FR3026433A1 - Volume acoustique pour une ligne d'echappement d'un vehicule automobile - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un volume acoustique (2 comportant une chambre close (3) et un col de liaison (4), la chambre close (3) pouvant s'ouvrir à une conduite d'échappement (5) seulement par le col de liaison (4), le volume (5) étant réalisé en tout ou partie en au moins un matériau composite.

Description

VOLUME ACOUSTIQUE POUR UNE LIGNE D'ECHAPPEMENT D'UN VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un volume acoustique pour une ligne 5 d'échappement ainsi qu'une ligne d'échappement d'un véhicule automobile comprenant un tel volume acoustique. L'invention concerne aussi un procédé d'agencement du volume acoustique au niveau de la ligne d'échappement. 10 L'invention concerne également un véhicule automobile comprenant une telle ligne d'échappement. Il est connu que les véhicules automobiles à moteur thermique 15 occasionnent, du fait du fonctionnement du moteur, des nuisances sonores. Les moteurs sont, à cet effet, équipés de lignes d'échappement comportant des silencieux d'échappement traversés par les gaz d'échappement, ainsi que des volumes acoustiques, autrement appelés résonateurs de Helmholtz, constitués d'une chambre close piquée sur la 20 conduite d'échappement dans laquelle circulent les gaz par l'intermédiaire d'un col de liaison de section réduite par lequel la chambre close du résonateur s'ouvre dans la conduite d'échappement. Ce volume acoustique constitue un filtre acoustique qui est accordé sur une fréquence particulière donnée par ses dimensions. 25 Cependant un des inconvénients majeur de tels volumes acoustiques, est qu'ils sont réalisés de manière classique dans des matériaux métalliques tels que de l'acier inoxydable qui contribuent ainsi à alourdir la masse de la ligne d'échappement et donc celle du véhicule, engendrant notamment 30 une surconsommation énergétique par le véhicule.
La présente invention vise à pallier ces inconvénients liés à l'utilisation des volumes acoustiques pour ligne d'échappement de l'art antérieur. Dans ce dessein, l'invention concerne un volume acoustique comportant 5 une chambre close et un col de liaison, la chambre close pouvant s'ouvrir à une conduite d'échappement seulement par le col de liaison, le volume étant réalisé en tout ou partie en au moins un matériau composite. Dans d'autres modes de réalisation : 10 - le col de liaison comprend une paroi latérale formant au moins une ondulation dans tout ou partie de cette paroi latérale ; - le volume est une pièce monobloc, et - le volume est un résonateur de Helmholtz. 15 L'invention concerne aussi une ligne d'échappement d'un véhicule automobile comportant une conduite d'échappement qui est susceptible d'être raccordée à au moins un volume acoustique. Dans d'autres modes de réalisation : 20 - la conduite d'échappement est raccordée audit au moins un volume acoustique à partir du col de liaison ; - le col de liaison dudit au moins un volume acoustique et la conduite d'échappement forment un angle a qui est aigu lorsqu'ils sont raccordés l'un à l'autre ; 25 - le col de liaison dudit au moins un volume acoustique et la conduite d'échappement sont raccordés à partir d'un piquage réalisé sur l'un ou l'autre d'entre eux ; - le col de liaison dudit au moins un volume acoustique et la conduite d'échappement sont raccordés à partir d'un élément de liaison, et 30 - le volume acoustique est raccordé à la conduite d'échappement à proximité d'une bouche dudit conduit, notamment en étant situé entre environ 10 à 90 cm de la bouche de la conduite, et de préférence à 50 cm. L'invention concerne aussi un procédé d'agencement d'un volume acoustique sur une ligne d'échappement, comprenant une étape de raccordement du volume acoustique au niveau d'une conduite d'échappement de sorte qu'un col de liaison du volume acoustique forme un angle a qui est aigu avec ladite conduite. 113 L'invention concerne également un véhicule comprenant une telle ligne d'échappement. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description d'un mode de réalisation préféré qui va suivre, 15 en référence aux figures, réalisé à titre d'exemple indicatif et non limitatif : la figure 1 représente une vue schématique d'une ligne d'échappement comprenant un volume acoustique selon le mode de réalisation de l'invention ; les figure 2A à 2D représentent différentes variantes de 20 raccordement du volume acoustique au niveau de la ligne d'échappement selon le mode de réalisation de l'invention ; la figure 3 représente un élément de liaison du volume acoustique avec la ligne d'échappement selon le mode de réalisation de l'invention ; 25 la figure 4 représente une variante de raccordement du volume acoustique dont un col de liaison est pourvu d'au moins une ondulation, avec la ligne d'échappement selon le mode de réalisation de l'invention ; la figure 5 est une vue à plus grande échelle de la partie A de la 30 figure 4 relative au col de liaison du volume acoustique selon le mode de réalisation de l'invention, et - la figure 6 est un logigramme relatif à un procédé d'agencement du volume acoustique au niveau de la ligne d'échappement selon le mode de réalisation de l'invention.
