le gaz sort de cette chambre en 5 pour arriver dans la chambre 6 de détente puis passe par des ouvertures périphériques 7, dans la troisième chambre 8 comportant un volume cylindrique central 9 et un volume annulaire 10 pour finalement rejoindre la sortie centrale terminale 11 via des ouvertures 12 dans la paroi cylindrique interne 13 définissant lesdits volumes 9 et 10, ouvertures 12 plus particulièrement situées à sa partie distale (arrière). Le gaz dans l'espace annulaire 10 peut également rejoindre la sortie en passant par le volume cylindrique 9 ouvert à son extrémité 14. Comme montré en détail dans la fig. 1b La sortie centrale 11 peut avantageusement être évasée pour former une embouchure tronconique divergente.
Une partie de paroi conique 15 (fig. 1b) peut déborder partiellement vers l'intérieur dans le volume cylindrique et créer ainsi un volume d'où le gaz ne peut que refluer pour rejoindre la sortie terminale ou re-pénétrer dans l'espace annulaire 10.
Cette caractéristique semble favoriser la propreté de la sortie du pot d'échappement (absence de condensat).
On représente également les trois flasques perpendiculaires 20,21, 22, également représentées en plan.
La fig. 2 illustre une première variante, particulièrement préférée, dans laquelle la sortie de la première chambre de détente donne directement sur la chambre de sortie où une deuxième détente s'effectue, l'obstacle au flux rectiligne étant constitué par l'extrémité fermée ou partiellement fermée 19 d'un cylindre creux ou tuyau concentrique muni d'ouvertures pour ramener les gaz déviés et détendus vers la sortie centrale 11.
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Selon un mode de réalisation illustrée dans la fig. 3, la pièce de sortie (élément formant la troisième chambre de la fig. 1 ou deuxième chambre de la fig. 2) peut être assemblée aux chambres précédentes en oblique, formant ainsi un angle de par exemple +/-10 deg, de préférence +/- 5 deg. Cette disposition permet lors du montage de s'adapter aux emplacements des échappement pour plusieurs types de voiture modèle"universel"). Il suffira effectivement de tourner l'ensemble du pot d'échappement autour de son axe longitudinal pour que la sortie prenne une orientation désirée (vers le haut, vers le bas ou d'un côté), les point d'attache étant choisis en conséquence.
On comprendra également, que selon une variante illustrée à la fig. 4, le dispositif de l'invention peut être localisé à une certaine distance d'un pot d'échappement"classique" constituant la première chambre de détente 50, au lieu d'y être intégré directement à sa sortie. Le dispositif de l'invention 51 sera dès lors relié par un tuyau 52. Ce dernier peut jouer le rôle de deuxième chambre de détente et le dispositif à obstacle 53 constituera la troisième chambre de détente. Cette dernière variante peut également être combinée avec une prise d'air avec sortie concentrique, comme illustré aux figs. 5 et 6 ci-après.
Selon des variantes illustrées aux figs. 5 et 6, le pot d'échappement peut en effet comprendre un passage d'air pris hors du pot créant à la sortie un flux central apte à favoriser l'éjection des gaz hors du pot d'échappement par effet de dépression lorsque le véhicule est à vitesse élevée. Une prise d'air 30,40 envoie l'air via un tuyau central concentrique 31,41 vers la sortie évasée 35,45.
On illustre aussi une flasque 32 avec ouverture centrale 38
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pour le tuyau 31,41 et ouverture périphériques 37 selon l'invention. On note à nouveau la présence des chambres de détente 36,46, empêchant la sortie des gaz sous la forme d'un flux central, ce qui constitue une des caractéristiques fondamentales de l'invention.
Dans la variante selon la fig. 6, le conduit d'air traverse longitudinalement et centralement le pot et provoque un refroidissement du gaz qui est bénéfique en termes de réduction de bruit et d'efficacité du pot d'échappement.
Ce refroidissement diminuerait en effet la densité du gaz, donc sa vitesse, et donc le bruit. La densité moindre favorise l'effet de dépression ce qui favorise la sortie des gaz d'échappement et diminue les turbulences dans le conduit d'échappement.
Selon un autre aspect de l'invention, on a constaté que les dispositifs susmentionnés pouvaient encore être avantageusement simplifiés (fig. 7 et suivantes) On peut ainsi adapter à la sortie 65 d'un pot d'échappement classique, un dispositif 60 selon l'invention constitué d'une enveloppe extérieure 61 (p. e. ronde, ovale, rectangulaire) dans laquelle les gaz venant du pot d'échappement pénètrent, puis sortent de l'enveloppe par un tuyau central 62 perforé latéralement, . Le tuyau est fermé en 63 du côté du pot, le fond 63 du tuyau pouvant cependant aussi être perforé. La sortie 64 du dispositif ne doit pas être obligatoirement conique.
