EP1495214B1 - Volume d'echappement comportant une enveloppe delimitant une passage de circulation des gaz - Google Patents

Volume d'echappement comportant une enveloppe delimitant une passage de circulation des gaz Download PDF

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EP1495214B1
EP1495214B1 EP03740579A EP03740579A EP1495214B1 EP 1495214 B1 EP1495214 B1 EP 1495214B1 EP 03740579 A EP03740579 A EP 03740579A EP 03740579 A EP03740579 A EP 03740579A EP 1495214 B1 EP1495214 B1 EP 1495214B1
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EP
European Patent Office
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continuous wall
covering piece
exhaust volume
fact
wall
Prior art date
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EP03740579A
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Laurent Colin
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Faurecia Systemes dEchappement SAS
Original Assignee
Faurecia Systemes dEchappement SAS
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust volume of the type comprising an outer casing delimiting a gas flow passage and comprising at least one continuous wall along which is attached at least one cover piece, the or each cover piece s' extending only over a reduced marked region of said continuous wall ,.
  • the exhaust silencer In motor vehicles equipped with a combustion engine, the exhaust silencer, or any other exhaust volume equipping the exhaust line to which the engine is connected, is an important source of acoustic radiation causing noise pollution for the engine. environment.
  • the outer envelope of the exhaust volume is formed, over the entire external surface of the exhaust volume, by two superimposed layers between which is interposed a sound insulating material such as ceramic fibers or wire mesh.
  • the invention aims to provide an exhaust volume to reduce noise emissions, and whose mass is reduced.
  • the subject of the invention is an exhaust volume of the aforementioned type, characterized in that the dimensions of the cover piece and the connection between the cover piece and the continuous wall are such that, for at least one excitation frequency of the exhaust volume between 200 Hz and 4 kHz, the cover piece and the continuous wall vibrate with a phase shift greater than 90 °.
  • the invention also relates to the use, in an exhaust volume, for reducing the noise emissions produced by the exhaust volume comprising an outer envelope delimiting a gas flow passage, and comprising at least one continuous wall, at least one cover piece attached along the continuous wall, the or each cover piece extending only over a reduced marked region of said continuous wall, the dimensions of the cover piece and the connection between the piece of cover.
  • covering and the continuous wall being such that, for at least one excitation frequency of the exhaust volume between 200 Hz and 4 kHz, the cover piece and the continuous wall vibrate with a phase shift greater than 90 °.
  • the exhaust volume shown in FIG. 1 constitutes an exhaust silencer intended to be disposed in the running portion of a exhaust line. It comprises an outer casing 10 delimiting an exhaust gas circulation passage. It has an exhaust gas inlet tube 12 and an exhaust gas outlet tube 14.
  • the envelope 12 has a generally cylindrical side wall of elliptical cross section formed by a ferrule 16 consisting of a simple sheet wound on itself. The opposite longitudinal edges of the ferrule 16 are connected to each other by a longitudinal weld 18.
  • the ferrule 16 is closed by a transverse end wall 20, 22 commonly called “outer cup”.
  • the end walls 20 and 22 are traversed, respectively, by the inlet and outlet tubes 12 and 14.
  • transverse walls 24 delimiting, along the length of the exhaust volume, several adjacent chambers. These chambers communicate with each other through openings or adapted conduits.
  • the transverse walls are generally called “inner cups”.
  • a single intermediate wall 24 is provided inside the exhaust volume.
  • the beaches of the ferrule 16 defined between the cups form continuous walls of the exhaust volume.
  • the ranges of the cups defined between the periphery of the cup and the or each passage in the cup form continuous walls.
  • continuous wall refers to any wall formed of a single sheet or panel without this wall being formed of two elements joined side by side.
  • these continuous walls are substantially smooth fiber walls.
  • substantially smooth free wall designates any convex range of a wall of the exhaust volume which is devoid of projecting and recessed covering profiles made of material and which is not secured directly to a another element of the exhaust volume or pressing on it.
  • At least one continuous wall of the exhaust volume present at least one insert piece reported, the or each piece being contiguous against this wall, only in a marked region of the wall, the total surface of the wall covered by the or each cover piece being between 10 and 50% of the total surface of said continuous wall.
  • the wall is free and essentially smooth.
  • the total area covered by the or each cover piece is then between 10 and 50% of the total surface of the essentially smooth free wall.
  • the envelope 10 delimiting the gas flow passage comprises, for example on the portion of the lateral surface 16 between the end wall 20 and the intermediate wall 24, two pellets 26A, 26B constituting such cover pieces.
  • the pellets 26A, 26B are contiguous on the outer surface of the shell 16 defining the side wall of the exhaust silencer.
  • the pellets 26A, 26B are arranged on the free and smooth section delimited on the ferrule 16 between the end wall 20 and the intermediate wall 24, so that the isobarycentre of the pellets 26A, 26B is substantially coincident with the isobarycentre of the development of the free and smooth section delimited on the ferrule.
