FR2818354A1 - Dispositif d'insonorisation d'un courant gazeux - Google Patents

Dispositif d'insonorisation d'un courant gazeux Download PDF

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Abstract

Dispositif d'insonorisation d'un courant gazeux comprenant une canalisation munie de perforations dans laquelle circule le courant gazeux et comportant un revêtement absorbant acoustique sur au moins une partie de sa surface interne.

Description

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Dispositif d'insonorisation d'un courant gazeux
La présente invention concerne un dispositif d'insonorisation destiné à être monté dans un circuit où circule un courant gazeux, notamment dans le circuit d'alimentation en air d'un moteur à combustion interne.
Une proportion importante du bruit qu'émettent les véhicules équipés d'un moteur à combustion interne provient de ce moteur et de ses circuits d'alimentation en air et d'échappement, en particulier du"bruit de bouche"provoqué par l'aspiration d'air ambiant. Cette aspiration se fait en effet par saccades, au rythme du fonctionnement du moteur.
Pour remédier à ce problème, on peut utiliser un résonateur de Helmholtz, qui permet d'atténuer les pulsations de fréquences bien précises. Un tel dispositif doit donc être soigneusement adapté au moteur auquel il est destiné, ce qui constitue un inconvénient pratique.
Une autre solution, souvent utilisée, consiste à utiliser un conduit en matériau poreux qui absorbe une partie de l'énergie acoustique, et la dissipe sous forme de chaleur, le reste étant rayonné à travers la paroi. Toutefois, un tel dispositif laisse passer l'humidité et doit donc de ce fait être protégé par une enveloppe externe (sorte de chaussette), ce qui en réduit les performances. En outre, un tel dispositif est peu efficace aux basses fréquences (inférieures à 200 Hz plus particulièrement).
Le document WO 99/24708 décrit un conduit dont l'insonorisation est assurée par la présence de microperforations dont la taille est adaptée en fonction de la gamme de fréquences à atténuer. Afin d'élargir la bande de fréquences d'atténuation, ce document recommande l'utilisation soit de perforations de tailles différentes, soit d'une enveloppe externe, de préférence séparée du conduit par des espaceurs, et faisant office de chambre de résonance. De tels conduits sont toutefois relativement complexes à réaliser et peu économiques.
De manière surprenante, on a maintenant constaté qu'on pouvait élargir la plage de fréquences d'atténuation d'un conduit perforé de manière simple et économique, en y apposant un revêtement interne à base d'un matériau absorbant acoustique, et sans devoir prévoir de chambre de résonance.
De manière plus précise, la présente invention concerne un dispositif d'insonorisation d'un courant gazeux comprenant une canalisation munie de
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perforations dans laquelle circule le courant gazeux et comportant un revêtement absorbant acoustique sur au moins une partie de sa surface interne.
La canalisation selon la présente invention peut comprendre des annelures ou corrugations, dans le but de la rendre plus souple et plus résistante en flexion et/ou aux vibrations. Toutefois, de préférence, elle est lisse, c. à. d. exempte d'annelures ou de corrugations. De cette façon, les perforations sont faciles à réaliser et le revêtement absorbant acoustique peut être facilement mis en contact avec la surface interne de la canalisation.
La canalisation selon l'invention peut être de section quelconque, par exemple circulaire ou ovale. En vue de perturber le moins possible l'écoulement du courant gazeux dans la canalisation, il est toutefois avantageux que celle-ci présente une section transversale dépourvue d'angles vifs, de préférence circulaire.
On peut notamment lui donner une section constante, ce qui simplifie le dispositif.
Le diamètre de la canalisation est généralement supérieur ou égal à 30 mm, voire supérieur ou égal à 40 mm. Il est généralement inférieur ou égal à 100 mm, voire 70 mm.
La longueur de la canalisation est généralement supérieure ou égal à 200 mm, voire supérieure ou égal à 300 mm. Elle est généralement inférieure ou égal à 700 mm, voire à 600 mm.
La canalisation selon la présente invention peut être substantiellement rectiligne, bien que des contraintes extérieures puissent conduire à lui donner une forme générale différente, par exemple incurvée.
La canalisation selon l'invention présente des orifices pratiqués dans sa paroi. Ces orifices sont de forme quelconque, par exemples circulaires ou en forme de fentes. Des orifices en forme de fentes sont préférés. La longueur de ces fentes est généralement supérieure ou égale à 10 mm, voire supérieure ou égale à 20 mm. Elle est généralement inférieure ou égale à 500 mm, voire 250 mm. La largeur de ces fentes est généralement supérieure ou égale à 0.2 mm, voire supérieure ou égal à 0.3 mm. Cette largeur est généralement inférieure à 2 mm, voire 1 mm. Ces fentes sont préférablement longitudinales, c. à. d. parallèles à l'axe de la canalisation. De manière préférée, elles sont situées le long de génératrices diamétralement opposées de la canalisation. Dans le cas des fentes longitudinales, celles-ci peuvent s'étendre sur (quasi) toute la longueur de la canalisation. La
Figure img00020001