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On a cependant constaté que cette configuration est particulièrement avantageuse car la salissure à la sortie est considérablement réduite. Cette particularité est très intéressante pour les véhicules Diesel.
Sans être tenu par une quelconque explication, on constate que les gaz sortent de manière plus concentrique que pour une sortie classique d'échappement, ce qui limite la salissure. Les gaz se disperseraient plus loin derrière la sortie donc derrière le véhicule.
On peut donc avantageusement transformer des pots d'échappement, par exemple en coupant le tuyau de sortie terminal d'un pot classique et en adaptant un dispositif selon l'invention disponible et vendu séparément, éventuellement sous, la forme d'un kit. La fixation peut se faire par soudage, collage, sertissage etc..
On peut également adapter à un tuyau de sortie existant 72 (fig. 8), un élément de sortie 71 constitué d'un tuyau perforé de moindre diamètre et de longueur inférieure que l'on place coaxialement, l'espace annulaire ainsi formé est fermé du côté de la sortie. Le tuyau ajouté est fermé, ou partiellement fermé, du côté opposé. Cet élément est avantageusement un tuyau perforé, dont une extrémité est fermée et l'autre extrémité, perforée ou non, s'évase pour adopter une dimension compatible avec la fixation audit tuyau de sortie du pot d'échappement.
Un des autres avantages du dispositif consiste en la possibilité de prévoir des sorties d'échappement 90 intégré dans la carrosserie du véhicule. Comme schématiquement illustré dans la fig. 10 pour un véhicule A équipé d'un pot
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d'échappement classique 90 et un véhicule B équipé d'une sortie d'échappement 90'selon l'invention, le phénomène de rejet concentrique des gaz fera en sorte que la dispersion se fera plus loin derrière la sortie, évitant ainsi l'échauffement et la salissure de la carrosserie Enfin selon encore un autre aspect de l'invention (fig. 9), on peut ajouter à l'élément de sortie une prise d'air extérieur, dans le sens de la marche du véhicule, comme pour les pots d'échappement à système anti-salissure intégrés décrits ci-dessus.
En se référant au schéma de la fig. 9, l'entrée d'air extérieur X est dans le sens de la marche du véhicule, ce qui entraîne une pression P. Cette pression P engendre en A une dépression ce qui facilité l'extraction des gaz, diminuant ainsi les turbulences dans le circuit d'échappement. Ce système peut être placé n'importe où dans la ligne d'échappement, par exemple la sortie du collecteur, la tuyauterie, une marmite, dans le catalyseur..
La dépression A est proportionnelle à la vitesse du véhicule. Plus le moteur monte en tours/minute, plus la quantité de gaz d'échappement augmente. Comme la vitesse augmente, la dépression en A augmente donc l'aspiration augmente. L'évacuation des gaz est améliorée donc il y a augmentation du rendement.
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The present invention relates to an exhaust pipe outlet for vehicles and to an exhaust pipe incorporating this outlet.
It is known that there are several types of exhaust pipes, in particular a conventional type comprising numerous baffles and a so-called "sports" type in which the ejected gases are expanded in a chamber but can follow an essentially straight path. The present invention applies more particularly, but not exclusively, to an improvement to a pot of the latter type.
The "sports" exhaust pipe is most often located at the end of the exhaust pipe coming from the engine, the outlet facing the outside at the rear of the vehicle.
The pot has an internal pipe of larger diameter than the pipe of the inlet gas pipe. The conduit is perforated with holes which allows the relaxation in the pot ("pot"), being in the form of a closed sleeve which surrounds the perforated conduit.
It has now surprisingly been found that it is possible to improve the power, the torque, the consumption and in particular the sound of a vehicle by modifying the outlet of an exhaust duct, by
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in particular a pipe fitted with a sports type pot. The outlet is also much less prone to soiling and does not scale.
According to one aspect of the invention, an additional chamber whose envelope forms, is adapted to the usual configuration, at the terminal outlet of the exhaust duct, that is to say the part generally visible at the rear of the vehicle. at least partially, a volume surrounding a section of pipe perforated on the wall and at least partially closed upstream, said pipe opening onto the outside. This system seems to generate an exit from the concentric gases, gases which advantageously disperse beyond the exit. A particularly advantageous anti-fouling effect has indeed been observed, which constitutes a particular feature of the present invention.