Dans le contexte de la présente description, les termes : - « transversal », s'entend d'une direction qui est perpendiculaire au sens de circulation des gaz d'échappement dans la ligne d'échappement, et - « latéral » caractérise par exemple un élément disposé près de l'un des côtés, droit ou gauche, de la ligne d'échappement. Sur la figure 1 est représentée schématiquement une ligne d'échappement 1 d'un véhicule automobile. Cette ligne d'échappement 1 comprend une conduite 5 d'échappement, autrement appelée veine principale de la ligne d'échappement 1, qui est reliée à la sortie d'un moteur 7 et suivant la longueur duquel est prévu de manière non exhaustive et non limitative un silencieux 6 traversé de part et d'autre par les gaz d'échappement et un volume acoustique 2 qui n'est pas traversé par les gaz d'échappement.
On notera que les flèches figurant sur chacune des figures 1, 2A à 2D et 4 précisent les sens de circulation des gaz d'échappement dans la ligne d'échappement 1.
Ce volume acoustique 2 peut être agencé au niveau de n'importe qu'elle partie de la conduite 5 d'échappement, mais il est de préférence compris dans le présent mode de réalisation, entre le silencieux 6 et un bouche 10 de la conduite 5 d'échappement, autrement appelée canule, correspondant à l'orifice terminal de la ligne d'échappement 1. En particulier, le volume acoustique 2 peut être situé entre environ 10 à 90 cm de la bouche de la conduite 5, et de préférence à 50 cm.
La ligne d'échappement 1 peut comprendre plusieurs volumes acoustiques 2 agencés sur toute la longueur de la conduite 5 d'échappement.
Le volume acoustique 2 peut être fixé de manière rigide à une caisse du véhicule de sorte qu'il est porté par cette caisse. Sur la figure 1, ce volume acoustique 2, autrement appelé résonateur de Helmholtz, peut être une pièce monobloc qui comporte une chambre close 3 formée, par exemple, d'un caisson ainsi que d'un col de liaison 4, tous les deux étant réalisés en matériau composite. Ce matériau composite peut être formé d'au moins un composant. Ce composant peut être par exemple du plastique de type PP ou encore PA.
Cette chambre close 3 s'ouvre seulement par l'unique col de liaison 4 à la conduite 5 d'échappement. La chambre 3 présente, par exemple, une paroi latérale obturée d'un côté par un fond plein et de l'autre côté par une paroi pleine au travers de laquelle débouche le col 4. Le col 4 est formé d'une conduite de section très inférieure à celle de la chambre 3 et de longueur prédéterminée. Ce col de liaison 4 peut être rigide ou souple selon le matériau composite utilisé. On notera que la chambre 3 peut être réalisée en un matériau composite qui est différent de celui qui constitue le col de liaison 4.