  • the expression "developed" of a left wall designates the plane surface obtained by bringing the left wall in a plane.
  • Each pellet 26A, 26B has for example an elliptical shape. It consists of a sheet metal plate shaped to conform to the shape of the shell 16. Each pellet is welded at its periphery to the envelope of the exhaust volume. The connection between each pellet 26A, 26B and the surface of the envelope is made for example by a set of disjoint welds distributed around the periphery of the pellet.
  • the total surface of the free portion of the shell 16 covered by the pads 26A, 26B is for example substantially equal to 30% of the total surface of this section.
  • cover pieces 30, 32 are also locally contiguous against the outer surface of the end walls 20 and 22. These cover pieces are formed of metal pellets whose surface is much smaller than the surface of the transverse walls 20, 22. These pellets are welded at their periphery against the end walls, substantially in the center of the main smooth range defined by each end wall.
  • a reduced-size cover piece 34 is attached to one side of the intermediate transverse wall 24.
  • This cover piece consists, as before, of a metal pellet formed in a sheet. It is welded against a surface of the intermediate wall substantially in the center of a smooth surface thereof.
  • each cover piece 26A, 26B, 30, 32, 34 and the connection between the cover piece and the associated continuous wall are such that, for at least one excitation frequency of the volume of With an escapement of between 200 Hz and 4 kHz, the cover piece and the associated continuous wall vibrate with a phase shift greater than 90 °.
  • this phase shift is greater than 90 ° for more than 20% of the excitation frequencies of 200 Hz to 4 kHz.
  • the dimensions of the cover piece and the connection conditions thereof are such that, in the frequency range under consideration, the cover piece and the continuous wall vibrate in phase opposition for at least one frequency. excitation.
  • each cover piece may be welded to the continuous wall at an inside point of its surface noted for part 26A in FIG.
  • FIG. 2 illustrates the evolution of the phase difference between the cover piece and the continuous wall on which it is applied at a point considered on this surface as a function of the excitation frequency.
  • the curve R represents the phase difference measured at a point between the two points of the continuous wall in the absence of a cover piece.
  • This curve R constitutes a reference curve.
  • Curve C represents the phase difference, measured at corresponding points of the exhaust volume, between the cover piece and the continuous wall on which the cover piece is attached.
  • This installation comprises an excitation box 36 inside which is disposed a set of sixteen loudspeakers 37 connected to an electrical excitation source 38 adapted to apply a sinusoidal excitation signal of variable frequencies to the loudspeakers 37 .
  • the internal walls of the box 36 are covered with an acoustically insulating material 39.
  • One of the walls of the box disposed opposite the emission face of the loudspeakers has an opening 40 for the passage of an acoustic excitation signal.
  • the sample 41 to be tested is secured to the box 36 facing the opening 40. This sample consists of a continuous wall 41 of the silencer to which is reported or not a cover piece.
  • the cover piece 41 B is placed when it is present on the face of the sample turned away from the sixteen loudspeakers.
  • a mechanical accelerometer 42 applied at a given point of the wall.
  • the accelerometer is connected to a recording and signal processing device 43.
  • a laser vibrometer 44 also connected to the device 43.
  • the device 43 is adapted to determine, by combination of the signals received from the sensors 42 and 44, the phase difference between the corresponding points of the continuous wall 41A and the cover piece 41 B.
  • the dimensions of the cover piece and its mode of connection to the continuous wall are such that for at least one frequency, and even for many frequencies, the phase difference between the cover piece and the continuous wall is greater than 90 °.
  • the cover piece and the continuous wall are in phase opposition for several frequencies.
  • the phase difference between the cover piece and the continuous wall is between 90 ° and 270 ° for at least 20% of the excitation frequencies.
  • the cover piece and the continuous wall vibrate with a substantial phase shift
  • the effects of the vibrations of the continuous wall and the cover piece tend to cancel each other out, so that the assembly consisting of the continuous wall and the cover piece is generally immobile, thereby reducing harmful noise emissions.
  • the cover piece provides damping of the vibrations produced by the assembly consisting of the continuous wall and the associated cover piece.
  • FIG 4 is shown another alternative embodiment of an exhaust silencer according to the invention.
  • the envelope 50 is delimited by two half-shells 52, 54 in the form of cups contiguous to each other along their edges.
  • the two half-shells 52, 54 are crimped along a peripheral crimping line 56.
  • a cover piece 70 is contiguous locally on the outer surface of the shell 52 substantially in the middle part thereof.
  • This cover piece is formed of a metal strip disposed transversely to the length of the exhaust volume.
  • the metal strip is shaped to conform to the shape of the half-shell 52 and thus apply exactly on the outer surface thereof.
  • Each end of the room cover 70 is received and crimped into the peripheral seal 56 formed between the half-shells 52 and 54.
  • the cover piece 70 contiguous to the half-shell 52 in its middle part, dampens the vibrations of the half-shell.
  • the noise generated during the flow of exhaust gases in the exhaust volume are reduced, this for a small increase in the exhaust volume.
