EP1378656B1 - Conduit poreux avec film mince - Google Patents

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EP1378656B1 EP03291335A EP03291335A EP1378656B1 EP 1378656 B1 EP1378656 B1 EP 1378656B1 EP 03291335 A EP03291335 A EP 03291335A EP 03291335 A EP03291335 A EP 03291335A EP 1378656 B1 EP1378656 B1 EP 1378656B1
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porous wall
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film
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    • 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
    • F02M35/02—Air cleaners
    • F02M35/024—Air cleaners using filters, e.g. moistened
    • 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
    • F02M35/12—Intake silencers ; Sound modulation, transmission or amplification
    • F02M35/1272—Intake silencers ; Sound modulation, transmission or amplification using absorbing, damping, insulating or reflecting materials, e.g. porous foams, fibres, rubbers, fabrics, coatings or membranes
    • 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
    • F02M35/12—Intake silencers ; Sound modulation, transmission or amplification
    • F02M35/1277—Reinforcement of walls, e.g. with ribs or laminates; Walls having air gaps or additional sound damping layers

Definitions

  • the present invention relates to the air intake ducts, in particular the combustion air of an internal combustion engine for a motor vehicle.
  • Air intake ducts having a porous wall are already known in the prior art. These porous walls make it possible to obtain good acoustic properties because, unlike rigid and tight-walled plastic ducts, the acoustic resonances of the air column delimited by the porous wall are strongly damped therein. In fact, the pulsations present in the air column at the resonant frequencies can propagate outwards through the porous wall, which weakens the intensity of the pressure and speed bellies, see for example DE 197 50 102 A .
  • porous wall air intake ducts of the prior art have several disadvantages.
  • the porous wall is permeable to hot air which is for example under the bonnet. This hot air that arrives in the cylinders after passing through the porous wall adversely affects the performance of power and / or torque of the engine.
  • the porous wall conduits of the prior art have a certain roughness which induces a pressure drop by friction of the air conveyed against the rough wall.
  • the present invention aims to overcome the drawbacks of prior art porous wall conduits by providing an air intake duct having as good acoustic properties as the porous wall conduits of the prior art and which is nevertheless impervious to any fluid (hot air or water) outside, has a minimum pressure drop along the conduit and is less expensive than the sealed acoustic conduits of the prior art.
  • this film By thus providing large areas of the surface of the film which are not attached to the porous wall, it is ensured that this film is not intimately plated on the porous wall and therefore has a possibility of movement under the effect of internal aerial pulsations in the duct.
  • this film provides a minimum obstacle to the propagation of pulsed waves through the porous wall. In a way, the goal is to strictly limit the role of this film to that of a fluid barrier.
  • the film is attached to the porous wall in a pattern of dots and / or lines for example, the film may be attached to the wall at small diameter points arranged in a network, for example square.
  • porous wall and the film are attached along lines forming a pattern, for example squared.
  • the film or film is placed inside the duct formed by the porous wall.
  • the film is continuously plated on the wall and thus forms an obstacle to the propagation of waves since it is no longer free.
  • the fixing of the film to the porous wall is by welding or gluing, particularly by ultrasonic welding.
  • an air intake duct 1 of an internal combustion engine carries combustion air for the internal combustion engine.
  • This duct of tubular shape in the figure, consists of a first tubular wall 2 of porous material, that is to say having pores permitting the fluids, and which may especially be of the following materials: open cells, weaving, nonwovens.
  • the thickness of the porous wall is generally between 1mm and 3mm.
  • the diameter of the porous wall is about 40 to 70 mm.
  • a film 4 of plastic material in particular polyethylene, polypropylene, polyamide, polyester, or other.
  • This plastic film has a thickness of 30 microns, for example. This thickness is thin enough that the plastic film does not affect the acoustic characteristics of the combination of the porous wall and the plastic film, i.e. sufficiently low surface area
  • the porous wall is generally made of a fibrous material, in particular a fiber nonwoven, synthetic or natural.
  • the plastic film 4 is fixed inside against the inner face of the porous wall 2. It could also be fixed outside of the latter, in the case of a duct under pressure or at a balanced pressure.
  • Fixing is done here by thermal welding according to a network of welding points 5 having a diameter for example of 3 mm, the points being arranged in a square array of for example 10 mm.
  • more than 90% of the interface surface between the two walls are free of any relative movement. Therefore, the acoustic resonances can be damped by the porous wall, in the same way as if there were no plastic film.
  • the plastic film makes it possible, on the one hand, to avoid friction losses against the fibrous materials and, on the other hand, to provide a seal against the outside hot air, which otherwise would be sucked by the engine. This gives a motor with better performance.
  • the fasteners by welding or gluing between the two walls may be made according to networks having lines 6 and in particular in a rectangular grid rhombus or square. Any other form of pattern may be provided as long as a sufficient surface of the interface between the two walls is left free of movement and in particular it is believed that at least substantially 50% of this interface surface is left free of movement.

