EP0380394A1 - Silencieux pour gaz d'échappement et partie de ligne d'échappement comportant un tel silencieux - Google Patents

Silencieux pour gaz d'échappement et partie de ligne d'échappement comportant un tel silencieux Download PDF

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EP0380394A1
EP0380394A1 EP90400167A EP90400167A EP0380394A1 EP 0380394 A1 EP0380394 A1 EP 0380394A1 EP 90400167 A EP90400167 A EP 90400167A EP 90400167 A EP90400167 A EP 90400167A EP 0380394 A1 EP0380394 A1 EP 0380394A1
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Henri Lescher
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Glaenzer Spicer SA
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    • F01N2470/00—Structure or shape of gas passages, pipes or tubes
    • F01N2470/12—Tubes being corrugated

Definitions

  • the present invention relates to a silencer for exhaust gases of an internal combustion engine of the type comprising an outer cylindrical casing and an inner coaxial cylindrical tube which delimit between them an annular cylindrical chamber in which are admitted the exhaust gases which penetrate in the silent.
  • the invention also relates to an exhaust line part incorporating such a silencer.
  • the high temperature of the exhaust gases generally has the drawback of making the materials, and in particular the metals, that make up the silencers work, often beyond the permissible conditions that are bearable in the long term.
  • vibrations at low frequencies created by the succession of explosions at certain speeds and by the mechanical excitation of certain organs such as the engine-muffler connection tubes as well as the transverse partitions of the muffler that are struck by the exhaust gases. , cause significant discomfort and cause a thud in the passenger compartment of the vehicle.
  • the aim of the present invention is to propose a silencer which makes it possible to reduce and distribute the temperature spikes to which the materials constituting the silencer are subjected and to simultaneously transform most of the low frequencies into medium and high frequencies which are more easy to cushion and absorb.
  • the invention must also make it possible to suppress the impact of the gas shock wave against walls or bottoms perpendicular to the direction of propagation of the gases and to distribute the gas jet over a larger surface.
  • the invention provides a silencer characterized in that the inner tube is a perforated tube, a first open end of which constitutes the single inlet for the gases into the silencer and the opposite opposite end of which is closed, and that the inner wall of the outer envelope is coated with a layer of absorbent material which extends axially substantially over the entire length of the inner tube.
  • the other closed end of the inner tube is shaped to cause the reflection of the gases.
  • the invention also provides an exhaust line part for the flow of exhaust gases from an internal combustion engine, of the type comprising a continuous external envelope of substantially constant cross section enclosing at least one acoustic attenuation block positioned longitudinally in the envelope so as to delimit at least one transfer section of the fluid of determined length so that the latter participates in the acoustic attenuation function of the part of exhaust line, characterized in that at least one section of the exhaust line portion is produced so as to constitute a silencer according to the invention, said continuous outer casing of substantially constant section forming the outer cylindrical casing of the silencer .
  • the section forming a silencer may for example be the inlet section of the exhaust line, and the exhaust line comprises a connection portion which connects the internal wall of the external envelope to the open end of the inner tube.
  • the partial section view of the figure represents a silencer 10, the cylindrical outer casing 12 of which is connected to a cylindrical inner tube 14 for admitting the gases by a conical connection portion 16.
  • the inner cylindrical tube 14 has a first open end 17 through which all of the exhaust gases circulating in a part of the exhaust line (not shown) are admitted thanks to the connection portion 16 which guides all of the gases to this open end.
  • the second end 18 of the inner tube 14 is one end closed by a flattened solid portion, that is to say non-perforated, against which come to reflect at least a part B of the gases A which penetrate into the inner tube 14. Any form from the end 18, for example of revolution, having no wall perpendicular to the flow and causing the reflection of the gases may be suitable for closing the tube.
  • the wall of the inner tube is perforated so as to allow the admission of the gases C into the annular cylindrical internal chamber 22 delimited radially by the outer wall of the tube interior 14 and through the internal wall of the exterior envelope 12.
  • the inner wall of the outer casing 12 is lined by an annular sleeve made of absorbent material 24.
  • the absorbent material may for example be a layer of steel wool maintained pressed radially outwards by a helical spring 26.
  • the coefficient of heat transferability of the material, for example aluminum, constituting the outer envelope 12 is chosen to be significantly greater than the coefficient of the absorbent material 24 so as to create a large temperature gradient, the thermal shock being absorbed by the absorbent material 24.
  • the length of the perforated inner tube 14 is large enough to allow a distribution of the heat flux to be absorbed over a large cylindrical surface and not punctual.
  • the inner tube 14 is also long enough not to create a back pressure which is harmful to the general flow of gases in the exhaust line.
  • shock wave does not at any time meet a wall perpendicular to the general direction of its propagation.
  • the low frequencies are transformed into medium and high frequencies by a phenomenon called "whistle".
  • the absorbent material 24 also participates in the acoustic attenuation function by absorbing a large part of these medium and high frequencies.
  • the reflected gases which emerge from the absorbent material have given up part of their calories, the latter gradually evacuating towards the outside to reach the envelope 12 which constitutes the medium for exchange with the outside air.
  • the final exchange surface can be increased by providing a corrugated zone 30 which projects radially outwards.

