FR2992683A1 - Dispositif d'attenuation du bruit genere par un ventilateur d'automobile - Google Patents

Abstract

Élément d'un circuit d'acheminement de l'air de ventilation à un module de refroidissement d'un véhicule automobile, ledit module comportant un échangeur thermique (7) et un ventilateur de mise en circulation d'un flux d'air, ledit élément comportant une paroi le long de laquelle circule ledit flux, caractérisé en ce que ladite paroi est une paroi multiperforée (10), lesdites perforations (12, 13) étant calibrées pour que l'impédance acoustique de la paroi soit apte à atténuer le bruit généré par le flux d'air au droit de ladite paroi.

Description

DISPOSITIF D'ATTÉNUATION DU BRUIT GÉNÉRÉ PAR UN VENTILATEUR D'AUTOMOBILE Le domaine de la présente invention est celui de l'automobile, et plus particulièrement celui de la circulation de l'air pour le refroidissement des équipements du moteur. Les véhicules à moteur thermique ont besoin d'évacuer les calories que génère leur fonctionnement et sont pour cela équipés d'échangeurs thermiques, notamment des radiateurs de refroidissement, qui sont traversés par de l'air extérieur et qui sont placés à l'avant du véhicule pour pouvoir bénéficier des effets d'écoulement de l'air lorsque le véhicule est en mouvement. Pour forcer la circulation de cet air à travers le ou les échangeurs, un ventilateur est placé en amont ou en aval de celui ou de ceux-ci.

L'ensemble formé par ce ou ces échangeurs et le ventilateur est couramment connu sous la dénomination de module de refroidissement. Il est connu d'utiliser différents dispositifs pour guider l'air à travers le module. En amont, on trouve parfois une ou plusieurs bouches de prélèvement d'air, l'air étant ensuite guidé par des canalisations, dites convoyeurs, pour aboutir sur la face avant du module.

On rencontre également des pièces, dénommées buses, qui forment des convergents ou divergents assurant la transition entre la section généralement carrée des échangeurs et la section de passage circulaire du ventilateur dans laquelle se trouve positionnée l'hélice. En aval du ventilateur on trouve encore, parfois, une pièce formant déflecteur, qui modifie la direction dans laquelle s'écoule le flux d'air, en fonction de la forme des pièces du véhicule qui se trouvent en arrière du module de refroidissement, en particulier du moteur. Cependant, si ces dispositifs contribuent à l'amélioration du rendement aérodynamique du système de refroidissement et permettent d'optimiser la part de la traînée du véhicule qui est imputable au refroidissement, ils ne sont généralement pas conçus en fonction de critères aéroacoustiques. Ils ne sont, notamment, pas optimisés pour limiter la production des bruits produit par les modules de refroidissement, qui ont pour origine les effets de cisaillement dans l'écoulement d'air. En particulier, le ventilateur est à l'origine d'une partie de cette production acoustique qui se manifeste, d'une part, par la création d'un bruit tonal, à la fréquence de passage des pales ou à celle de ses harmoniques, et, d'autre part, par un bruit large bande produit par les fluctuations de pression dans tout le spectre de fréquence de la turbulence.

Le bruit se propage ensuite dans toutes les directions et la part rayonnée à l'extérieur du moteur crée une gêne acoustique pour les personnes présentes dans l'environnement du véhicule, qu'il convient de réduire autant que possible.

La présente invention a donc pour but d'améliorer la situation en proposant de nouveaux dispositifs qui permettent d'atténuer le bruit généré par les équipements contribuant au refroidissement du moteur du véhicule. A cet effet, l'invention a pour objet un élément de guidage d'un flux d'air pour un circuit de ventilation d'un module de refroidissement d'un véhicule automobile, ledit élément comportant une paroi le long de laquelle circule ledit flux, caractérisé en ce que ladite paroi est une paroi multiperforée, lesdites perforations étant calibrées pour que l'impédance acoustique de la paroi soit apte à atténuer le bruit généré par le flux d'air au droit de ladite paroi. Les multi-perforations sont calibrées pour servir d'atténuateur au bruit émis par le flux qui circule le long de la paroi considérée. On arrive ainsi, en traitant tout ou partie des parois du circuit d'acheminement de l'air de ventilation à réduire les nuisances provoquées à l'extérieur du véhicule par ce flux de ventilation. Dans un premier mode de réalisation les perforations sont des perforations cylindriques.