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Description

  • La présente invention concerne les conduits d'admission d'air, notamment l'air de combustion d'un moteur à combustion interne pour un véhicule automobile.
  • On connaît déjà dans l'art antérieur des conduits d'admission d'air ayant une paroi poreuse. Ces parois poreuses permettent d'obtenir de bonnes propriétés acoustiques car, contrairement aux conduits en matière plastique à parois raides et étanches, les résonances acoustiques de la colonne d'air délimitée par la paroi poreuse y sont fortement amorties. En effet, les pulsations présentes dans la colonne d'air aux fréquences de résonance peuvent se propager vers l'extérieur en traversant la paroi poreuse, ce qui affaiblit l'intensité des ventres de pression et de vitesse, voir par exemple DE 197 50 102 A .
  • Cependant, ces conduits d'admission d'air à parois poreuses de l'art antérieur présentent plusieurs inconvénients. Dans un premier temps, la paroi poreuse est perméable à l'air chaud qui se trouve par exemple sous le capot moteur. Cet air chaud qui arrive dans les cylindres après avoir traversé la paroi poreuse porte atteinte aux performances de puissance et/ou de couple du moteur. D'autre part, les conduits à parois poreuses de l'art antérieur présentent une certaine rugosité qui induit une perte de charge par frottement de l'air convoyé contre la paroi rugueuse. Enfin, pour permettre d'obtenir une étanchéité acceptable en immersion dans l'eau, il est nécessaire dans ces systèmes à conduits d'admission d'air de prévoir une manchette en matière plastique très large, ce qui est très défavorable du point de vue de l'acoustique, du style et du vieillissement thermique de la matière plastique, ou bien d'imprégner la matière fibreuse formant la paroi poreuse d'une résine fluorée, solution qui est compliquée et coûteuse d'un point de vue industriel et qui ne permet pas d'obtenir une étanchéité uniforme sur toutes les zones de la paroi du conduit.
  • La présente invention vise à palier les inconvénients des conduits à parois poreuses de l'art antérieur en proposant un conduit d'admission d'air ayant d'aussi bonnes propriétés acoustiques que les conduits à parois poreuses de l'art antérieur et qui pourtant est imperméable à tout fluide (air chaud ou eau) extérieur, présente une perte de charge minimum le long du conduit et est moins coûteux que les conduits acoustiques étanches de l'art antérieur.
  • Suivant l'invention, le conduit d'admission, notamment d'air pour un moteur à combustion interne, notamment d'un véhicule automobile, comportant une première paroi en un matériau poreux, est caractérisé en ce que
    • il est prévu une pellicule ou film suffisamment mince pour ne pas avoir d'incidence d'un point de vue des caractéristiques acoustiques, et notamment ayant une masse surfacique inférieure à 100 g/m2 , et
    • la pellicule est fixée à la paroi poreuse de sorte qu' au moins une partie, notamment au moins 50 %, de la surface de la pellicule se trouvant en regard de la paroi poreuse n'y est pas fixée.
  • En prévoyant ainsi de larges zones de la surface de la pellicule qui ne sont pas fixées à la paroi poreuse, on s'assure que cette pellicule n'est pas plaquée intimement sur la paroi poreuse et qu'elle a donc une possibilité de mouvement sous l'effet des pulsations aériennes intérieures au conduit. Ainsi, par sa légèreté et surtout sa capacité de mouvement, cette pellicule offre un obstacle minimum à la propagation des ondes pulsées à travers la paroi poreuse. En quelque sorte, l'objectif est de limiter strictement le rôle de cette pellicule à celui d'une barrière aux fluides.
  • Suivant un mode de réalisation particulièrement peu coûteux et simple à réaliser, la pellicule est fixée à la paroi poreuse suivant un motif de points et/ou de lignes
    par exemple, la pellicule peut être fixée à la paroi en des points d'un petit diamètre disposés selon un réseau, par exemple carré.
  • Suivant un autre exemple, la paroi poreuse et la pellicule sont fixées le long de lignes formant un motif, par exemple quadrillé.
  • Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux, et notamment dans le cas où le conduit est destiné à être utilisé en dépression, c'est-à-dire dans le cas où la pression à l'intérieur du conduit est plus petite qu'à l'extérieur du conduit, ce qui est par exemple le cas dans un conduit d'admission moteur, la pellicule ou film est placé à l'intérieur du conduit formé par la paroi poreuse. En effet, dans le cas contraire, le film est continuellement plaqué sur la paroi et forme ainsi un obstacle à la propagation des ondes puisqu'il n'est plus libre. En prévoyant cette pellicule en matière plastique à l'intérieur de la paroi poreuse, on s'assure en outre de protéger cette pellicule et donc son intégrité physique et par conséquent son caractère imperméable.
  • Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux, peu coûteux et facile à mettre au point industriellement, la fixation de la pellicule à la paroi poreuse se fait par soudure ou collage, notamment par soudure à ultrasons.
  • Au dessin donné uniquement à titre d'exemple d'un mode de réalisation de l'invention,
    • La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un conduit suivant l'invention ; et
    • les figures 2a, 2b et 2c sont des exemples de motifs de fixation ou collage ou soudure de la paroi poreuse à la pellicule en matière plastique.
  • A la figure 1, un conduit 1 d'admission d'air d'un moteur à combustion interne achemine l'air de combustion pour le moteur à combustion interne. Ce conduit, de forme tubulaire à la figure, est constitué d'une première paroi tubulaire 2 en matériau poreux, c'est-à-dire ayant des pores laissant passer les fluides, et qui peut notamment être en les matières suivantes : mousse à cellules ouvertes, tissage, non tissés.
  • L'épaisseur de la paroi poreuse est généralement comprise entre 1mm et 3mm. Le diamètre de la paroi poreuse est d'environ 40 à 70 mm. Sur la face 3 interne de la paroi 2 tubulaire, il est fixé une pellicule 4 en matière plastique, notamment en polyéthylène, polypropylène, polyamide, polyester, ou autre. Cette pellicule en matière plastique a une épaisseur de 30 µm, par exemple. Cette épaisseur est suffisamment mince pour que la pellicule en matière plastique n'ait pas d'incidence sur les caractéristiques acoustiques de la combinaison de la paroi poreuse et de la pellicule en matière plastique, c'est-à-dire qu'elle a une masse surfacique suffisamment faible. La paroi poreuse est en général réalisée en une matière fibreuse, notamment en un non-tissé à fibres, synthétiques ou naturelles.
  • La pellicule 4 en matière plastique est fixée à l'intérieur contre la face interne de la paroi 2 poreuse. Elle pourrait également être fixée à l'extérieur de celle-ci, dans le cas d'un conduit en surpression ou à pression équilibrée.
  • La fixation se fait ici par soudure thermique suivant un réseau de points 5 de soudure ayant un diamètre par exemple de 3 mm, les points étant disposés selon un réseau carré de par exemple 10 mm. Dans cet exemple, plus de 90 % de la surface interface entre les deux parois sont libres de tout mouvement relatif. Par conséquent, les résonances acoustiques peuvent être amorties par la paroi poreuse, de la même manière que s'il n'y avait pas de pellicule en matière plastique. En outre, la pellicule en matière plastique permet d'une part d'éviter les pertes de charge liées au frottement contre les matières fibreuses et d'autre part assure une étanchéité vis-à-vis de l'air chaud extérieur, qui sans cela serait aspiré par le moteur. On obtient ainsi un moteur ayant un meilleur rendement.
  • Suivant d'autres modes de réalisation, les fixations par soudure ou par collage entre les deux parois peuvent se faire suivant des réseaux ayant des lignes 6 et notamment suivant un quadrillage rectangulaire en losange ou en carré. N'importe quelle autre forme de motifs peut être prévue du moment qu'une surface suffisante de l'interface entre les deux parois soit laissée libre de mouvement et notamment on pense qu'il convient qu'au moins sensiblement 50 % de cette surface interface soit laissée libre de mouvement.