  • FIGS. 5 and 6 show two variant embodiments of cover pieces attached along a wall of an exhaust volume.
  • This exhaust volume is constituted, as in Figure 4, two half-shells 52, 54 crimped to each other. However, it could be formed of a coil wound and welded longitudinally.
  • a cover piece 80 formed of a metal plate, is received and confined inside a bowl 82 formed in the wall of the exhaust volume.
  • this wall is the main surface denoted 84 of the half-shell 52.
  • the bowl 82 opens on the outer surface of the envelope of the exhaust volume. It has a flat bottom 86 against which is maintained applied the cover piece 80. The bottom 86 is offset relative to the main surface 84 of the wall towards the inside of the exhaust volume.
  • the bowl 84 has a flange 88 extending above the contour of the plate 80 forming the cover piece. These flanges 88 are formed by deformation of the wall 84. The flanges 88 provide retention and immobilization of the plate 80, the latter being clamped between the flanges 88 and the bottom 86 of the bowl.
  • the cover piece 80 is immobilized in all directions with respect to the wall 84 while being retained in the bowl 82.
  • a bowl 82 is first formed in the wall 84 by plastic deformation thereof with a suitable tool.
  • the plate forming the cover piece 80 is then placed in the bowl 82 resting on the bottom 86.
  • the flanges 88 are then pushed back. above the contour of the cover piece 80 by plastic deformation of the wall 84 with a suitable tool.
  • a cover piece 90 is welded to the outer surface 92 of the half-shell 52.
  • a damping material 94 is disposed between the surface of the wall 92 and the cover piece 90.
  • This damping material is constituted for example by a wire mesh or a heat-resistant elastic polymer material.
  • the cover piece 90 is welded at its periphery following a continuous weld or a set of welds disjoint on the wall 92.
  • the presence of the damping material 94 disposed between the facing surfaces of the cover piece 90 and the wall 92 ensures that the cover piece and the wall are kept apart from each other. outside the periphery of the cover piece 90.
  • the cover piece provides vibration damping.
  • the cover piece is advantageously formed in a metal sheet or a polymer material whose thickness is between 0.4 and 1.2 mm and preferably substantially equal to 0.6 mm. This thickness is for example substantially equal to that of the wall on which the cover piece is reported.
  • the total area of the cover piece (s) depends on the surface and the nature of the wall to which it is attached. This surface is preferably between 10 and 50% of the total surface of the free wall to which it is applied. It is advantageously between 20 and 40% of this total area. Thus, its surface is between 2 cm 2 and 2500 cm 2 for a motor vehicle exhaust volume.
  • a reduced size cover piece can advantageously be reported on any wall of any type of exhaust volume.
  • such a cover piece can be secured to the surface of a convergent or divergent section formed at the end of an exhaust volume containing a catalytic purification member or a particulate filter.
  • a cover piece may advantageously also be attached to a continuous wall having a cover rib obtained by deformation of the wall. The cover piece is then reported for example straddling the rib.
  • the cover piece is preferably formed of polymers.

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Description

  • La présente invention concerne un volume d'échappement du type comportant une enveloppe extérieure délimitant un passage de circulation des gaz et comportant au moins une paroi continue le long de laquelle est rapportée au moins une pièce de couverture, la ou chaque pièce de couverture s'étendant seulement sur une région repérée réduite de ladite paroi continue,.
  • Dans les véhicules automobiles équipés d'un moteur thermique, le silencieux d'échappement, ou tout autre volume d'échappement équipant la ligne d'échappement à laquelle est relié le moteur est une source importante de rayonnements acoustiques engendrant des nuisances sonores pour l'environnement.
  • Afin de réduire les émissions acoustiques, il a été envisagé que l'enveloppe extérieure du volume d'échappement soit formée, sur toute la surface externe du volume d'échappement, par deux couches superposées entre lesquelles est interposé un matériau isolant phonique tel que des fibres de céramique ou un treillis métallique.
  • L'utilisation d'un matériau stratifié pour former l'enveloppe du pot d'échappement conduit à une augmentation du poids de celui-ci et rend sa fabrication relativement complexe.
  • Une solution au problème des émissions sonores est proposée dans le document US-6,296,922.
  • L'invention a pour but de proposer un volume d'échappement permettant de réduire les émissions sonores, et dont la masse est réduite.
  • A cet effet, l'invention a pour objet un volume d'échappement du type précité, caractérisé en ce que les dimensions de la pièce de couverture et la liaison entre la pièce de couverture et la paroi continue sont telles que, pour au moins une fréquence d'excitation du volume d'échappement comprise entre 200 Hz et 4 kHz, la pièce de couverture et la paroi continue vibrent avec un déphasage supérieur à 90°.
