FR2983919A1

FR2983919A1 - ACOUSTICAL ATTENUATION DEVICE FOR THE INTAKE LINE OF A THERMAL MOTOR, AND ADMISSION LINE INCORPORATING IT.

Info

Publication number: FR2983919A1
Application number: FR1161551A
Authority: FR
Inventors: Alper Caliskan; Michael Lhoste; Antoine Bourdariat
Original assignee: Hutchinson SA
Current assignee: Hutchinson SA
Priority date: 2011-12-13
Filing date: 2011-12-13
Publication date: 2013-06-14
Anticipated expiration: 2031-12-13
Also published as: FR2983919B1

Abstract

La présente invention concerne un dispositif d'atténuation acoustique pour ligne d'admission d'un moteur thermique, une telle ligne l'incorporant et son utilisation pour procurer une atténuation déterminée. Un dispositif (1) selon l'invention comporte : - une enveloppe tubulaire (2) à deux embouts (3, 4) qui comportent deux tronçons axialement externes (3b, 4b) se prolongeant par des élargissements (3a, 4a) solidaires en une interface annulaire (6), et - une structure de conduite (10) interne comportant : * une portion centrale de cloisonnement (11) qui délimite deux chambres annulaires de résonance (8 et 9) et est solidaire de l'enveloppe en ladite interface, et * deux portions d'extrémité (14 et 15) qui sont solidaires desdits tronçons externes et qui se terminent entre les élargissements et la portion de cloisonnement de sorte à former avec celle-ci deux espaces axiaux (8a et 9a) de communication avec les chambres. Selon l'invention, la portion de cloisonnement (11) de section en « L » est constituée d'un anneau radial (12) et d'un rebord axial (13) externe qui prolonge l'anneau en étant rabattu à angle droit sous ladite interface.The present invention relates to an acoustic attenuation device for the intake line of a heat engine, such a line incorporating it and its use to provide a determined attenuation. A device (1) according to the invention comprises: - a tubular envelope (2) with two end pieces (3, 4) which comprise two axially external sections (3b, 4b) extending by enlargements (3a, 4a) integral with one another; annular interface (6), and - an internal pipe structure (10) comprising: a central partitioning portion (11) delimiting two annular resonance chambers (8 and 9) and is integral with the envelope at said interface, and * two end portions (14 and 15) which are integral with said outer sections and which terminate between the enlargements and the partition portion so as to form therewith two axial spaces (8a and 9a) of communication with the bedrooms. According to the invention, the partition portion (11) of section "L" consists of a radial ring (12) and an outer axial flange (13) which extends the ring being folded at right angles under said interface.

