Brevet FR2251703A1 — publié le 19750613

La présente invention a pour objet un silencieux pour tuyau d'échappement de moteur à combustion interne, notamment pour des moteurs à pistons d'avions, comportant au moins un injecteur pour amener de l'air frais au courant de gaz d'échappement et pour mélanger l'air frais et les gaz d'échappement. On pense ici à l'u tilisationdèoes silencieux en liaison avec des moteurs à pistons de tous types, que les moteurs soient equipes de pistons alternatifs, rotatifs ou autres. Les exigences que doit satisfaire un silencieux efficace sont partiellement incompatibles. En effet, un silencieux idéal devrait égaliser sans accroissement de la contre-pression tous les courants alternés de gaz contenus dans le flux de gaz d'échappement Les silencieux usuels pour tuyau d'échappement fonctionnent soit par absorption, soit par résonance. Les premiers présentent l'inconvénient de s'encrasser rapidement et de faire perdre proportionnellement beaucoup d'énergie w par contre, les silencieux à résonateur, -outre que ce sont des systèmes de structure compli- quée, onéreux, lourds et encombrants-, n'amortissent les bruits d'échappement que dans une étroite bande de fréquences.Pour cette raison on essaie de résoudre le problème par des dispositions pour amortir les bruits qui constituent un compromis en ce qui concerne le maintien du rendement et ltamortissement subjectif. De tels silencieux sont équipés d'un résonateur proprement dit et en plus d'étranglements de sections transversales, de chicanes, de couches d 'absprption, etc... Il a déjà été proposé des silencieux avec un injecteur pour amener de l'air frais au courant de gaz d'échappement et pour mélanger l'air frais et les gaz d'échappement De tels silencieux peuvent réduire la contre-pression par le choix de dimensions appropriées, et ainsi améliorer le rendement. Par contre, ces silencieux à injecteurs connus ne sont pas très efficaces en ce qui concerne la réduction des bruits particulièrement genants. Le but de l'invention est de procurer un silencieux pour tuyau a a'échappement qui réduise avant tout de façon importante les bruits d'échappement provoqués par le moteur à pistons d'un avion et qui permette en meme temps une amélioration du rendement par rapport aux moteurs équipés des silencieux usuels. L'invention recherche donc un compromis plus favorable en réalisant les deux conditions de principe mentionnées. Ce but est atteint dans le nouveau silencieux conforme à avec l'invention en ce qu'un diffuseur r résonateur est monte à la suite de l'injecteur. La combinaison d'un injecteur avec un diffuseur et un résonateur, qui doit être conçu pour avoir une fréquence propre basse et filtrer les fréquences élevées subjectivement genantes, procure un système particulièrement efficace. D'une part, on obtient une diminution de la contre-pression d'échappement jus qu'à une valeur faible, négative meme dans certaines conditions, et de ce fait une augmentation de la puissance ; on peut dans ce cas constater des températures de culasse particulièrement basses qui prolongent la durée de vie du moteur. D'autre part les bruits genants (détonations, etc.) sont éliminés.Dans ce cas, le diffuseur, qui peut en principe constituer en meme temps une partie plus ou moins importante du résonateur, joue un rle essentiel, étant donné qu'il réduit la vitesse des gaz et affai blit les coups de pression. Le silencieux selon l'invention peut, par exemple, etre raccordé directement à un ou plusieurs tuyaux de gaz d'échappe ment arrivant du moteur, sans que d'autres éléments soient in tercalés. D'autre part, on peut éventuellement raccorder le nouveau silencieux à un système de silencieux déjà existant. On a constaté qu'en équipant en supplément des avions à moteur à pistons avec le nouveau silencieux, il est possible d'améliorer dans le domaine acoustique l'action du silencieux d'origine et en même temps de réduire le travail alternatif de gaz, sans accroissement genant du poids. De façon appropriée, l'injecteur est constitué par deux morceaux de tube enfilés l'un sur l'autre en ménageant entre eux un certain écartement, dont les diamètres sont choisis de façon à former une fente annulaire appropriée ouverte vers l'ex térieur dans le sens de la marche et du vol, par laquelle, lors du fonctionnement, l'air ambiant est aspiré et/ou par laquelle est comprimé le vent provenant de la marche ou du vol. Le résonateur a pour tâche principale de supprimer au moins partiellement les bruits de fréquence relativement élevés, donc de filtrer les fréquences subjectives particulièrement ge nantes. On a trouvé qu'il convenait, dans ce but, d'utiliser en liaison avec l'injecteur un résonateur à tubes dont la fréquence propre doit naturellement etre déterminée en tenant compte des conditions et des exigences particulières. On a constaté avec surprise qu'on pouvait résoudre le problème mentionné au début en combinant un injecteur et un diffuseur avec résonateur monté à la suite de l'injecteur. Ce résultat est probablement à imputer au fait que les gaz sont introduits dans le résonateur à l'état détendu et refroidi, et que la diminution de la vitesse d'écoulement des gaz dans l'injecteur a pour conséquence un amortissement efficace des basses et moyennes fréquences. Injecteur et diffuseur avec résonateur se complètent donc remarquablement. L'invention sera bien comprise dans la description détaillée ci-après d'un exemple de réalisation du silencieux pour tuyau d'échappement, faite en référence avec le dessin annexé, dans