Brevet FR2334819A1 — publié le 19770708

La présente invention est relative aux appareils à réaction des gaz d'échappement pour moteurs à combustion interne Les collecteurs d'échappement classiques comportent habituellement une paroi externe qui est constituée par une pièce coulée en métal en raison de sa forme compliquée. Cependant, de telles pièces coulées en métal présentent plusieurs inconvénients, Parmi ceux-ci on peut noter les défauts dans le métal coulé, les frais d'usinage et de montage, et le fait que les moitiés supérieures et inférieures doivent comporter des surfaces s'adaptant avec précision et doivent être boulonnées ensemble, ce qui nécessite l'alignement des trous de passage des boulons. Le résultat est que l'on obtient un collecteur lourd et couteux. La plupart de ces difficultés associées aux collecteurs d'échappement en métal coulé peuvent être supprimées ou réduites en substituant aux pièces coulées des pièces embouties en métal Cependant, lorsque le collecteur d'échappement doit hêtre utilisé avec un moteur à faible taux de pollution, les parties de réaction des gaz d'échappement du collecteur doivent présenter des propriétés d'isolation efficaces vis à vis de la chaleur.On a constaté que lorsque des pièces embouties en tôles d'acier étaient utilisées pour réaliser des collecteurs d'échappement, le bruit émis était trop élevé et la surface externe du collecteur atteignait une température trop élevée. n a été suggéré que ces difficultés peuvent être surmontées par l'utilisation de matières isolantes inorganiques disposées dans la paroi externe du collecteur, mais une telle construction ne réduit pas suffisamment le bruit et de plus, elle est difficile à réaliser sur la base d'une fabrication en grandes quantités. Suivant l'invention, il est prévu un appareil à réaction des gaz d'échappement pour moteur à combustion interne, comprenant une paroi externe formée d'une pièce emboutie en métal et ayant au moins trois couches, au moins l'une desdites couches étant constituée d'une feuille de tôle ayant une épaisseur différente de celle d'au moins deux des autres couches, une paroi interne espacée vers l'intérieur par rapport à ladite paroi externe, et une chambre de réaction ménagée à l'intérieur de la paroi interne afin de recevoir les gaz d'échappement provenant du moteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaî- tront au cours de la description qui va suivre, faite en se référant aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples et dans lesquels - la Fig. 1 est une vue en élévation latérale et en coupe d'un mode de réalisation de l'invention; - la Fig. 2. est une vue de détail en coupe montrant la cons traction de la paroi externe de l'appareil représenté à la Fig i - la Fig. 3 est une vue oblique de dessus de l'appareil suivant l'invention; - la Fig. 4 est une vue oblique de dessous du même appareil; - la Fig. 5 est un diagramme des températures en différents points sur la paroi externe de l'appareil, illustrant une comparaison entre une paroi externe classique en fonte et une paroi externe suivant l'invention;; - la Fig. 6 est un diagramme montrant la relation entre les volume sonore et la hauteur du son engendré en fonctionnement pour des parois externes formées d'une seule couche (courbe C), de deux couches (courbe D) et de trois couches (courbe E) ; et - la Fig. 7 est un diagramme analogue à celui de la Fig. 6 comparant les unes avec les autres des parois externes à plusieurs couches, chaque paroi externe étant constituée de trois couches de métal. En se référant au dessin, l'appareil à réaction des gaz d'échappement désigné dans son ensemble par la référence 1 comprend une paroi externe 2 et une paroi interne 3 qui est espacee vers l'intérieur par rapport à la paroi externe 2. Une chambre 4 de réaction des gaz d'échappement est délimitée par un chemisage 4a qui est espacé vers l'intérieur par rapport à la paroi interne 3. Des conduits d'échappement 5 reliés à l'extrémité avant de la paroi externe 2 peuvent être reliés à des orifices d'échappement d'un moteur à combustion interne (non représenté).Des gaz d'échappement admis par les conduits 5 pénètrent tout d'abord dans une chambre interne 6 de réaction dans laquelle ils sont déviés par un déflecteur 7 et passent ensuite à l'intérieur du chemisage 4a à travers un conduit 8 et ensuite un orifice de sortie 9 qui est relié à un tuyau d'échappement (non représenté) La totalité du trajet d'écoulement des gaz chauds à travers l'appareil est représentée par des flèches à double trait à la Fig. 