Description

983 919 1 DISPOSITIF D'ATTENUATION ACOUSTIQUE POUR LIGNE D'ADMISSION D'UN MOTEUR THERMIQUE, ET LIGNE D'ADMISSION L'INCORPORANT. La présente invention concerne un dispositif d'atténuation acoustique en particulier pour une ligne d'admission d'un moteur thermique à combustion interne, tel qu'un moteur turbocompressé pour véhicule automobile, une telle ligne d'admission l'incorporant et une utilisation de cette ligne pour procurer une atténuation acoustique déterminée. De manière connue, les dispositifs d'atténuation acoustique pour ligne d'admission d'un moteur turbocompressé de véhicule automobile peuvent comporter une enveloppe tubulaire radialement externe qui est destinée à être parcourue par un fluide gazeux sous pression, et avec les tronçons d'extrémité de laquelle est solidarisée (typiquement par soudage) une structure de conduite radialement interne formant au moins deux chambres annulaires de résonance avec l'enveloppe. On peut par exemple citer le document DE-A1-199 56 172 pour la description d'un tel dispositif, dans lequel par exemple deux embouts formant l'enveloppe sont soudés entre eux de part et d'autre d'une cloison radiale formée sur une portion centrale de la structure de conduite interne, de sorte à former un renflement pour l'enveloppe. On peut également citer les documents FR-A1-2 946 120 et EP-B1-1 209 348 qui divulguent chacun un tel dispositif dans lequel la structure de conduite interne comporte, d'une part, une portion centrale de cloisonnement formée d'une conduite axiale se prolongeant en l'une de ses extrémités par une cloison radiale à rebord externe axial rabattu sous le renflement de l'enveloppe et, d'autre part, une ou deux portions d'extrémité qui sont chacune soudées à l'un des embouts. Un inconvénient majeur des dispositifs d'atténuation selon ces documents réside dans leur coût élevé, notamment du fait de la structure 30 relativement complexe de leur portion centrale de cloisonnement. 983 919 1 ACOUSTICAL ATTENUATION DEVICE FOR THE INTAKE LINE OF A THERMAL MOTOR, AND ADMISSION LINE INCORPORATING IT. The present invention relates to an acoustic attenuation device, in particular for an intake line of an internal combustion engine, such as a turbocharged engine for a motor vehicle, such an intake line incorporating it and a use of this line to provide a specific acoustic attenuation. In known manner, acoustic attenuation devices for an intake line of a turbocharged motor vehicle engine may comprise a radially outer tubular casing which is intended to be traversed by a gaseous fluid under pressure, and with the end sections of which is secured (typically by welding) a radially inner pipe structure forming at least two annular chambers of resonance with the envelope. For example, document DE-A1-199 56 172 can be cited for the description of such a device, in which, for example, two end pieces forming the envelope are welded together on either side of a radial partition formed on a central portion of the inner conduit structure, so as to form a bulge for the envelope. There may also be mentioned documents FR-A1-2 946 120 and EP-B1-1 209 348, each of which discloses such a device in which the internal pipe structure comprises, on the one hand, a central portion of partitioning formed of a axial pipe extending at one of its ends by a radial wall with axial outer flange folded under the bulge of the casing and, secondly, one or two end portions which are each welded to one of tips. A major disadvantage of the attenuation devices according to these documents lies in their high cost, in particular because of the relatively complex structure of their central portion of partitioning.

Un autre inconvénient de ces dispositifs connus réside dans le caractère perfectible de l'atténuation acoustique obtenue pour certaines fréquences. Un but de la présente invention est de proposer un dispositif d'atténuation acoustique pour une ligne d'admission de moteur thermique à combustion interne, tel qu'un moteur turbocompressé de véhicule automobile, qui remédie notamment aux inconvénients précités, ce dispositif étant destiné à être parcouru par un fluide gazeux sous pression et comportant : - une enveloppe tubulaire radialement extérieure comportant deux embouts d'entrée et de sortie pour le fluide qui comportent respectivement deux tronçons axialement externes se prolongeant axialement vers l'intérieur par deux élargissements périphériques solidaires l'un de l'autre en une interface annulaire de solidarisation des embouts, et - une structure de conduite interne à l'enveloppe comportant : * une portion centrale de cloisonnement qui est montée axialement entre ces élargissements en délimitant avec l'enveloppe et la structure de conduite deux chambres annulaires de résonance d'entrée et sortie de volumes différents et qui est solidaire de l'enveloppe en ladite interface, et * deux portions tubulaires d'extrémité qui sont respectivement solidaires des tronçons externes des embouts pour le raccordement du dispositif à ladite ligne, et qui se terminent chacune axialement entre l'élargissement correspondant et la portion de cloisonnement de sorte à former avec cette dernière deux espaces axiaux périphériques de communication avec les chambres. A cet effet, un dispositif de l'invention est tel que cette portion de cloisonnement est constituée d'un anneau radial qui présente un diamètre interne sensiblement égal au diamètre externe de ces portions d'extrémité et d'un rebord axial périphérique radialement externe qui prolonge l'anneau en étant rabattu à angle droit sous et au contact de ladite interface, cette portion de cloisonnement présentant en demi-section radiale une forme de « L ». Another disadvantage of these known devices lies in the perfectibility of the acoustic attenuation obtained for certain frequencies. An object of the present invention is to provide an acoustic attenuation device for an internal combustion engine combustion engine intake line, such as a motor vehicle turbocharged engine, which notably overcomes the aforementioned drawbacks, this device being intended for to be traversed by a gaseous fluid under pressure and comprising: a radially outer tubular casing comprising two inlet and outlet ends for the fluid which respectively comprise two axially external sections extending axially inwards by two integral peripheral enlargements; one of the other in an annular interface for securing the end pieces, and - an inner casing structure comprising: * a central portion of partitioning which is mounted axially between these enlargements delimiting with the envelope and the structure of driving two annular chambers of resonance input and output of v different olumes and which is integral with the envelope in said interface, and two end tubular portions which are respectively integral with the outer portions of the end pieces for the connection of the device to said line, and which end each axially between the enlargement corresponding and the portion of partitioning so as to form with the latter two peripheral axial spaces of communication with the rooms. For this purpose, a device of the invention is such that this partitioning portion consists of a radial ring which has an internal diameter substantially equal to the outer diameter of these end portions and a radially outer peripheral axial flange which extends the ring by being folded at right angles under and in contact with said interface, this portion of partitioning having radial half-section a shape of "L".