Avantageusement les perforations sont réparties selon un quadrillage régulier sur toute la surface de ladite paroi. Dans un second mode de réalisation les perforations sont des fentes alignées selon une direction unique. Avantageusement les perforations sont alignées en quinconce, une ligne sur deux étant en décalage selon la direction unique, par rapport à la ligne qui la précède ou qui la suit. Dans un mode particulier de réalisation l'élément de guidage comprend une paroi étanche située en vis-à-vis d'une face opposée à une face de la paroi multiperforée au contact de laquelle le fluide circule. Ladite paroi étanche et ladite paroi multiperforée sont séparées par une lame d'air. L'invention porte également sur une buse de ventilateur formant un moyen de recueil et de guidage dudit flux vers une hélice, ladite buse comportant un élément de guidage tel que décrit ci-dessus. Préférentiellement ladite buse de ventilateur comporte au moins une face s'étendant transversalement à l'axe de rotation de l'hélice, ladite face étant formée de, ou recouverte par, ledit élément de guidage permettant une atténuation acoustique.

L'invention porte aussi sur un ventilateur de mise en circulation du flux d'air comprenant une hélice de génération du flux et une telle buse ainsi que sur un module de refroidissement comprenant un échangeur thermique balayé par ledit flux et un tel ventilateur.

L'invention porte également sur une bouche d'entrée pour l'air de ventilation d'un véhicule automobile comprenant un élément de guidage permettant une atténuation acoustique tel que décrit ci-dessus. L'invention porte encore sur un déflecteur du flux de ventilation d'un véhicule automobile, configuré pour être positionné en aval d'une hélice de mise en mouvement du flux, comprenant un élément de guidage permettant une atténuation acoustique tel que décrit ci-dessus. Ledit déflecteur pourra faire partie intégrante du module de refroidissement, notamment du ventilateur, encore plus particulièrement de la buse, évoqués plus haut.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés. Sur ces dessins : - la figure 1 est une vue simplifiée et schématique d'un module de refroidissement d'un bloc moteur d'un véhicule automobile ; - la figure 2 est une vue éclatée, en perspective, d'un module de refroidissement de véhicule automobile ; - les figure 3 et 4 sont des vues de face d'un dispositif de réduction du bruit pour le module de refroidissement de la figure 2, selon deux modes particuliers de réalisation de l'invention ; - la figure 5 est une vue de face, en perspective, du module de refroidissement de la figure 2, équipé d'un dispositif selon l'invention ; - les figures 6 et 7 sont des résultats de mesures du bruit occasionné par le module de la figure 5, effectuées respectivement en amont et en aval dudit module, et - la figure 8 est une vue en perspective d'un convoyeur d'air pour l'alimentation du module de la figure 2. Dans la suite de la description, on entend par "amont" et "aval" les directions associées au sens d'écoulement du flux d'air. Les termes "radial" ou "axial" se rapportent à l'axe de rotation de l'hélice.

En se référant à la figure 1, on voit un module de refroidissement 3 pour un bloc moteur 5 de véhicule automobile. Il comprend notamment une hélice 1 et un échangeur thermique 7 tel qu'un radiateur de refroidissement. L'hélice 1, représentée ici entre le radiateur de refroidissement 7 et le bloc moteur 5, peut être agencée soit en avant soit en arrière du radiateur 7. Ces éléments 1, 5 et 7 sont sensiblement alignés axialement, selon un axe A. L'hélice 1 est montée en rotation autour de l'axe A. Lorsque l'hélice 1 est entraînée en rotation, par exemple par un moteur électrique 6 (visible sur la figure 2), l'hélice 1 brasse l'air qui la traverse et l'aspire à travers le radiateur 7. Le flux d'air s'écoule selon un sens d'écoulement orienté sensiblement de l'échangeur 7 vers le bloc moteur 5. La figure 2 montre, en perspective, les divers éléments constitutifs d'un module de refroidissement. Le ventilateur, qui est ici placé en aval du radiateur 7, est montré en vue éclatée : il comprend en premier lieu un socle, ou buse 2, qui assure, en plus de sa fonction de captation de l'air et de guidage vers l'hélice 1, une fonction de support mécanique pour l'ensemble des éléments du ventilateur. La buse a une forme rectangulaire s'étendant radialement parallèlement au radiateur. Elle est placée en barrière frontale de l'air qui traverse ce dernier. Elle présente en son centre, une découpe cylindrique axiale 21 pour laisser passer l'air de ventilation. Le ventilateur comprend également une hélice 1 qui est disposée à l'intérieur de cette découpe axiale et qui tourne sous l'action du moteur électrique 6, positionné dans son moyeu central 9. Il comprend enfin des bras radiaux 4 qui viennent s'attacher à la périphérie de la découpe cylindrique 21 de la buse 2 et qui portent le moteur électrique 6 qui entraîne l'hélice. L'hélice 1 comporte une pluralité de pales 11 qui s'étendent radialement entre le moyeu 9 et la paroi interne de la découpe 21 pratiquée dans la buse 2. Elle comporte à son extrémité radiale externe une virole 8 sur laquelle sont rattachées les têtes des pales 11, de façon à réduire les risques de flottement de celles-ci. Les figures 3 et 4 montrent, dans deux variantes, des parois perforées 10, destinées à être placées sur, ou à la place, des parois des équipements le long desquelles circule l'air de ventilation. Les plaques microperforées peuvent être, soit rapportées sur l'équipement considéré, soit constituées par le matériau de l'équipement lui-même, qui a été perforé selon un procédé connu (moulage, perçage mécanique, perforation laser, perforation par jet d'eau, etc. ...). Dans le premier mode de réalisation, illustré sur la figure 3, la plaque est multi-perforée par des trous cylindriques 12 disposés régulièrement selon un quadrillage, sur la surface de la paroi traitée. Dans le second mode, illustré sur la figure 4, la paroi présente une multitude de fentes 13 qui sont alignées les unes avec les autres et décalées en quinconce d'une ligne à la suivante.