  • Suivant des modes particuliers de réalisation, le volume d'échappement comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
    • la surface totale de la paroi continue recouverte par la ou chaque pièce de couverture est comprise entre 10 % et 50 % de la surface totale de ladite paroi continue ;
    • les dimensions de la pièce de couverture et la liaison entre la pièce de couverture et la paroi continue sont telles que, pour au moins une fréquence d'excitation du volume d'échappement comprise entre 200 Hz et 4 kHz, la pièce de couverture et la paroi continue vibrent en opposition de phase ;
    • les dimensions de la pièce de couverture et la liaison entre la pièce de couverture et la paroi continue sont telles que, pour au moins une fréquence d'excitation du volume d'échappement comprise entre 200 Hz et 4 kHz, la pièce de couverture et la paroi continue vibrent avec un déphasage compris entre 90° et 270° pour au moins 20 % des fréquences ;
    • ladite paroi continue est une paroi libre essentiellement lisse ;
    • une unique pièce de couverture est rapportée sur une paroi continue, et ladite région repérée suivant laquelle est rapportée ladite pièce de couverture s'étend sensiblement au centre de la développée de ladite paroi continue ;
    • il comporte au moins deux pièces de couverture rapportées sur une paroi continue, et le barycentre des pièces de couverture se situe sensiblement au centre de la développée de ladite surface continue ;
    • il comporte une paroi transversale disposée à l'intérieur de ladite enveloppe et délimitant dans celle-ci deux chambres adjacentes, et ladite pièce de couverture est rapportée le long de ladite paroi transversale ;
    • ladite pièce de couverture est rapportée le long de ladite enveloppe extérieure ;
    • ladite enveloppe extérieure comporte au moins deux demi-coquilles solidarisées suivant un joint, et ladite pièce de couverture est solidarisée aux deux demi-coquilles dans au moins deux régions dudit joint ;
    • ladite pièce de couverture est soudée au moins partiellement suivant sa périphérie à ladite paroi ;
    • ladite paroi continue présente une cuvette dans laquelle est confinée ladite pièce de couverture ;
    • il comporte un matériau amortisseur interposé entre la paroi et la pièce de couverture ; et
    • ladite pièce de couverture est accolée sur l'essentiel de sa surface contre ladite paroi continue.
  • L'invention a également pour objet l'utilisation, dans un volume d'échappement, pour réduire les émissions sonores produites par le volume d'échappement comportant une enveloppe extérieure délimitant un passage de circulation des gaz, et comportant au moins une paroi continue, d'au moins une pièce de couverture rapportée le long de la paroi continue, la ou chaque pièce de couverture s'étendant seulement sur une région repérée réduite de ladite paroi continue, les dimensions de la pièce de couverture et la liaison entre la pièce de couverture et la paroi continue étant telles que, pour au moins une fréquence d'excitation du volume d'échappement comprise entre 200 Hz et 4 kHz, la pièce de couverture et la paroi continue vibrent avec un déphasage supérieur à 90°.
  • L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins, sur lesquels :
    • la figure 1 est une vue schématique et en perspective d'un premier mode de réalisation d'un silencieux d'échappement selon l'invention ;
    • la figure 2 est une courbe montrant, dans un silencieux selon l'invention, la différence de phase entre une paroi et une pièce de couverture rapportée en fonction de la fréquence ;
    • la figure 3 est une vue schématique de l'installation expérimentale de mesure permettant d'obtenir la courbe de la figure 2 ;
    • la figure 4 est une vue schématique en perspective d'un deuxième mode de réalisation d'un silencieux selon l'invention ;
    • la figure 5 est une vue en section transversale d'un troisième mode de réalisation d'un silencieux selon l'invention ; et
    • la figure 6 est une vue en section d'un quatrième mode de réalisation d'un silencieux selon l'invention.
  • Le volume d'échappement représenté sur la figure 1 constitue un silencieux d'échappement destiné à être disposé dans la partie courante d'une ligne d'échappement. Il comporte une enveloppe extérieure 10 délimitant un passage de circulation des gaz d'échappement. Il présente un tube 12 d'entrée des gaz d'échappement et un tube 14 de sortie des gaz d'échappement.
  • L'enveloppe 12 présente une paroi latérale généralement cylindrique de section elliptique formée par une virole 16 constituée d'une simple tôle enroulée sur elle-même. Les bords longitudinaux opposés de la virole 16 sont reliés l'un à l'autre par une soudure longitudinale 18.
  • A chaque extrémité, la virole 16 est obturée par une paroi d'extrémité transversale 20, 22 couramment appelée "coupelle extérieure".
  • Les parois d'extrémité 20 et 22 sont traversées, respectivement, par les tubes d'entrée 12 et de sortie 14.
  • En outre, à l'intérieur du passage de circulation des gaz délimité par l'enveloppe 10, s'étendent une ou plusieurs parois transversales intermédiaires 24 délimitant, suivant la longueur du volume d'échappement, plusieurs chambres adjacentes. Ces chambres communiquent les unes avec les autres par des ouvertures ou des conduits adaptés. Les parois transversales sont généralement appelées "coupelles intérieures".
  • Dans le mode de réalisation représenté, une unique paroi intermédiaire 24 est prévue à l'intérieur du volume d'échappement.