On notera que cette structure simple d'anneau (i.e. de disque ouvert en son centre) à rebord formant un « L » en section transversale avec le reste de cet anneau permet de réduire sensiblement le coût global de fabrication du dispositif de l'invention, en comparaison des dispositifs connus à portion centrale de cloisonnement prolongeant un tronçon de conduite axiale. On notera également que ce dispositif selon l'invention permet avantageusement d'atténuer de manière satisfaisante l'ensemble des fréquences d'excitation sur toute la plage comprise entre 2 kHz et 3 kHz avec 10 une atténuation acoustique obtenue d'au moins 20 dB sur cette plage. Selon une autre caractéristique de l'invention, la structure de conduite interne est dépourvue de tout tronçon prolongeant axialement ledit anneau à l'exception dudit rebord axial. Avantageusement, ledit anneau radial peut présenter un bord 15 radialement interne qui est agencé quasiment au contact de l'une desdites portions d'extrémité en ménageant avec cette portion un interstice axial périphérique formant l'un desdits espaces de communication avec les chambres. Selon une autre caractéristique préférentielle de l'invention, ce 20 dispositif est entièrement métallique et constitué de cinq éléments distincts par exemple tous obtenus par formage et respectivement formés par les embouts d'enveloppe, ladite portion de cloisonnement et lesdites portions d'extrémité, lesquelles sont soudées ou brasées aux embouts, ledit rebord axial de la portion de cloisonnement étant soudé ou brasé sous ladite 25 interface qui est elle-même formée d'une soudure ou brasure. On notera que ce soudage ou brasage des deux embouts d'enveloppe au contact de la portion de cloisonnement permet de préserver l'espace environnant en ne le polluant pas. Avantageusement, lesdites portions d'extrémité peuvent 30 communiquer avec les chambres en étant dépourvues de toute ouverture, telle qu'une fente ou une lumière. Note that this simple ring structure (ie open at its center) rim forming an "L" in cross section with the rest of this ring can significantly reduce the overall manufacturing cost of the device of the invention, in comparison with known devices with central partitioning portion extending an axial pipe section. It will also be noted that this device according to the invention advantageously makes it possible to satisfactorily attenuate all the excitation frequencies over the entire range between 2 kHz and 3 kHz with an acoustic attenuation obtained of at least 20 dB over this beach. According to another characteristic of the invention, the inner pipe structure is devoid of any portion extending axially said ring except for said axial flange. Advantageously, said radial ring may have a radially inner edge which is arranged almost in contact with one of said end portions by providing with this portion a peripheral axial gap forming one of said communication spaces with the chambers. According to another preferred feature of the invention, this device is entirely metallic and consists of five distinct elements, for example all obtained by forming and formed respectively by the shell ends, said partitioning portion and said end portions, which are welded or brazed at the ends, said axial flange of the partition portion being welded or brazed under said interface which is itself formed of a weld or solder. It will be noted that this welding or soldering of the two envelope ends in contact with the partitioning portion makes it possible to preserve the surrounding space by not polluting it. Advantageously, said end portions may communicate with the chambers without any aperture, such as a slot or a light.