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Abstract

L'invention concerne un silencieux (10) pour gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne du type comportant une enveloppe cylindrique extérieure (12) et un tube cylindrique intérieur (14) coaxial qui délimitent entre eux une chambre cylindrique annulaire (22) dans laquelle sont admis les gaz d'échappement qui pénètrent dans le silencieux. Selon l'invention le tube intérieur (14) est un tube perforé (28) dont une première extrémité ouverte (17) constitue l'orifice d'admission unique des gaz dans le silencieux et dont l'autre extrémité opposée (18) est fermée, et en ce que la paroi interne de l'enveloppe extérieure est doublée d'une couche (24) de matériau absorbant qui s'étend axialement sensiblement sur toute la longueur perforée (28) du tube intérieur.

Description

  • La présente invention concerne un silencieux pour gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne du type comportant une enveloppe cylindrique extérieure et un tube cylindrique intérieur coaxial qui délimitent entre eux une chambre cylindrique annulaire dans laquelle sont admis les gaz d'échappe­ment qui pénètrent dans le silencieux.
  • L'invention concerne également une partie de ligne d'échappement intégrant un tel silencieux.
  • La haute température des gaz d'échappement a généralement pour inconvénient de faire travailler les matériaux, et notamment les métaux, constitutifs des silencieux souvent au-delà des conditions admissibles et supportables à long terme.
  • Ces températures élevées créent des déforma­tions et/ou des destructions totales ou partielles dans les lignes d'échappement, surtout dans la zone d'entrée des silencieux, notamment du fait d'un phénomène de fatigue thermique. Ce phénomène prend de plus en plus d'importance avec la généralisation des lignes d'échappement comportant des unités de dépollution par traitement catalytique à la sortie desquelles les gaz atteignent communément des tempéra­tures supérieures à 900°C. De plus de très hautes températures ne facilitent pas l'utilisation des alliages légers dont la faible densité permet par ailleurs de très importantes réductions de poids.
  • De plus des vibrations à basses fréquences, créées par la succession des explosions à certains régimes et par l'excitation mécanique de certains organes tels que les tubes de liaison moteur-silen­cieux ainsi que les cloisons transversales du silencieux que viennent percuter les gaz d'échappe­ment, apportent une gêne importante et provoquent un bruit sourd dans l'habitacle du véhicule.
  • Le but de la présente invention est de proposer un silencieux qui permette de réduire et de répartir les pointes de températures auxquelles sont soumis les matériaux constitutifs du silencieux et de transformer simultanément la plus grande partie des basses fréquences en des fréquences moyennes et hautes qui sont plus aisées à amortir et à absorber. L'invention doit également permettre de supprimer l'impact de l'onde de choc des gaz contre des parois ou fonds perpendiculaires à la direction de propaga­tion des gaz et de répartir le jet de gaz sur une surface plus importante.
  • Dans ce but l'invention propose un silen­cieux caractérisé en ce que le tube intérieur est un tube perforé dont une première extrémité ouverte constitue l'orifice d'admission unique des gaz dans le silencieux et dont l'autre extrémité opposée est fermée, et en ce que la paroi interne de l'enveloppe extérieure est revêtue d'une couche de matériau absorbant qui s'étend axialement sensiblement sur toute la longueur du tube intérieur.
  • Selon une autre caractéristique, l'autre extrémité fermée du tube intérieur est conformée pour provoquer la réflexion des gaz.
  • L'invention propose également une partie de ligne d'échappement pour l'écoulement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, du type comportant une enveloppe externe continue de section sensiblement constante renfermant au moins un bloc d'atténuation acoustique positionné longitudina­lement dans l'enveloppe de façon à délimiter au moins un tronçon de transfert du fluide de longueur déter­minée de manière que ce dernier participe à la fonction d'atténuation acoustique de la partie de ligne d'échappement, caractérisée en ce que au moins un tronçon de la partie de ligne d'échappement est réalisé de façon à constituer un silencieux selon l'invention, ladite enveloppe externe continue de section sensiblement constante formant l'enveloppe cylindrique extérieure du silencieux.