2 2 surface de ces fentes est généralement supérieure ou égale à 7 mm voire 10 mm2, 2 de préférence 30 mm. Cette surface est généralement inférieure ou égale à 1000 mm2, de préférence 300 mm2.
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Les orifices selon l'invention peuvent être présents en nombre quelconque.
On préfère que la proportion de la superficie de la canalisation couverte par ces orifices soit supérieure ou égale à 0.5 %, et de préférence, à 1 %. Par ailleurs, cette proportion est avantageusement inférieure ou égale à 3 %, voire à 5 %.
Afin d'éviter une prise d'eau (notamment, dans le cas où la présente invention est appliquée au circuit d'alimentation en air d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, lors d'un passage à gué), il peut s'avérer avantageux de recouvrir les fentes avec un revêtement à base d'un matériau étanche à l'eau mais perméable aux ondes acoustiques. Des exemples de tels matériaux sont le PVC (chlorure de polyvinyle), le PA (polyamide) ou les polyoléfines (PP (polypropylène) ou PE (polyéthylène)). Il s'agit de préférence de PP ou de PA. Ce revêtement peut être sous toute forme adéquate : enveloppe qui recouvre toute la canalisation perforée ; bande apposée uniquement sur les fentes... Un revêtement local des fentes par une bande, de préférence adhésive, est avantageux.
A noter que des résultats intéressants sont obtenus avec le dispositif selon la présente invention en l'absence d'un revêtement absorbant acoustique externe.
La canalisation selon la présente invention peut être réalisée en tout matériau approprié, par exemple en métal ou en plastique, ou encore en utilisant différents matériaux. Notamment pour des raisons de simplicité, de fabrication et de poids, le dispositif peut avantageusement être réalisé en un matériau thermoplastique. On cite à titre de matériau thermoplastique convenant pour la canalisation selon la présente invention, des matières plastiques telles que le PP, le PA ou le PE. Ces matières plastiques peuvent comprendre des charges, de préférence minérale, soit aciculaires (fibres de verre ou de carbone par exemple) soit particulaires (barytine par exemple). Le choix du matériau constitutif est généralement influencé par la température d'utilisation (ambiante ou du courant gazeux).
Le revêtement absorbant acoustique selon la présente invention peut être réalisé en tout matériau approprié, de préférence poreux et élastique, par exemple en une étoffe de fibres non tissées à base de PP, PP, en feutrine, en matière plastique expansée... Un non tissé à base de fibres en matière plastique de même nature que la canalisation est particulièrement préféré.
L'épaisseur du revêtement absorbant acoustique selon la présente invention est de préférence supérieure ou égale à 1 mm, voire supérieure ou égale à 2 mm.
Elle est généralement inférieure ou égale à 10 mm, voire inférieure ou égale à 5 mm. La densité de ce revêtement est de préférence supérieure ou égale à 100 g/m2,
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Figure img00040001