On notera que cette absence d'ouverture permet de réduire encore le coût de fabrication de la structure de conduite et donc du dispositif selon l'invention. Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdits élargissements définissent ensemble un renflement périphérique pour l'enveloppe au centre duquel est formée une collerette définissant ladite interface, cette collerette médiane pouvant présenter une largeur axiale inférieure au quart de la largeur axiale totale de ce renflement. De préférence, la collerette présente deux bords s'étendant 10 de manière inclinée et convergente par rapport au reste du renflement et selon une hauteur radiale inférieure à la moitié de celle du renflement. Egalement à titre préférentiel, lesdits élargissements s'étendent tous deux à angle droit par rapport auxdits tronçons axialement externes respectifs des embouts.It will be noted that this lack of opening makes it possible to further reduce the manufacturing cost of the pipe structure and therefore of the device according to the invention. According to another characteristic of the invention, said enlargements together define a peripheral bulge for the casing at the center of which is formed a flange defining said interface, this median flange may have an axial width less than a quarter of the total axial width of this bulge . Preferably, the flange has two edges extending inclined and convergent with respect to the remainder of the bulge and at a radial height less than half of that of the bulge. Also preferably, said enlargements extend both at right angles to said respective axially outer portions of the end pieces.

15 Une ligne d'admission selon l'invention d'un moteur thermique à combustion interne, tel qu'un moteur turbocompressé pour véhicule automobile, comporte au moins un dispositif d'atténuation acoustique selon l'invention tel que défini ci-dessus. D'autres avantages, caractéristiques et détails de l'invention 20 ressortiront du complément de description qui va suivre en référence à des dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et parmi lesquels : la figure 1 est une vue assemblée en coupe axiale montrant l'intérieur d'un dispositif d'atténuation acoustique selon l'invention, et la figure 2 est une vue éclatée en coupe axiale du dispositif de 25 la figure 1. Le dispositif 1 selon l'invention illustré dans l'exemple des figures 1 et 2 est entièrement métallique, et il comprend : - une enveloppe tubulaire 2 radialement externe comportant deux embouts d'entrée 3 et de sortie 4 pour le fluide qui forment un 30 renflement périphérique 5 pour le dispositif 1 par des élargissements périphériques respectifs 3a et 4a des embouts 3 et 4 soudés en une interface 6 via un cordon circonférentiel de soudure ou brasure, les embouts 3 et 4 présentant des tronçons axialement externes 3b et 4b et le renflement 5 définissant en son centre une collerette 7 par soudage ou brasage des embouts 3 et 4 en l'interface 6 centrée sur cette collerette 7, et - une structure de conduite 10 radialement interne à 5 l'enveloppe 2 comportant : * une portion centrale de cloisonnement 11 de demi-section radiale en « L » constituée d'un anneau radial 12 et d'un rebord axial périphérique 13 radialement externe le prolongeant en étant rabattu à angle droit et soudé ou brasé sous l'interface 6, la portion 11 io étant montée axialement entre les deux bords circonférentiels inclinés 7a et 7b de la collerette 7, et * deux portions tubulaires d'extrémité 14 et 15 distinctes de la portion 11 qui sont respectivement solidaires des tronçons externes 3b et 4b des embouts 3 et 4 en les dépassant 15 axialement vers l'extérieur pour le raccordement du dispositif 1 à la ligne, et qui se terminent en leurs extrémités axialement internes 14a et 15a radialement au droit des bords respectifs 7a et 7b de la collerette 7 en formant avec l'anneau 12 deux espaces axiaux périphériques 8a et 9a de communication avec deux chambres annulaires de résonance 20 d'entrée 8 et de sortie 9. Comme illustré à la figure 1, l'anneau 12 de la portion 11 délimite avec l'enveloppe 2 et avec ces portions d'extrémité 14 et 15 les chambres 8 et 9 qui présentent des volumes différents. Plus précisément, l'anneau 12 présente un bord radialement interne 12a de diamètre 25 sensiblement égal au diamètre externe des portions d'extrémité 14 et 15, et ce bord interne 12a est quasiment en contact avec l'extrémité 15a de la portion de sortie 15 à un interstice axial périphérique près qui forme l'espace de communication 9a avec la chambre de sortie 9. A l'inverse, le bord d'anneau 12a est éloigné de l'extrémité 14a de l'autre portion d'entrée 14 30 d'une distance axiale sensiblement égale à la largeur axiale de la collerette 7. Dans cet exemple de réalisation de l'invention, la collerette 7 présente une largeur axiale et une hauteur axiale réduites en comparaison de celles de l'ensemble du renflement 5 l'incorporant, par exemple une largeur égale au cinquième de celle du renflement 5 et une hauteur égale au tiers de celle de ce dernier. On notera toutefois que ces dimensions relatives sont 5 données à titre non limitatif, et qu'un dispositif selon l'invention pourrait avoir ses portions d'extrémité internes 14 