A titre d'ordre de grandeur, le diamètre des trous cylindriques 12 ou la largeur des fentes 13 se situe, par exemple, entre le dixième de millimètre et le millimètre. La figure 5 montre un ventilateur assemblé, avec une buse 2 réalisée conformément à un mode de réalisation de l'invention. Pour cela une tôle multiperforée, selon le mode de réalisation illustré sur la figure 4, a été implantée en lieu et place de la face plane de la buse 2. Cette paroi 10 est entièrement percée de fentes 13 qui sont alignées selon une direction, représentée ici comme horizontale, et qui s'étendent tout autour de la découpe dans laquelle est implantée l'hélice 1. Afin d'atténuer au maximum le bruit, la totalité de la face de la buse 2 est formée d'une tôle multiperforée, à l'exception, bien évidemment, de la découpe 21 dans laquelle est positionnée l'hélice. Ladite tôle multiperforée est ici rapportée sur des nervures s'étendant entre la périphérie de la découpe cylindrique 21 de la buse 2 et la périphérie de ladite buse 2. Bien que ce ne soit pas visible sur la figure, les fentes 13 débouchent aussi sur la face amont de cette buse, de façon à réduire, cette fois vers l'avant, la propagation du bruit du véhicule.

La figure 6 montre le résultat des mesures effectuées, à l'amont d'un ventilateur, tel que celui représenté sur la figure 5, monté sur un banc d'essais acoustique, en fonction de la vitesse de rotation des pales 11 de l'hélice 1. La courbe en pointillés représente le niveau sonore mesuré, dans l'art antérieur, avec une paroi de la buse 2 ne présentant pas de multiperforations, alors que la courbe en traits pleins représente le niveau sonore, mesuré dans les mêmes conditions, dans le cas d'une plaque multiperforée 10. On constate une réduction du bruit émis vers l'amont qui correspond, en moyenne, à un gain de 1 dBA. La figure 7 montre les résultats obtenus dans les mêmes conditions à l'aval du ventilateur, en fonction de la vitesse de rotation des pales 11. On constate que l'amélioration vers l'aval est supérieure à celle obtenue vers l'amont puisque le gain se situe, ici, aux alentours de 3 dBA. Enfin la figure 8 montre un convoyeur d'air destiné à être placé à l'avant du véhicule et qui forme une bouche d'entrée 14 pour l'air de ventilation qui sera entraîné vers le module de refroidissement 3 par la vitesse d'avancement du véhicule et/ou par l'aspiration créée par l'hélice 1 du ventilateur. Ledit convoyeur comprend ici une armature basse définissant une ouverture inférieure 30 et/ou une armature haute définissant une ouverture supérieure 31. Selon l'invention, les parois de ce convoyeur, qui sont placées au contact de l'air de ventilation, sont réalisées à l'aide de, ou revêtues de tôles 10 qui sont multiperf orées, par exemple selon l'un des schémas représenté sur les figures 3 et 4. De ce fait elles participent, elles aussi, à la réduction du niveau sonore occasionné par la circulation de l'air de ventilation.