Le col de liaison 4 peut dans une variante illustrée sur les figures 4 et 5 comprendre une paroi latérale 13 comportant au moins une ondulation 14 et présentant une faible épaisseur. Par faible épaisseur, on entend généralement une épaisseur comprise entre environ 0,05 et 0,45 mm, et qui est de préférence de 0,2 mm.30 Dans cette variante, chaque ondulation 14 formée dans la paroi latérale 13 contribue à augmenter la surface d'échange du col 4 avec l'air ambiant et permet ainsi de réduire la caractéristique relative à la conduction thermique du col 4.
En comprenant au moins une ondulation 14 au niveau de la paroi latérale 13, le col 4 est également apte à réaliser une fonction de découplage de vibrations résultant du débattement de la ligne d'échappement 1. On notera que le nombre d'ondulations 14 qui est présent sur la paroi latérale 13 du col 4 peut être défini en fonction du débattement de la ligne d'échappement 1. En effet plus le débattement est important plus le nombre d'ondulations 14 est grand et plus le col 4 est alors souple et/ou flexible. Lorsque la paroi latérale 13 comprend au moins une ondulation 14, l'écart de température entre la sortie de la chambre et la sortie du col 15 est compris entre 70 et 90°C et est de préférence cb 80°C. Lorsque le volume acoustique 2 comprend la variante du col 4 illustrée sur les figures 4 et 5, le col 4 peut être une pièce rapportée dans ce volume acoustique 2 qui est fixée à la chambre 3 par une liaison 20 biconique. Dans cette configuration la chambre 3 est alors en matériau composite et le col 4 peut être en matériau métallique. Sur les figures 2A à 2D et 4, le volume acoustique 2 est raccordé à la conduite 5 d'échappement de sorte à former un angle a aigu qui est 25 compris entre environ 0 et 70 degrés, et qui est de préférence de 30 degrés. En formant un tel angle a, le volume acoustique 2 permet de réduire les bruits générés par la ligne d'échappement 1 qui sont essentiellement de 30 deux types. Le premier type est un bruit harmonique propagé par le moteur. Le deuxième type de bruit est un bruit de jet, directement généré par la rupture d'impédance causée par la canule positionnée en bout de ligne d'échappement 1, ou par un décollement de l'écoulement qui devient alors turbulent. On parle ici de bruit de souffle ou de bruit de jet. Les turbulences créées par l'écoulement génèrent des bruits de moyennes et hautes fréquences, qui peuvent devenir importants à hauts régimes. L'équilibre entre le bruit de souffle et le bruit harmonique définit le typage sonore d'une ligne d'échappement 1 donnée. Ainsi un tel raccordement 10 entre le volume acoustique 2 et la conduite 5 d'échappement permet de contrôler cet équilibre entre les deux types de bruits. De plus, le raccordement entre le volume acoustique 2 et la conduite 5 d'échappement en formant un tel angle a, contribue également à réduire 15 la température du volume acoustique 2 en réduisant la recirculation des gaz d'échappement dans ce volume 2. On notera que plus, l'angle a a une valeur qui tend vers 0 plus la recirculation des gaz est réduite. Cette réduction de la recirculation des gaz d'échappement est de l'ordre de 90 à 99%. 20 Sur les figures 2A à 2D et 4, différentes variantes de raccordement entre le volume acoustique 2 et la conduite 5 d'échappement sont illustrées. Ces variantes de raccordement sont dans le présent mode de réalisation effectuées entre le silencieux 6 et la bouche 10 de la ligne d'échappement 25 1. Plus précisément, dans des première, deuxième et troisième variantes illustrées respectivement sur les figures 2A, 2C et 4, le raccordement est réalisé par insertion de la conduite 5 d'échappement (ou du col 4 de 30 liaison) dans le col 4 de liaison (ou la conduite 5 d'échappement). Cette insertion peut être effectuée par un piquage ménagé sur la conduite 5 ou le col 4 de liaison. Une liaison mécanique entre le col 4 de liaison et la conduite 5 est ensuite réalisée par soudage, collage, vissage ou encore rivetage.
Dans des quatrième et cinquième variantes illustrées sur les figures 2B et 2D, le raccordement entre le volume acoustique 2 et la conduite 5 d'échappement, est effectué à partir d'un élément de liaison 9, autrement appelé culotte.