  • Le tronçon formant silencieux peut par exemple être le tronçon d'entrée de la ligne d'échappement, et la ligne d'échappement comporte une portion de raccordement qui relie la paroi interne de l'enveloppe externe à l'extrémité ouverte du tube intérieur.
  • D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera au dessin annexé dans lequel la figure unique représente un silencieux réalisé conformément aux enseignements de l'invention.
  • La vue en coupe partielle de la figure représente un silencieux 10 dont l'enveloppe extérieure cylindrique 12 est reliée à un tube intérieur cylindrique 14 d'admission des gaz par une portion conique de raccordement 16.
  • Le tube cylindrique intérieur 14 comporte une première extrémité ouverte 17 par laquelle est admis la totalité des gaz d'échappement circulant dans une partie de la ligne d'échappement (non représentée) grâce à la portion de raccordement 16 qui guide la totalité des gaz vers cette extrémité ouverte.
  • La seconde extrémité 18 du tube intérieur 14 est une extrémité fermée par une portion aplatie pleine, c'est-à-dire non perforée, contre laquelle viennent se réfléchir au moins une partie B des gaz A qui pénètrent dans le tube intérieur 14. Toute forme de l'extrémité 18, par exemple de révolution, ne comportant pas de paroi perpendiculaire à l'écoulement et provoquant la réflexion des gaz peut convenir pour la fermeture du tube.
  • Sur toute sa longueur située en regard de la paroi de l'enveloppe cylindrique extérieure 12, la paroi du tube intérieur est perforée de manière à permettre l'admission des gaz C dans la chambre interne cylindrique annulaire 22 délimitée radialement par la paroi externe du tube intérieur 14 et par la paroi interne de l'enveloppe extérieure 12.
  • Sur toute sa longueur en vis-à-vis du tube intérieur 14, la paroi interne de l'enveloppe exté­rieure 12 est doublée par un manchon annulaire en matériau absorbant 24. Le matériau absorbant peut par exemple être une couche de laine d'acier maintenue plaquée radialement vers l'extérieur par un ressort en hélice 26.
  • Les gaz C qui sortent du tube intérieur 14 par les perforations 28 pénètrent et éventuellement traversent le matériau absorbant 24 pour se réfléchir D contre la paroi interne de l'enveloppe extérieure 12.
  • Le coefficient de transmissibilité des calories du matériau, par exemple de l'aluminium, constitutif de l'enveloppe extérieure 12 est choisi pour être nettement supérieur au coefficient du matériau absorbant 24 de façon à créer un gradient de température important, le choc thermique étant encaissé par le matériau absorbant 24.
  • De plus la longueur du tube intérieur 14 perforé est suffisamment grande pour permettre une répartition du flux thermique à absorber sur une surface cylindrique importante et non ponctuelle.
  • Le tube intérieur 14 est également suffisam­ment long pour ne pas créer de contrepression nuisible à l'écoulement général des gaz dans la ligne d'échap­pement.
  • On constate que l'onde de choc ne rencontre à aucun moment de paroi parpendiculaire à la direction générale de sa propagation.
  • Lors de leur passage à travers les trous 28 du tube perforé 14, les basses fréquences se transfor­ment en moyennes et hautes fréquences par un phénomène dit de "sifflet".
  • Le matériau absorbant 24 participe également à la fonction d'atténuation acoustique en absorbant une grande partie de ces moyennes et hautes fréquen­ces.
  • Du fait de l'accroissement important de section entre le tube intérieur 14 et l'enveloppe extérieure 12 dans leurs zones qui délimitent en commun la chambre annulaire 22, par exemple dans un rapport compris entre 2 et 5, il se produit un ralentissement de la vitesse de propagation des gaz d'échappement ce qui permet une réduction du bruit régénéré.
  • Les gaz réfléchis qui ressortent du matériau absorbant ont abandonné une partie de leurs calories, ces dernières s'évacuant progressivement vers l'exté­rieur pour atteindre l'enveloppe 12 qui constitue le médium d'échange avec l'air extérieur. La surface d'échange final peut être augmentée en prévoyant une zone annelée 30 qui fait saillie radialement vers l'extérieur.
  • Le passage des gaz, dans les trous 28 permet enfin de réaliser une homogénéisation des gaz et une meilleure combustion des imbrûlés.