  • Les plages de la virole 16 définies entre les coupelles forment des parois continues du volume d'échappement. De même, les plages des coupelles définies entre la périphérie de la coupelle et le ou chaque passage ménagé dans la coupelle forment des parois continues.
  • L'expression "paroi continue" désigne toute paroi formée d'une unique feuille ou panneau sans que cette paroi soit formée de deux éléments accolés côte à côte.
  • Avantageusement, ces parois continues sont des parois fibres essentiellement lisses.
  • Plus généralement, l'expression "paroi libre essentiellement lisse" désigne toute plage convexe d'une paroi du volume d'échappement qui est dépourvue de profils de couverture en saillie et en creux venus de matière et qui n'est pas solidarisée directement à un autre élément du volume d'échappement ou en appui sur celui-ci.
  • Afin de réduire les nuisances sonores dues à la circulation des gaz d'échappement au travers du volume d'échappement et aux vibrations du moteur qui se propagent le long de la ligne d'échappement, au moins une paroi continue du volume d'échappement présente au moins une pièce de couverture rapportée, la ou chaque pièce étant accolée contre cette paroi, seulement dans une région repérée de la paroi, la surface totale de la paroi recouverte par la ou chaque pièce de couverture étant comprise entre 10 et 50 % de la surface totale de ladite paroi continue.
  • Avantageusement, la paroi est libre et essentiellement lisse. La surface totale recouverte par la ou chaque pièce de couverture est alors comprise entre 10 et 50 % de la surface totale de la paroi libre essentiellement lisse.
  • L'enveloppe 10 délimitant le passage de circulation des gaz comporte, par exemple sur le tronçon de la surface latérale 16 compris entre la paroi d'extrémité 20 et la paroi intermédiaire 24, deux pastilles 26A, 26B constituant de telles pièces de couverture. Les pastilles 26A, 26B sont accolées sur la surface externe de la virole 16 délimitant la paroi latérale du silencieux d'échappement.
  • Avantageusement, les pastilles 26A, 26B sont disposées sur le tronçon libre et lisse délimité sur la virole 16 entre la paroi d'extrémité 20 et la paroi intermédiaire 24, de telle sorte que l'isobarycentre des pastilles 26A, 26B soit sensiblement confondu avec l'isobarycentre de la développée du tronçon libre et lisse délimité sur la virole.
  • L'expression "développée" d'une paroi gauche désigne la surface plane obtenue en ramenant la paroi gauche suivant un plan.
  • Chaque pastille 26A, 26B a par exemple une forme elliptique. Elle est constituée d'une plaque de tôle conformée pour épouser la forme de la virole 16. Chaque pastille est soudée à sa périphérie sur l'enveloppe du volume d'échappement. La liaison entre chaque pastille 26A, 26B et la surface de l'enveloppe est réalisée par exemple par un ensemble de soudures disjointes réparties à la périphérie de la pastille.
  • La surface totale du tronçon libre de la virole 16 recouverte par les pastilles 26A, 26B est par exemple sensiblement égale à 30 % de la surface totale de ce tronçon.
  • En outre, des pièces de couverture 30, 32 sont également accolées localement contre la surface externe des parois d'extrémité 20 et 22. Ces pièces de couverture sont formées de pastilles métalliques dont la surface est très inférieure à la surface des parois transversales 20, 22. Ces pastilles sont soudées à leur périphérie contre les parois d'extrémité, sensiblement au centre de la plage lisse principale définie par chaque paroi d'extrémité.
  • De même, une pièce de couverture 34 de taille réduite est rapportée sur une face de la paroi transversale intermédiaire 24. Cette pièce de couverture est constituée, comme précédemment, d'une pastille métallique formée dans une tôle. Elle est soudée contre une surface de la paroi intermédiaire sensiblement au centre d'une surface lisse de celle-ci.
  • Selon l'invention, les dimensions de chaque pièce de couverture 26A, 26B, 30, 32, 34 et la liaison entre la pièce de couverture et la paroi continue associée sont telles que, pour au moins une fréquence d'excitation du volume d'échappement comprise entre 200 Hz et 4 kHz, la pièce de couverture et la paroi continue associée vibrent avec un déphasage supérieur à 90°. De préférence, ce déphasage est supérieur à 90° pour plus de 20% des fréquences d'excitation de 200 Hz à 4 kHz.
  • En particulier, les dimensions de la pièce de couverture et les conditions de liaison de celle-ci sont telles que, dans la plage de fréquences considérée, la pièce de couverture et la paroi continue vibrent en opposition de phases pour au moins une fréquence d'excitation.
  • Pour satisfaire les contraintes évoquées ci-dessus, chaque pièce de couverture peut être soudée à la paroi continue en un point intérieur de sa surface noté 35 pour la pièce 26A sur la figure 1.
  • Sur la figure 2 est illustrée l'évolution de la différence de phases entre la pièce de couverture et la paroi continue sur laquelle elle est appliquée en un point considéré de cette surface en fonction de la fréquence d'excitation.