Dans la première variante de raccordement entre le volume acoustique 2 et la conduite 5 d'échappement représentée sur la figure 2A, le col 4 de liaison est inséré dans la conduite 5. Dans cette configuration, le col 4 de liaison a un diamètre D1 qui est sensiblement inférieur à un diamètre D2 d'une première partie 8a de la conduite 5 située avant la zone de raccordement. Ce diamètre D2 de la première partie 8a de la conduite 5 est sensiblement similaire à un diamètre D3 d'une deuxième partie 8b de la conduite 5 située après la zone de raccordement. Dans la deuxième variante de raccordement entre le volume acoustique 2 et la conduite 5 d'échappement représentée sur la figure 2C, la conduite 5 est insérée dans le col 4 de liaison. Dans cette configuration, la conduite 5 a un diamètre D2 qui est sensiblement inférieur au diamètre D1 du col 4 de liaison. Ce diamètre D1 du col de liaison 4 est sensiblement similaire au diamètre D3 d'une partie 15 du col 4 située après la zone de raccordement et qui sert également de continuité de ligne d'échappement La troisième variante de raccordement illustrée sur la figure 4 est sensiblement similaire à la deuxième variante. Dans cette variante, le col 30 4 de liaison comprend sur tout ou partie de sa paroi latérale 13 au moins une ondulation 14. La conduite 5 d'échappement est insérée au niveau d'une partie de la paroi latérale 13 du col 4 de liaison qui est dépourvue d'ondulation14. Dans les quatrième et cinquième variantes illustrées sur les figures 2B et 5 2D, le raccordement est réalisée entre le volume acoustique 2 et la conduite 5 d'échappement à partir de l'élément de liaison 9. Plus précisément, l'élément de liaison 9 est apte à réaliser le raccordement entre les première et deuxième parties 8a, 8b de la conduite 5 d'échappement et le col 4 de liaison du volume acoustique 2. On notera 10 que la deuxième partie 8b comprend une extrémité qui comporte la bouche 10 de la conduite 5 d'échappement. Dans ces deux variantes, la première partie 8a de la conduite 5 a un diamètre D2 qui est sensiblement inférieur au diamètre D1 du col 4 de 15 liaison. Ce diamètre D2 de la première partie 8a de la conduite 5 est sensiblement similaire au diamètre D3 de la deuxième partie 8b du col 4 située après la zone de raccordement. On notera que le raccordement lorsqu'il est réalisé à partir de l'élément de liaison 9 peut être effectué entre la conduite 5 et le col 4 de liaison présentant des diamètres D2 et 20 D1 qui peuvent être chacun supérieur, inférieur ou égal l'un par rapport à l'autre. Cet élément de liaison 9 permet d'assurer une compatibilité optimale du col 4 de liaison du volume acoustique 2 avec toutes les gammes de ligne d'échappement 1 dans le cadre d'un raccordement. 25 Cet élément de liaison 9 comprend une entrée 12a et une sortie 12b. L'entrée 12a de cet élément de liaison 9 comprend deux logements 11a, llb présentant des sections transversales ayant des formes complémentaires à celles des sections transversales du col de liaison 4 et de la première partie 8a de la conduite 5 d'échappement. La sortie 12b 30 comprend un logement (non représenté) qui présente également une section transversale ayant une forme complémentaire à celle de la deuxième partie 8b. Dans le présent mode de réalisation la forme des sections transversales de ces logements 11a, 11 b des entrée 12a et sortie 12b de l'élément de liaison 9 est sensiblement circulaire.