et 15 agencées différemment par rapport à l'anneau 12 de la portion de cloisonnement 11. En particulier, on pourrait inverser les distances axiales entre le bord interne 12a de l'anneau 12 et les extrémités adjacentes 14a et 15a des portions d'extrémité 14 et 15, en sorte 10 que l'interstice axial périphérique soit formé entre ce bord 12a et la portion d'entrée 14 au lieu de la portion de sortie 15, sans sortir du cadre de l'invention, l'essentiel étant qu'un tel interstice axial soit formé de manière communicante avec l'une des chambres d'entrée 8 ou de sortie 9. Les essais acoustiques réalisés par la Demanderesse ont 15 démontré que cet agencement de chambres de résonance 8 et 9 séparées de manière spécifique par la portion 11 à anneau 12 dépourvu de tronçon axial radialement interne, procure d'excellents résultats d'atténuation notamment à des fréquences comprises entre 2000 Hz et 3000 Hz, avec une atténuation acoustique obtenue d'au moins 20 dB sur cette plage étendue. 20 An intake line according to the invention of an internal combustion engine, such as a turbocharged engine for a motor vehicle, comprises at least one acoustic attenuation device according to the invention as defined above. Other advantages, characteristics and details of the invention will emerge from the additional description which will follow with reference to the accompanying drawings, given solely by way of example and among which: FIG. 1 is an axial sectional view showing the interior of an acoustic attenuation device according to the invention, and FIG. 2 is an exploded view in axial section of the device of FIG. 1. The device 1 according to the invention illustrated in the example of FIGS. and 2 is entirely metallic, and comprises: - a radially outer tubular casing 2 having two inlet 3 and outlet 4 fluid tips which form a peripheral bulge 5 for the device 1 by respective peripheral enlargements 3a and 4a ends 3 and 4 welded to an interface 6 via a circumferential weld or solder bead, the ends 3 and 4 having axially external sections 3b and 4b and the bulge 5 defining at its center a flange 7 by welding or brazing of the end pieces 3 and 4 at the interface 6 centered on this flange 7, and a conduit structure 10 radially internal to the envelope 2 comprising: a central portion of partitioning 11 of "L" radial half-section consisting of a radial ring 12 and a radially outer circumferential peripheral flange 13 extending it by being folded at right angles and welded or brazed under the interface 6, the portion 11 io being mounted axially between the two inclined circumferential edges 7a and 7b of the flange 7, and * two end tubular portions 14 and 15 distinct from the portion 11 which are respectively integral with the outer portions 3b and 4b of the end pieces 3 and 4 in them. protruding axially outwardly for the connection of the device 1 to the line, and which terminate at their axially inner ends 14a and 15a radially to the right of the respective edges 7a and 7b of the flange 7 forming with the ring 12 two peripheral axial spaces 8a and 9a of communication with two annular chambers of resonance 20 input 8 and output 9. As illustrated in Figure 1, the ring 12 of the portion 11 delimits with the envelope 2 and with these end portions 14 and 15 the chambers 8 and 9 which have different volumes. More specifically, the ring 12 has a radially inner edge 12a of diameter 25 substantially equal to the outer diameter of the end portions 14 and 15, and this inner edge 12a is almost in contact with the end 15a of the outlet portion 15 at a peripheral axial gap near which forms the communication space 9a with the outlet chamber 9. Conversely, the ring edge 12a is remote from the end 14a of the other input portion 14 30 d an axial distance substantially equal to the axial width of the collar 7. In this embodiment of the invention, the flange 7 has a reduced axial width and axial height in comparison with those of the entire bulge 5. incorporating, for example a width equal to one fifth of that of the bulge 5 and a height equal to one third of that of the latter. It should be noted, however, that these relative dimensions are given in a nonlimiting manner, and that a device according to the invention could have its internal end portions 14 and 15 arranged differently with respect to the ring 12 of the partition portion 11. In particular, it would be possible to reverse the axial distances between the inner edge 12a of the ring 12 and the adjacent ends 14a and 15a of the end portions 14 and 15, so that the peripheral axial gap is formed between this edge. 12a and the input portion 14 instead of the output portion 15, without departing from the scope of the invention, the essential fact is that such an axial gap is formed in a manner communicating with one of the input chambers 8 or 9. The acoustic tests carried out by the Applicant have demonstrated that this arrangement of resonance chambers 8 and 9 specifically separated by the ring portion 11 without a radially axial axial portion 12 erne, provides excellent attenuation results especially at frequencies between 2000 Hz and 3000 Hz, with an acoustic attenuation obtained of at least 20 dB over this extended range. 20