voire supérieure ou égale à 400 g/m2. Elle est généralement inférieure ou égale à 2000 g/m2, voire inférieure ou égale à 1000 glum2.
Le revêtement absorbant acoustique selon la présente invention recouvre de préférence au moins 10 % de la surface interne de la canalisation, voire au moins 50 % de cette surface, et de préférence, toute la surface interne de la canalisation. Elle couvre généralement au moins toute la surface interne de la canalisation à l'endroit où celle-ci est perforée.
De manière avantageuse, le revêtement absorbant acoustique selon la présente invention peut être muni d'un revêtement interne imperméable à l'eau mais perméable aux ondes acoustiques. De préférence, ce revêtement présente une bonne résistance mécanique, de manière à augmenter la résistance à l'usure de l'absorbant acoustique. On peut citer à titre d'exemple de tels revêtements, des fins films ou voiles à base de silicone, éventuellement appliqués au moyen d'un spray.
Tout en étant d'une grande simplicité et par conséquent peu coûteux à fabriquer, le dispositif selon la présente invention est efficace dans toute la gamme de fréquence de 0 à 1 kHz, contrairement aux dispositifs antérieurement connus. Il peut également facilement être rendu insensible à la prise d'eau, ainsi qu'expliqué précédemment.
La présente invention concerne également une pièce creuse traversée par l'air d'alimentation d'un moteur à combustion interne, et comprenant un dispositif tel que décrit ci-dessus. Une telle pièce creuse peut être une canalisation, un raccord... ou toute autre pièce faisant partie d'un circuit d'alimentation en air d'un moteur à combustion interne. En effet, la gamme de fréquence à atténuer dans de tels circuits est justement celle qui va jusqu'au kHz. Cette pièce pourra être apposée en amont du filtre à air et/ou en aval, selon la présence ou non d'un turbocompresseur dans le système. Dans le cas où elle est apposée en aval du filtre à air, on veillera à choisir un matériau constitutif résistant à la chaleur (PA par exemple).
Le dispositif décrit ci-dessus peut également trouver des applications autres que l'insonorisation de l'air d'alimentation d'un moteur à combustion interne. Il peut notamment être utilisé dans tout circuit où circule un gaz qui mène à l'émission d'ondes acoustiques.
Le dispositif selon la présente invention est simple et facile à fabriquer. On peut par exemple partir d'un tube dans lequel on pratique des perforations (par exemple par usinage mécanique ou au moyen d'un rayon laser) et dans lequel on glisse un revêtement (sous forme de feuille ou d'enveloppe cylindrique par
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exemple) absorbant acoustique épousant sa surface interne. On peut également découper un tube parallèlement à son axe en deux parties égales, assembler ces deux parties au moyen d'un dispositif permettant de calibrer l'espacement entre ces deux parties et venir glisser un revêtement absorbant acoustique à l'intérieur de l'assemblage. Le revêtement acoustique peut être placé dans une des moitiés de tube avant la réalisation effective de leur assemblage, ou bien être introduit à l'intérieur des deux moitiés de tubes une fois assemblées. On peut enfin mouler le tube dans un moule muni de protubérances telles qu'elles vont générer des perforations au sein du tube, dans lequel on vient alors insérer le revêtement acoustique après démoulage. Toutes les techniques de moulage connues conviennent à cette fin, notamment le moulage par injection.
La présente invention concerne donc également un procédé pour la fabrication d'un dispositif d'insonorisation tel que décrit ci-avant, selon lequel on pratique des perforations dans un tube par usinage mécanique ou au moyen d'un rayon laser, et on appose un revêtement absorbant acoustique à l'intérieur du tube perforé.
La présente invention concerne enfin un autre procédé de fabrication d'un dispositif d'insonorisation d'un courant gazeux tel que décrit ci-avant, selon lequel on fabrique un tube muni de perforations par moulage, et on appose un revêtement absorbant acoustique à l'intérieur du tube perforé.
Le tube utilisé dans ce procédé peut être en matériau quelconque. Il est de préférence en matière plastique (PP, PA...). L'absorbant acoustique peut également être en un matériau quelconque. Il est de préférence à base de la même matière plastique que le tube, notamment pour des raisons de recyclage Les perforations que l'on pratique dans ce tube sont de préférence des fentes, et de préférence longitudinales.
L'invention est illustrée de manière non limitative par la figure 1, qui trace l'atténuation acoustique (en dB) obtenue en fonction de la fréquence (en Hz) avec différents types de dispositifs d'insonorisation (selon la présente invention, et selon l'art antérieur).
Figure img00050001
Les mesures acoustiques ont été réalisées selon la méthode dite des 4 micros (décrite dans la thèse de M. F. Harrison, Ph. D. Thesis no DX183221, 1994, Université de Southampton, ISVR, disponible au British Thesis Service de la British Library) avec excitation acoustique de type bruit blanc.
La figure 1 illustre la supériorité des résultats obtenus avec un conduit selon la présente invention (tube en PVC de longueur 500 mm et de diamètre intérieur
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63.8 mm muni de 2 fentes de longueur 213 mm et largeur 0.8 mm le long de 8 génératrices disposées tous les 45 , et pourvu d'un revêtement interne de feutrine en fibres de PP non tissées, de densité 600 g/m2, et d'épaisseur 6 mm sur toute sa surface interne) (courbe 3), par rapport à ceux obtenus en utilisant deux dispositifs de l'art antérieur : - un conduit poreux à base de fibres de polyester et de colle acrylate dont le diamètre intérieur est de 60 mm (courbe 1) - un conduit en coton tressé de diamètre intérieur 60 mm (courbe 2).

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS 1-Dispositif d'insonorisation d'un courant gazeux comprenant une canalisation munie de perforations dans laquelle circule le courant gazeux, caractérisé en ce que la canalisation comporte un revêtement absorbant acoustique sur au moins une partie de sa surface interne.
  2. 2-Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les perforations sont des fentes.
  3. 3-Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les fentes sont disposées parallèlement à l'axe de la canalisation
    Figure img00070001
  4. 4-Dispositif selon la revendication 3, dans lequel les fentes sont situées le long de génératrices diamétralement opposées de la canalisation.
  5. 5-Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la canalisation est en matière plastique.
  6. 6-Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'absorbant acoustique est une étoffe de fibres non tissées en matière plastique.
  7. 7-Pièce creuse traversée par l'air d'alimentation d'un moteur à combustion interne, comprenant un dispositif selon l'une des revendications précédentes.
  8. 8-Procédé de fabrication d'un dispositif d'insonorisation d'un courant gazeux, selon lequel on pratique des perforations dans un tube par usinage mécanique ou au moyen d'un rayon laser, et on appose un revêtement absorbant acoustique à l'intérieur du tube perforé.
  9. 9-Procédé de fabrication d'un dispositif d'insonorisation d'un courant gazeux, selon lequel on fabrique un tube muni de perforations par moulage, et on appose un revêtement absorbant acoustique à l'intérieur du tube perforé.
  10. 10-Procédé selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le tube est en matière plastique et l'isolant acoustique est une étoffe de fibres non tissées à base de cette même matière plastique.
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