  • Sur cette figure, la courbe R représente la différence de phases mesurée en un point entre les deux points de la paroi continue en l'absence de pièce de couverture. Cette courbe R constitue une courbe de référence.
  • La courbe C représente la différence de phases, mesurée en des points correspondants du volume d'échappement, entre la pièce de couverture et la paroi continue sur laquelle la pièce de couverture est rapportée.
  • Les courbes de la figure 2 ont été obtenues avec l'installation expérimentale illustrée sur la figure 3.
  • Cette installation comporte un caisson d'excitation 36 à l'intérieur duquel est disposé un ensemble de seize hauts-parleurs 37 reliés à une source électrique d'excitation 38 propre à appliquer un signal d'excitation sinusoïdal de fréquences variables aux hauts-parleurs 37.
  • Les parois internes du caisson 36 sont recouvertes d'un matériau acoustiquement isolant 39. L'une des parois du caisson disposée en regard de la face d'émission des hauts-parleurs présente une ouverture 40 de passage d'un signal acoustique d'excitation. L'échantillon 41 à tester est solidarisé au caisson 36 en regard de l'ouverture 40. Cet échantillon est constitué d'une paroi continue 41 A du silencieux sur laquelle est rapportée ou non une pièce de couverture.
  • La pièce de couverture 41 B est placée lorsqu'elle est présente sur la face de l'échantillon tournée à l'opposé des seize hauts-parleurs.
  • Au-dessous de la paroi continue 41A, du côté des hauts-parleurs 37, est disposé un accéléromètre mécanique 42 appliqué en un point donné de la paroi. L'accéléromètre est relié à un dispositif d'enregistrement et de traitement du signal 43. Au point correspondant de la pièce de couverture 41A est appliqué un vibromètre laser 44 lui aussi relié au dispositif 43.
  • Le dispositif 43 est adapté pour déterminer, par combinaison des signaux reçus des capteurs 42 et 44, la différence de phases entre les points correspondants de la paroi continue 41A et de la pièce de couverture 41 B.
  • On constate sur la figure 2 que, en l'absence de pièce de couverture, les deux faces de la paroi continue vibrent avec un déphasage essentiellement nul et inférieur à 45°, quelle que soit la fréquence d'excitation comprise dans une plage de 150 kHz à 1,2 kHz.
  • Selon l'invention, les dimensions de la pièce de couverture et son mode de liaison à la paroi continue sont tels que, pour au moins une fréquence, et même pour de nombreuses fréquences, le déphasage entre la pièce de couverture et la paroi continue est supérieur à 90°. En particulier, la pièce de couverture et la paroi continue sont en opposition de phases pour plusieurs fréquences.
  • De manière avantageuse, le déphasage entre la pièce de couverture et la paroi continue est compris entre 90° et 270° pour au moins 20 % des fréquences d'excitation.
  • On conçoit que, dans la mesure où la pièce de couverture et la paroi continue vibrent avec un déphasage substantiel, les effets des vibrations de la paroi continue et de la pièce de couverture tendent à s'annuler, de sorte que l'ensemble constitué de la paroi continue et de la pièce de couverture est globalement immobile, réduisant ainsi les émissions sonores nuisibles. Dans ces conditions, la pièce de couverture assure un amortissement des vibrations produites par l'ensemble constitué de la paroi continue et de la pièce de couverture associée.
  • La présence de la ou des pièces de couverture de taille réduite sur les parois du volume d'échappement permet de limiter les nuisances sonores sans augmenter de manière importante le poids du volume d'échappement.
  • Sur la figure 4 est représentée une autre variante de réalisation d'un silencieux d'échappement selon l'invention. Dans ce mode de réalisation, l'enveloppe 50 est délimitée par deux demi-coquilles 52, 54 en forme de cuvettes accolées l'une à l'autre suivant leurs bords. Les deux demi-coquilles 52, 54 sont serties suivant une ligne de sertissage périphérique 56.
  • Une pièce de couverture 70 est accolée localement sur la surface externe de la coque 52 sensiblement dans la partie médiane de celle-ci. Cette pièce de couverture est formée d'une bande métallique disposée transversalement à la longueur du volume d'échappement. La bande métallique est conformée pour épouser la forme de la demi-coquille 52 et ainsi s'appliquer exactement sur la surface externe de celle-ci. Chaque extrémité de la pièce de couverture 70 est reçue et sertie dans le joint périphérique 56 formé entre les demi-coquilles 52 et 54.
  • On conçoit que dans ce mode de réalisation également, la pièce de couverture 70, accolée à la demi-coquille 52 dans sa partie médiane, amortit les vibrations de la demi-coquille. Ainsi, les nuisances sonores produites lors de la circulation des gaz d'échappement dans le volume d'échappement sont réduites, ceci pour un faible alourdissement du volume d'échappement.