lequel la figure 1 est une vue en élévation latérale du silencieux la figure 2 est une vue de dessus du silencieux, et la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne 3-3 de la figure2. Dans le cas de l'exemple représenté sur le dessin, il s'agit d'amortir le bruit des gaz d'échappement sortant par les canalisations 1 et 2. Chacune des deux canalisations peut, par exemple, étre raccordée respectivement à quatre cylindres d'un moteur d'avion Sur les extrémités libres de ces canalisations sont enfilées les extrémités 3 et 4 de raccords de tuyaux 5 et 6 conduisant à une partie 7 d'un résonateur. Le diamètre intérieur des extrémités de canalisations 3 et 4 est légèrement supérieur au diamètre extérieur des extrémités de canalisations 1 et 2, de sorte que se trouve formée une fente annulaire ouverte vers l'extérieur dans le sens du vol, par laquelle peut pénétrer l'air ambiant se mélangeant aux gaz d'échappement. Les gaz d'échappement ainsi mélangés à l'air ambiant sont alors guidés par les raccords de tuyaux 5 et 6 vers une partie 7 s'élargissant progressivement d'un résonateur allongé à tubes1 où ils peuvent continuer à se détendre et à se refroidir. Cette partie 7 qui va en s'élargissant et qui agit comme diffuseur a de façon appropriée un angle d'ouverture qui n'est pas supérieur à 10 , de préférence de 50 au plus. Le résonateur fabriqué en tale d'acier, ne contenant normalement pas de matériaux absorbants, comporte en outre une partie de tuyau 8 de diamètre constant, dont la longueur dépend du spectre de sons superposé au courant de gaz d'é chappement et des exigences individuelles.Ce quton appelle un "redresseur", constitué par des lamelles radiales 9 fixées dans la partie du tube 8, élimine la torsion existant dans le courant de gaz d'échappement avant qu'il ne sorte dans l'atmosphère. Entre les extrémités de tuyaux 1 et 3, 2 et 4, peut exister une liaison rigide. Dans certains cas, on peut préférer, par contre, se passer de liaison mécanique directe, ou bien réaliser une liaison élastique, afin que les vibrations -mécaniques ne soient pas transmises, ou ne le soient que de façon limitée, d'une extrémité de tuyau à l'autre. L'injecteur agit, dans son principe, commele dispositif d'augmentation de poussée d'un moteur à réaction. En liaison avec un moteur à pistons, son action essentielle, comme le montrent les diagrammes de pressions pris en fonction de la course des pistons, est la réduction de la contre-pression qui, comme on le sait, diminue la puissance du moteur. En même temps, l'injecteur a également une action favorable sur le spectre de bruits des gaz d'échappement. Cette action secondaire se manifeste pleinement grâce au diffuseur monté à sa suite et comportant un résonateur ayant une fréquence propre relativement basse, qui peut être réalisé comme le corps tubulaire d'un tuyau d'orgue. Selon le type de moteur à combustion interne et les autres conditions, on équipera le silencieux selon l'invention d'un ou de plusieurs injecteurs. En outre, il est également possible de monter plus d'un résonateur à la suite d'un ou de plusieurs injecteurs, par exemple des résonateurs montés en parallèle ou en série, de construction identique ou différente. On peut également utiliser des résonateurs avec des tuyaux courbes, des chaines de réactances acoustiques, des résonateurs avec des tubes d'interférence, etc. Afin que s'établisse l'effet recherché, ces variantes de résonateurs doivent être raccordées à l'injecteur au moyen d'un diffuseur. REVENDICATIONS 1. Silencieux pour tuyau d'échappement de moteur à combustion interne, notamment demoteur à pistons pour avion, comportant au moins un injecteur pour amener de l'air frais au courant de gaz d'échappement et pour mélanger l'air frais et les gaz d'échappement, caractérisé en ce qu'un diffuseur (7) avec un résonateur (8) est monté à la suite de l'injecteur (1-4). 2. Silencieux selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'injecteur présente une fente annulaire formée par deux morceaux de tubes (1,3 et 2,4) de diamètre différent enfilés l'un sur l'autre en ménageant entre eux un certain écartement, par laquelle, lors du fonctionnement, l'air ambiant est aspiré ou comprimé. 3. Silencieux selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'à chaque fois plusieurs injecteurs associés respectivement à un des tuyaux d'échappement (1,2) arrivant du moteur, sont reliés par des canalisations (5,6) à un résonateur commun (7,8). 4. Silencieux selon l'une quelconque des revendications l à 3, caractérisé par une réalisation du résonateur (7,8) telle que sa fréquence propre est basse et que les bruits ayant des fréquences relativement hautes et subjectivement genantes sont largement éliminés. 5. Silencieux selon la revendication 4r caractérisé en ce que le résonateur est réalisé sous forme de résonateur à tubes avec au moins un tube (8). 6. Silencieux selon la revendication 5, caractérisé en ce que le tube de résonateur (8) est allongé. 7. Silencieux selon la revendication 6, caractérisé en ce que le diffuseur est réalisé sous forme d'un tube allongé- (7) dont la section transversale s'élargit peu à peu. 8. Silencieux selon la revendication 7, caractérisé en ce que la partie élargie du diffuseur (7) se raccorde directement à un tube (8) de section transversale constante Silencieux selon la revendication 7 caractérisé en ce que l'angle d'ouverture du diffuseur (7) est inférieur à 100. 10, Silencieux selon la revendicatlon 8, caractérisé en ce que l'angle d'ouverture du diffuseur (7) est inférieur à 50