Claims (7)

  1. Conduit (1) d'admission, notamment d'air pour un moteur à combustion interne, notamment d'un véhicule automobile, comportant une première paroi (2) en un matériau poreux,
    caractérisé en ce que
    - il est prévu une pellicule ou film (4) suffisamment mince pour ne pas avoir d'incidence d'un point de vue des caractéristiques acoustiques, et notamment ayant une masse surfacique inférieure à 100 g/m2, et
    - la pellicule (4) est fixée à la paroi (2) poreuse de sorte qu' au moins une partie, notamment au moins 50 %, de la surface de la pellicule se trouvant en regard de la paroi (2) poreuse n'y est pas fixée.
  2. Conduit d'admission suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pellicule est fixée à la paroi poreuse suivant un motif de points (5) et/ou de lignes (6).
  3. Conduit d'admission suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pellicule est fixée à la paroi en des points d'un petit diamètre disposés selon un réseau, par exemple carré.
  4. Conduit d'admission suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la paroi poreuse et la pellicule sont fixées le long de lignes (6) formant un motif, par exemple quadrillé.
  5. Conduit d'admission suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pellicule ou film est placé à l'intérieur de la paroi poreuse.
  6. Conduit d'admission suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fixation de la pellicule à la paroi poreuse se fait par soudure ou collage, notamment par soudure à ultrasons.
  7. Conduit d'admission suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pellicule (4) est en polyéthylène, en polypropylène, en polyamide, en polyester ou autre matière plastique.
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