According to one embodiment, an exhaust pipe can be equipped with an additional chamber, forming an expansion chamber and a single baffle with a transverse wall. Preferably, the additional chamber communicates by one or more peripheral openings with a third chamber situated in its extension and comprising an annular volume whose distal part is closed but has an internal wall with holes to communicate with a hollow central cylindrical volume open on the outside.
The exhaust gases expand in a conventional manner in the pot, then pass through a narrowing leading to a second expansion chamber having an opposite central wall obstructing the rectilinear path of the gas. The gas enters the third chamber through peripheral openings to a volume essentially
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annular before re-forming a central jet at the outlet, either via openings or perforations in the cylinder or internal concentric pipe delimiting the annular space or by accessing said central cylinder open at the internal end of the third chamber.
The pot will generally but not necessarily be cylindrical or oval in section. The main body can be made up of a perforated central pipe and an envelope joined to the ends of the pipe by two perpendicular flanges with a hole in the center delimiting the conventional expansion chamber. The envelope extends and is closed at its end by a third flange having peripheral openings to a third chamber.
Alternatively according to the invention, the outlet will advantageously consist of an outer envelope (round, oval, rectangular or other) into which the gases, whether or not coming from a conventional exhaust pipe or directly from a catalytic system, penetrate , then exit through a central perforated pipe, at least partially closed upstream, which is extended by a cone giving to the open air. The cone can be removed and replaced by a flat flange.
The conical part of the air outlet can extend upstream inwards beyond the perforated pipe and therefore overflow inside the latter to form a closed annular volume downstream of said perforated pipe. This characteristic has proved to be advantageous for the anti-fouling properties of the proposed system.
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The invention will be better understood on reading the description of some exemplary embodiments provided without limitation, with reference to the accompanying drawings.
In these drawings: - figs. la and 1b show a first example of a three-chamber exhaust pipe - fig. 2 shows a simplified embodiment of the invention in which there is no intermediate chamber - FIG. 3 illustrates the placement of an outlet according to the invention to a pre-existing exhaust pipe - FIG. 4 illustrates a variant of this placement in which the outlet and the exhaust are separated - FIGS. 5 and 6 illustrate a variant incorporating air ducts in FIG. 7 illustrates an exhaust duct outlet element according to the invention - FIGS. 8a and 8b illustrate the placement of an output element according to the invention - FIG. 9 illustrates a variant with air intake - FIG. 10 shows diagrams illustrating the invention in conjunction with the body of a vehicle.
Fig. 1a shows an example of an exhaust pipe 1 according to the invention, of essentially cylindrical shape, comprising an inlet 2 of 50 mmm, a perforated duct 3 of 60 mm in diameter and about 400 mm in length, duct concentric to a outer casing 4 forming annular space 44 for main gas expansion, of conventional configuration, and forming a first chamber.
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The gas leaves this chamber at 5 to arrive in the expansion chamber 6 then passes through peripheral openings 7, in the third chamber 8 comprising a central cylindrical volume 9 and an annular volume 10 to finally reach the central terminal outlet 11 via openings 12 in the internal cylindrical wall 13 defining said volumes 9 and 10, openings 12 more particularly located at its distal part (rear). The gas in the annular space 10 can also join the outlet passing through the cylindrical volume 9 open at its end 14. As shown in detail in FIG. 1b The central outlet 11 can advantageously be flared to form a divergent frustoconical mouth.
A portion of conical wall 15 (fig. 1b) can partially overflow inwards into the cylindrical volume and thus create a volume from which the gas can only flow back to reach the terminal outlet or re-enter the annular space 10.
This characteristic seems to favor the cleanliness of the exhaust outlet (absence of condensate).
The three perpendicular flanges 20, 21, 22 are also shown, also shown in plan.
Fig. 2 illustrates a first variant, particularly preferred, in which the exit from the first expansion chamber gives directly onto the outlet chamber where a second expansion takes place, the obstacle to the rectilinear flow being constituted by the closed or partially closed end 19 of a hollow cylinder or concentric pipe provided with openings for bringing the deflected and expanded gases towards the central outlet 11.