Claims (7)

1. Silencieux (10) pour gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne du type comportant une enveloppe cylindrique extérieure (12) et un tube cylindrique intérieur (14) coaxial qui délimitent entre eux une chambre cylindrique annulaire (22) dans laquelle sont admis les gaz d'échappement qui pénètrent dans le silencieux, le tube intérieur (14) étant un tube perforé (28) dont une première extrémité ouverte (17) constitue l'orifice d'admission unique des gaz dans le silencieux et dont l'autre extrémité opposée (18) est fermée, la paroi interne de l'enveloppe extérieure étant revêtue d'une couche (24) de matériau absorbant qui s'étend axialement sensiblement sur toute la longueur perforée (28) du tube intérieur, caractérisé en ce que ladite autre extrémité fermée du tube intérieur est conformée (20) pour provoquer la réflexion d'au moins une partie des gaz qui pénètrent dans le tube intérieur.
2. Silencieux selon la revendication 1, caractérisé en ce que le coefficient de transmissibilité thermique du matériau constitutif de l'enveloppe extérieure (12) est supérieur à celui du matériau absorbant (24).
3. Silencieux selon l'une quelconque des revendica­tions précédentes, caractérisé en ce que l'enveloppe extérieure (12) comporte une zone annelée (30) pour augmenter la surface d'échange thermique avec l'exté­rieur.
4. Silencieux selon l'une quelconque des revendica­tions précédentes, caractérisé en ce que l'accroissement de section entre le tube intérieur (14) et l'enveloppe extérieure (12) dans leurs zones qui délimitent la chambre annulaire (22) est dans un rapport comporis entre 2 et 5.
5. Partie de ligne d'échappement pour l'écoulement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, du type comportant une enveloppe externe continue de section sensiblement constante renfermant au moins un bloc d'atténuation acoustique positionné longitudinale­ment dans l'enveloppe de façon à délimiter au moins un tronçon de transfert du fluide de longueur déterminée de manière que ce dernier participe à la fonction d'atté­nuation acoustique de la partie de ligne d'échappement, caractérisée en ce que au moins un tronçon de la partie de ligne d'échappement est réalisé de façon à constituer un silencieux selon l'une des revendications précéden­tes, ladite enveloppe externe continue de section sensiblement constante formant l'enveloppe cylindrique extérieure (12) du silencieux.
6. Partie de ligne d'échappement selon la revendi­cation 5, caractérisée en ce que le tronçon formant silencieux est le tronçon d'entrée de la ligne d'échap­pement.
7. Partie de ligne d'échappement selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce qu'elle comporte une portion de raccordement qui relie la paroi interne de ladite enveloppe externe à ladite extrémité ouverte du tube intérieur.
EP90400167A 1989-01-27 1990-01-22 Silencieux pour gaz d'échappement et partie de ligne d'échappement comportant un tel silencieux Withdrawn EP0380394A1 (fr)

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