  • Sur les figures 5 et 6, sont représentées deux variantes de réalisation de pièces de couverture rapportées le long d'une paroi d'un volume d'échappement. Ce volume d'échappement est constitué, comme sur la figure 4, de deux demi-coquilles 52, 54 serties l'une à l'autre. Toutefois, celui-ci pourrait être formé d'une virole enroulée et soudée longitudinalement.
  • Dans le mode de réalisation de la figure 5, une pièce de couverture 80, formée d'une plaque métallique, est reçue et confinée à l'intérieur d'une cuvette 82 formée dans la paroi du volume d'échappement. Dans le mode de réalisation illustré, cette paroi est la surface principale notée 84 de la demi-coquille 52. La cuvette 82 s'ouvre sur la surface extérieure de l'enveloppe du volume d'échappement. Elle présente un fond plat 86 contre lequel est maintenue appliquée la pièce de couverture 80. Le fond 86 est déporté par rapport à la surface principale 84 de la paroi vers l'intérieur du volume d'échappement.
  • A sa périphérie, la cuvette 84 présente des rebord 88 s'étendant au-dessus du contour de la plaque 80 formant la pièce de couverture. Ces rebords 88 sont formés par déformation de la paroi 84. Les rebords 88 assurent une retenue et l'immobilisation de la plaque 80, celle-ci étant enserrée entre les rebords 88 et le fond 86 de la cuvette.
  • Ainsi, la pièce de couverture 80 est immobilisée dans toutes les directions par rapport à la paroi 84 en étant retenue dans la cuvette 82.
  • Pour la fabrication de la demi-coquille 52, une cuvette 82 est d'abord formée dans la paroi 84 par déformation plastique de celle-ci avec un outil adapté. La plaque formant la pièce de couverture 80 est alors mise en place dans la cuvette 82 en appui sur le fond 86. Les rebords 88 sont ensuite repoussés au-dessus du contour de la pièce de couverture 80 par déformation plastique de la paroi 84 à l'aide d'un outil adapté.
  • Dans ce mode de réalisation également, on conçoit que la présence de la pièce de couverture 80, solidarisée par encastrement à la paroi 84, amortit les vibrations et réduit ainsi les nuisances sonores.
  • Dans le mode de réalisation de la figure 6, une pièce de couverture 90 est rapportée par soudage sur la surface extérieure 92 de la demi-coquille 52. Dans ce mode de réalisation, un matériau amortisseur 94 est disposé entre la surface de la paroi 92 et la pièce 90 de couverture. Ce matériau amortisseur est constitué par exemple d'un treillis métallique ou d'un matériau polymère élastique résistant à la chaleur.
  • La pièce de couverture 90 est soudée à sa périphérie suivant une soudure continue ou un ensemble de soudures disjointes sur la paroi 92.
  • Dans ce mode de réalisation, la présence du matériau amortisseur 94 disposé entre les surfaces en regard de la pièce de couverture 90 et la paroi 92 assure que la pièce de couverture et la paroi soient maintenues à l'écart l'une de l'autre en dehors de la périphérie de la pièce de couverture 90.
  • Ainsi, les frottements entre la pièce de couverture 90 et la paroi 92 sont supprimés, réduisant ainsi les risques de corrosion et d'usure dans les régions en contact de ces deux pièces.
  • Dans ce mode de réalisation également, la pièce de couverture assure un amortissement des vibrations.
  • Quelque soit le mode de réalisation, la pièce de couverture est avantageusement formée dans une tôle métallique ou un matériau polymère dont l'épaisseur est comprise entre 0,4 et 1,2 mm et de préférence sensiblement égale à 0,6 mm. Cette épaisseur est par exemple sensiblement égale à celle de la paroi sur laquelle la pièce de couverture est rapportée.
  • La surface totale de la ou des pièces de couverture dépend de la surface et de la nature de la paroi sur laquelle elle est rapportée. Cette surface est de préférence comprise entre 10 et 50 % de la surface totale de la paroi libre sur laquelle elle est appliquée. Elle est avantageusement comprise entre 20 et 40 % de cette surface totale. Ainsi, sa surface est comprise entre 2 cm2 et 2500 cm2 pour un volume d'échappement de véhicule automobile.
  • Une pièce de couverture de taille réduite peut avantageusement être rapportée sur toute paroi de tout type de volume d'échappement. En particulier, une telle pièce de couverture peut être solidarisée sur la surface d'un tronçon convergent ou divergent ménagé à l'extrémité d'un volume d'échappement renfermant un organe de purification catalytique ou un filtre à particules.
  • Une pièce de couverture peut avantageusement être également rapportée sur une paroi continue présentant une nervure de couverture obtenue par déformation de la paroi. La pièce de couverture est alors rapportée par exemple à cheval sur la nervure. Dans ce cas, la pièce de couverture est de préférence formée en polymères.