On aménage ainsi de façon particulière les surfaces, amont et/ou aval, des convoyeurs et/ou de la buse aérodynamique pour produire un effet d'absorption acoustique et ainsi réduire le bruit rayonné. Pour cela le dispositif utilise les surfaces déjà existantes et ne nécessite pas l'ajout d'éléments supplémentaires pour assurer un confinement acoustique. Le principe de l'invention consiste de la sorte à utiliser, pour assurer le guidage aérodynamique du flux de ventilation, des plaques microperforées 10 ayant une impédance acoustique contrôlée. L'atténuation acoustique se produit grâce aux effets visqueux de l'air, qui prennent le pas sur les effets inertiels dans les zones où la couche limite est plus large que la taille des micro-perforations 12 ou 13. En variante, lorsque le ventilateur dispose d'un élément du type déflecteur positionné en aval de l'hélice 1, ce déflecteur pourra également, selon l'invention, comporter des parois multi-perforées pour ses surfaces qui assurent le guidage du flux de ventilation. Au final l'invention permet d'agir sur toutes les sources de bruit liées à la circulation de l'air le long de parois, depuis les entrées d'air 14 jusqu'au module de refroidissement 3, voire au déflecteur situé en aval, et de limiter la propagation acoustique vers la partie extérieure du véhicule. On peut remarquer que les parois multi-perforées ne sont pas rigoureusement étanches et qu'elles laissent passer à travers elles une certaine partie du débit de ventilation. Mais, du fait de la faible taille des perforations, qui est comprise entre 0,1 et 1 mm pour leur plus grande dimension, la résistance des parois au passage de l'air est élevée ; cela permet leur utilisation pour des fonctions aérodynamiques avec des pertes réduites. En outre, lorsque l'espace disponible le permet, elles peuvent, si nécessaire, être utilisées en "double peaux", c'est-à-dire qu'une deuxième surface est installée en arrière de la plaque multiperforée pour assurer l'étanchéité, alors que la plaque micro-perforée 10, qui est placée du côté de l'écoulement, présente une impédance acoustique propre à atténuer le bruit. Une installation en double peaux suppose cependant qu'un certain espace soit laissé entre les deux surfaces pour qu'un volume d'air suffisant puisse s'y loger et assurer l'amortissement acoustique recherché.

Par ailleurs, si une paroi d'un élément de guidage selon l'invention présente deux faces opposées destinées chacune à être balayées par le flux, ladite paroi pourra comprendre deux parois multiperforées en vis-à-vis, séparées par une lame d'air. En variante, elle pourra comprendre une paroi étanche, centrale, et de part et d'autre de ladite paroi étanche, une paroi mutliperforée, une lame d'air étant conservée entre ladite paroi étanche et lesdites parois multiperforées.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Élément de guidage d'un flux d'air pour un circuit de ventilation d'un module de refroidissement (3) d'un véhicule automobile, ledit élément comportant une paroi le long de laquelle circule ledit flux, caractérisé en ce que ladite paroi est une paroi multiperf orée (10), lesdites perforations (12, 13) étant calibrées pour que l'impédance acoustique de la paroi soit apte à atténuer le bruit généré par le flux d'air au droit de ladite paroi.
2. 2. Élément selon la revendication 1 dans lequel les perforations sont des perforations cylindriques (12).
3. 3. Élément selon la revendication 2 dans lequel les perforations (12) sont réparties selon un quadrillage régulier sur toute la surface de ladite paroi.
4. 4. Élément selon la revendication 1 dans lequel les perforations sont des fentes (13) alignées selon une direction unique.
5. 5. Élément selon la revendication 4 dans lequel les perforations (13) sont alignées en quinconce, une ligne sur deux étant en décalage selon la direction unique, par rapport à la ligne qui la précède ou qui la suit.
6. 6. Élément selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 comprenant une paroi étanche située en vis-à-vis d'une face opposée à une face de la paroi multiperf orée (10) au contact de laquelle le fluide circule.
7. 7. Élément selon la revendication 6 dans lequel ladite paroi étanche et ladite paroi multiperf orée sont séparées par une lame d'air.
8. 8. Buse de ventilateur formant un moyen de recueil et de guidage dudit flux vers une hélice (1), ladite buse comportant un élément de guidage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.
9. 9. Buse de ventilateur selon la revendication 8 comportant au moins une face s'étendant transversalement à l'axe de rotation de l'hélice, ladite face étant formée de, ou recouverte par, ledit élément de guidage.
10. 10. Bouche d'entrée (14) pour l'air de ventilation d'un véhicule automobile comprenant un élément de guidage selon l'une des revendications 1 à 7.
11. 11. Déflecteur du flux de ventilation d'un véhicule automobile, configuré pour être positionné en aval d'une hélice (1) de mise en mouvement du flux, comprenant un élément de guidage selon l'une des revendications 1 à 7.
12. 12. Module de refroidissement d'un véhicule comprenant un ventilateur pourvu d'une buse selon l'une des revendications 8 ou 9 et/ou d'un déflecteur selon la revendication 11.