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According to an embodiment illustrated in FIG. 3, the outlet part (element forming the third chamber of FIG. 1 or second chamber of FIG. 2) can be assembled to the preceding chambers at an angle, thus forming an angle of for example +/- 10 deg, preferably +/- 5 deg. This arrangement allows during assembly to adapt to the exhaust locations for several types of "universal" model car). It will actually be enough to turn the entire muffler around its longitudinal axis so that the outlet takes a desired orientation (upwards, downwards or to one side), the attachment points being chosen accordingly .
It will also be understood that, according to a variant illustrated in FIG. 4, the device of the invention can be located at a certain distance from a "conventional" exhaust constituting the first expansion chamber 50, instead of being integrated there directly at its outlet. The device of the invention 51 will therefore be connected by a pipe 52. The latter can play the role of second expansion chamber and the obstacle device 53 will constitute the third expansion chamber. This latter variant can also be combined with an air intake with concentric outlet, as illustrated in FIGS. 5 and 6 below.
According to variants illustrated in figs. 5 and 6, the exhaust pipe may in fact include an air passage taken from the pipe creating at the outlet a central flow capable of promoting the ejection of gases from the pipe by vacuum effect when the vehicle is at high speed. An air intake 30.40 sends air via a concentric central pipe 31.41 to the flared outlet 35.45.
We also illustrate a flange 32 with central opening 38
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for the pipe 31, 41 and peripheral opening 37 according to the invention. The presence of the expansion chambers 36, 46 is again noted, preventing the exit of the gases in the form of a central flow, which constitutes one of the fundamental characteristics of the invention.
In the variant according to FIG. 6, the air duct passes longitudinally and centrally through the pot and causes cooling of the gas which is beneficial in terms of noise reduction and efficiency of the exhaust.
This cooling would indeed decrease the density of the gas, therefore its speed, and therefore the noise. The lower density favors the vacuum effect which favors the exit of exhaust gases and reduces turbulence in the exhaust duct.
According to another aspect of the invention, it has been found that the above-mentioned devices could still be advantageously simplified (FIG. 7 et seq.) It is thus possible to adapt to the outlet 65 of a conventional exhaust, a device 60 according to the invention consisting of an outer envelope 61 (eg round, oval, rectangular) into which the gases coming from the exhaust pipe penetrate, then exit the envelope through a central pipe 62 perforated laterally,. The pipe is closed at 63 on the side of the pot, the bottom 63 of the pipe can however also be perforated. The output 64 of the device need not be conical.
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However, it has been found that this configuration is particularly advantageous since the dirt at the outlet is considerably reduced. This feature is very interesting for Diesel vehicles.
Without being bound by any explanation, we see that the gases exit more concentrically than for a conventional exhaust outlet, which limits the soiling. The gases would disperse further behind the exit, therefore behind the vehicle.
It is therefore advantageous to transform exhaust pipes, for example by cutting the terminal outlet pipe of a conventional pot and by adapting a device according to the invention available and sold separately, possibly in the form of a kit. The fixing can be done by welding, gluing, crimping etc.
It is also possible to adapt to an existing outlet pipe 72 (FIG. 8), an outlet member 71 consisting of a perforated pipe of smaller diameter and of shorter length which is placed coaxially, the annular space thus formed is closed. on the exit side. The added pipe is closed, or partially closed, on the opposite side. This element is advantageously a perforated pipe, one end of which is closed and the other end, perforated or not, flares to adopt a dimension compatible with the fixing to said exhaust pipe.
One of the other advantages of the device consists in the possibility of providing exhaust outlets 90 integrated in the vehicle body. As schematically illustrated in fig. 10 for vehicle A fitted with a pot
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conventional exhaust 90 and a vehicle B equipped with an exhaust outlet 90 'According to the invention, the phenomenon of concentric rejection of gases will ensure that the dispersion will be further behind the outlet, thus avoiding overheating and the soiling of the bodywork Finally according to yet another aspect of the invention (FIG. 9), it is possible to add to the outlet element an outside air intake, in the direction of travel of the vehicle, as for the exhaust pipes with integrated anti-fouling system described above.
Referring to the diagram in fig. 9, the outside air intake X is in the direction of travel of the vehicle, which causes a pressure P. This pressure P generates a depression at A which facilitates the extraction of the gases, thereby reducing the turbulence in the exhaust system. This system can be placed anywhere in the exhaust line, for example the manifold outlet, the piping, a pot, in the catalyst.
Vacuum A is proportional to the speed of the vehicle. The more the engine goes up in revolutions / minute, the more the quantity of exhaust gases increases. As the speed increases, the depression at A therefore increases the suction increases. The evacuation of gases is improved so there is an increase in efficiency.