Claims (16)

  1. Volume d'échappement comportant une enveloppe extérieure (10 ; 50) délimitant un passage de circulation des gaz, et comportant au moins une paroi continue (16, 20, 22, 24 ; 52 ; 84 ; 92) le long de laquelle est rapportée au moins une pièce de couverture (26A, 26B, 30, 32, 34 ; 70 ; 80 ; 90), la ou chaque pièce de couverture (26A, 26B, 30, 32, 34 ; 70 ; 80 ; 90) s'étendant seulement sur une région repérée réduite de ladite paroi continue, caractérisé en ce que les dimensions de la pièce de couverture (26A, 26B, 30, 32, 34 ; 70 ; 80 ; 90), et la liaison entre la pièce de couverture et la paroi continue sont telles que, pour au moins une fréquence d'excitation du volume d'échappement comprise entre 200 Hz et 4 kHz, la pièce de couverture et la paroi continue vibrent avec un déphasage supérieur à 90°.
  2. Volume d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface totale de la paroi continue (16, 20, 22, 24 ; 52 ; 84 ; 92) recouverte par la ou chaque pièce de couverture (26A, 26B, 30, 32, 34 ; 70 ; 80 ; 90) est comprise entre 10 % et 50 % de la surface totale de ladite paroi continue (16, 20, 22, 24 ; 52 ; 84 ; 92).
  3. Volume d'échappement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les dimensions de la pièce de couverture (26A, 26B, 30, 32, 34 ; 70 ; 80 ; 90) et la liaison entre la pièce de couverture (26A, 26B, 30, 32, 34 ; 70 ; 80 ; 90) et la paroi continue (16, 20, 22, 24 ; 52 ; 84 ; 92) sont telles que, pour au moins une fréquence d'excitation du volume d'échappement comprise entre 200 Hz et 4 kHz, la pièce de couverture et la paroi continue vibrent en opposition de phase.
  4. Volume d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les dimensions de la pièce de couverture et la liaison entre la pièce de couverture et la paroi continue sont telles que, pour au moins une fréquence d'excitation du volume d'échappement comprise entre 200 Hz et 4 kHz, la pièce de couverture et la paroi continue vibrent avec un déphasage compris entre 90° et 270° pour au moins 20 % des fréquences.
  5. Volume d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite paroi continue est une paroi libre essentiellement lisse (16, 20, 22, 24 ; 52 ; 84 ; 92).
  6. Volume d'échappement selon l'un quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une unique pièce (30, 32, 34 ; 70) de couverture est rapportée sur une paroi continue (20, 22, 24 ; 52), et en ce que ladite région repérée suivant laquelle est rapportée ladite pièce de couverture (30, 32, 34 ; 70) s'étend sensiblement au centre de la développée de ladite paroi continue (20, 22, 24 ; 52).
  7. Volume d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux pièces de couverture (26A, 26B) rapportées sur une paroi continue (16), et en ce que le barycentre des pièces de couverture (26A, 26B) se situe sensiblement au centre de la développée de ladite surface continue (16).
  8. Volume d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une paroi transversale (24) disposée à l'intérieur de ladite enveloppe (10) et délimitant dans celle-ci deux chambres adjacentes, et en ce que ladite pièce de couverture (34) est rapportée le long de ladite paroi transversale (24).
  9. Volume d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite pièce de couverture (26A, 26B, 30, 32 ; 70 ; 80 ; 90) est rapportée le long de ladite enveloppe extérieure (10 ; 50).
  10. Volume d'échappement selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite enveloppe extérieure (50) comporte au moins deux demi-coquilles (52, 54) solidarisées suivant un joint (56), et en ce que ladite pièce de couverture (70) est solidarisée aux deux demi-coquilles (52, 54) dans au moins deux régions dudit joint (56).
  11. Volume d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ladite pièce de couverture (26A, 26B, 30, 32, 34 ; 90) est soudée au moins partiellement suivant sa périphérie à ladite paroi.
  12. Volume d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ladite paroi continue (84) présente une cuvette (82) dans laquelle est confinée ladite pièce de couverture (80).
  13. Volume d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un matériau amortisseur (94) interposé entre la paroi (92) et la pièce de couverture (90).
  14. Volume d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que ladite pièce de couverture (26A, 26B, 30, 32, 34 ; 70 ; 80) est accolée sur l'essentiel de sa surface contre ladite paroi continue (16, 20, 22, 24 ; 52 ; 84).
  15. Utilisation pour la réduction des émissions sonores d'un volume d'échappement comportant une enveloppe extérieure délimitant un passage de circulation des gaz, et comportant au moins une paroi continue, d'au moins une pièce de couverture rapportée le long de la paroi continue, la ou chaque pièce de couverture s'étendant seulement sur une région repérée réduite de ladite paroi continue, les dimensions de la pièce de couverture et la liaison entre la pièce de couverture et la paroi continue étant telles que, pour au moins une fréquence d'excitation du volume d'échappement, comprise entre 200 Hz et 4 kHz, la pièce de couverture et la paroi continue vibrent avec un déphasage supérieur à 90°.
  16. Utilisation selon la revendication 15, caractérisée en ce que la surface totale de la paroi continue recouverte par la ou chaque pièce de couverture est comprise entre 10 % et 50 % de la surface totale de ladite paroi continue.
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