Les sections transversales des logements 11a, llb formés au niveau de l'entrée 12a de l'élément de liaison 9 sont traversés en leur centre respectivement par des axes B1 et B2 visibles sur les figures 2B et 2D. Ces axes B1 et B2 sont susceptibles de former l'angle a. On remarquera qu'à la figure 2D, ces axes B1 et B2 sont parallèles et que l'angle a qui est formé est sensiblement nul. Un tel élément de liaison 9 peut être réalisé en matériau métallique. Un aspect de l'invention concerne également un procédé d'agencement 15 du volume acoustique 2 sur une ligne d'échappement 1, visible sur la figure 6. Ce procédé comprend une étape de raccordement 16 du volume acoustique 2 au niveau d'une conduite 5 d'échappement de sorte que le 20 col 4 de liaison du volume 2 forme l'angle a avec la conduite 5. L'étape de raccordement 16 comprend les sous-étapes suivantes : - piquage 17: - du conduit 5 d'échappement, ou 25 - du col de liaison 4; - insertion 18 : - du col de liaison 4 dans la conduite 5 d'échappement ou - de la conduite 5 d'échappement dans le col 4 de liaison.
30 L'étape de raccordement 16 peut comprendre de manière alternative une sous-étape d'utilisation 19 d'un élément de liaison 9 apte à recevoir : - en entrée 12a dans des logements 11a, 11 b la conduite 5 et en particulier la première partie 8a de cette conduite 5 et le col 4 de liaison, et - en sortie 12b la deuxième partie 8b de la conduite 5. Le procédé comprend ensuite une étape de fixation 20 du col 4 de liaison et de la conduite 5 d'échappement dans le cadre de ce raccordement, par la réalisation d'une liaison mécanique effectuée par soudage, collage, vissage ou encore rivetage. La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui a été explicitement décrit, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après. 10 15

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS1. Volume acoustique (2) pour une ligne d'échappement (1) de véhicule comportant une chambre close (3) et un col de liaison (4), la chambre close (3) pouvant s'ouvrir à une conduite d'échappement (5) seulement par le col de liaison (4), caractérisé en ce qu'il est réalisé en tout ou partie en au moins un matériau composite.
  2. 2. Volume (2) selon la revendication précédente, caractérisé 10 en ce que le col de liaison (4) comprend une paroi latérale (13) formant au moins une ondulation (14) dans tout ou partie de cette paroi latérale (13).
  3. 3. Volume (2) selon l'une quelconque des revendications 15 précédentes, caractérisé en ce qu'il est une pièce monobloc.
  4. 4. Volume (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est un résonateur de Helmholtz. 20
  5. 5. Ligne d'échappement (1) d'un véhicule automobile comportant une conduite d'échappement (5) qui est raccordée à au moins mn volume acoustique (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 25
  6. 6. Ligne d'échappement (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la conduite d'échappement (5) est raccordée audit au moins un volume acoustique (2) à partir du col de liaison (4).
  7. 7. Ligne d'échappement (1) selon l'une quelconque des 30 revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le col de liaison (4) dudit au moins un volume acoustique (2) et la conduite d'échappement (5)forment un angle a qui est aigu lorsqu'ils sont raccordés l'un à l'autre.
  8. 8. Ligne d'échappement (1) selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le col de liaison (4) dudit au 5 moins un volume acoustique (2) et la conduite d'échappement (5) sont raccordés à partir d'un piquage réalisé sur l'un ou l'autre d'entre eux.
  9. 9. Ligne d'échappement (1) selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le col de liaison (4) dudit au 10 moins un volume acoustique (2) et la conduite d'échappement (5) sont raccordés à partir d'un élément de liaison (9).
  10. 10.Ligne d'échappement (1) selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que le volume acoustique (2) est 15 raccordé à la conduite (5) d'échappement à proximité d'une bouche (10) dudit conduit (5), notamment en étant situé entre environ 10 à 90 cm de la bouche (10) de la conduite (5), et de préférence à 50 cm.
  11. 11. Procédé d'agencement d'un volume acoustique (2) selon 20 l'une quelconque des revendications 1 à 4, sur une ligne d'échappement (1) selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de raccordement (17) du volume acoustique (2) au niveau d'une conduite (5) d'échappement de sorte qu'un col (4) de liaison du volume acoustique (2) forme un angle a qui est aigu avec 25 ladite conduite (5).
  12. 12.Véhicule comprenant une ligne d'échappement (1) selon l'une quelconque des revendications 5 à 10.
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