Claims

1) acoustic attenuation device (1) for an intake line of an internal combustion engine, such as a turbocharged engine for a motor vehicle, this device being intended to be traversed by a gaseous fluid under pressure and comprising: - a radially outer tubular casing (2) comprising two inlet and outlet ends (3 and 4) for the fluid which comprise respectively two axially external sections (3b and 4b) extending axially inwards by two peripheral enlargements (3a and 4a) integral with one another in an annular connection interface (6) of the end pieces, and - a conduit structure (10) radially internal to the envelope and comprising: 15 * a central portion of partitioning (11) which is mounted axially between these two enlargements, delimiting with the casing and the pipe structure two annular chambers of resonance input (8) and output ( 9) of different volumes and which is integral with the envelope at said interface, and 20 * two end tubular portions (14 and 15) which are respectively integral with the external sections of the end pieces for connection of the device to said line, and each terminating axially between the corresponding enlargement and the partition portion so as to form therewith two peripheral axial spaces (8a and 9a) for communicating with the chambers, characterized in that said partitioning portion (11) is consisting of a radial ring (12) having an inner diameter substantially equal to the outer diameter of said end portions and a radially outer circumferential axial flange (13) which extends the ring by being folded at right angles under and in contact with said interface (6), this portion of partitioning having radial half-section a shape of "L". 2 9 83 919 8

2) Attenuation device (1) according to claim 1, characterized in that the inner conduit structure (10) is devoid of any portion axially extending said ring (12) except for said 5 axial flange (13).

3) attenuation device (1) according to claim 1 or 2, characterized in that said radial ring (12) has a radially inner edge (12a) which is arranged almost in contact with one of said internal portions of end (15) by providing with this portion a peripheral axial gap forming one of said communication spaces (9a) with the chambers (8 and 9).

4) attenuation device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that it is entirely metallic and consists of five separate elements respectively formed by the end pieces (3 and 4) of the envelope (2), said partition portion (11) and said end portions (14 and 15), which are welded or soldered to the end pieces, said axial flange (13) of the partition portion being welded or soldered under said interface (6) which is itself formed of a solder or solder.

5) attenuation device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that said end portions (14 and 15) communicate with the chambers (8 and 9) without any opening, such as a slot or a light.

6) attenuation device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that said widening (3a and 4a) together define a peripheral bulge (5) for the casing (2) at the center of which is formed a collar ( 7) defining said interface (6), this median collar having an axial width less than one quarter of the total axial width of this bulge.

7) Attenuation device (1) according to claim 6, characterized in that said flange (7) has two edges (7a and 7b) extending inclined and convergent with respect to the remainder of said bulge (5) and according to a radial height less than half that of the bulge.

8) Attenuation device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that said widening (3a and 4a) 10 both extend at right angles to said respective axially external portions (3b and 4b) of the end pieces ( 3 and 4).

9) Intake line of an internal combustion engine, such as a turbocharged engine for a motor vehicle, characterized in that it comprises at least one acoustic attenuation device (1) according to one of the preceding claims.

10) Use of an intake line of an internal combustion engine according to claim 9, for providing acoustic attenuation at frequencies between 2000 Hz and 3000 Hz with acoustic attenuation obtained of at least 20 dB on this beach.