1. La chambre de réaction 6 est empêchée de se refroidir trop rapidement par la présence du conduit 8 qui I'entbure, et la réaction d'oxydation des polluants est ainsi accélérée. La chambre de réaction 4 située vers l'intérieur par rapport au chemisage 4a est formée par des pièces embouties en métal mince plus particulièrement, des moitiés supérieures et inférieures sont formées séparément et ensuite fixées l'une à l'autre par exemple par soudage. La paroi interne 3 formée de tôles ayant de bonnes propriétés de résistance à la chaleur, entoure la chambre de réaction 4. La paroi interne 3 est composée de pièces embouties en métal formées séparément pour constituer une moitié supérieure 10 et une moitié inférieure 11, et sont disposées l'une sur l'autre, des rebords ou brides formés sur la périphérie de ces moitiés se rejoignant et étant rendus solidaires par soudage afin de former des joints à recouvrement. Aux emplacements nécessaires sur ladit e paroi interne 3, les parties qui sont dirigées vers les conduits 5 d'échappement et l'orifice d'échappement 9 sont ouvertes et réunies aux parois des conduits 5 et de l'orifice de sortie d'échappement 9. Un espace isolant S1 est prévu entre la paroi interne 3 et la paroi du chemisage 4a , et cet espace entoure la majeure partie de la chambre de réaction 4. L'espace S1 est partiellement relié au conduit 8 par l'intermédiaire d'ouvertures 13 et 14 de telle sorte qu'une partie des gaz d'échappement est introduite dans cet espace, comme représenté par les flèches W et Y. Une ouverture 12 est prévue à la partie supérieure de l'appareil d'échappement 1 afin de chauffer une partie d'un collecteur d'admission (non représenté) qui est fixé par rapport à la partie supérieure de l'appareil d'échappement 1, afin de chauffer ainsi les mélanges admis distribuées au moteur en vue de leur combustion dans celui-ci. La paroi externe 2 est constituée de pièces embouties en tôle formées séparément de manière à réaliser une moitié supérieure 15 et une moitié inférieure 16. La moitié supérieure 15 et la moitié inférieure 16 sont disposées de façon que des rebords ou brides formés sur leurs péri phéries maintiennent la partie fixée de la paroi interne 3 entre elles, et elles sont rendues solidaires l'une de l'autre par fixation par soudage. La paroi externe 2 et la paroi interne 3 sont rendues solidaires l'une de l'autre afin de former un espace isolant S2 entre elles. La paroi externe 2 comporte une ouverture 17 dans Sa partie inférieure, qui est dirigée vers l'orifice de sortie 9 de la chambre de réaction 4. Une plaque de fixation 18 est fixée sur la partie inférieure de la paroi externe pour titre reliée par un rebord à un tuyau d'échappement (non représenté). La paroi externe comporte également un rebord ou bride destiné à etre relié aux orifices d'échappement du moteur. Une partie 20 de la paroi externe 2 encercle l'ouverture 12. Comme représenté à la Fig. 2, la paroi externe 2 est formée de trois couches de tôle 2a , 2b et 2c . Ces tôles individuelles sont assemblées comme représenté à la Fig. 2 et sont formées à la presse pour recevoir la forme de la paroi externe 2. Cette paroi 2 en métal à plusieurs couches de tôle doit etre formée par au moins trois tôles de métal avec au moins deux épaisseurs de paroi différentes. La Fig. 5 montre les températures superficielles mesurées en des points désignés par a, b, c ..... . Sur une paroi externe réalisée en fonte (courbe A), et également en des températures mesurées aux mêmes points sur une paroi externe réalisée suivant l'invention (Fig. 2 et 3). Dans le diagramme, l'axe des X indique des points repérés a à et l'axe des Y indique des températures superficielles en degré C aux mêmes points. Comme on le constate de façon évidente à la lecture de ce diagramme, le niveau général de la température est plus faible lorsque la paroi externe est construite suivant l'invention (courbe B) que lorsque la paroi externe est réalisée en fonte (courbe A). La Fig. 6 montre comment le niveau sonore est réduit en cours de fonctionnement lorsque la paroi externe de l'appareil est constituée de couches ou épaisseurs multiples. Dans ce diagramme, l'axe des X montre la fréquence sonore en kilocycles par seconde, et l'axe des Y montre le volume en décibels. Les courbes C, D et E correspondent à des parois externes constituées respectivement par une couche, deux couches, et trois couches de tôles de métal.La courbe C correspond à une tôle unique ayant une épaisseur de 2, 3 mm, la courbe D à une paroi à plusieurs couches constituée de deux tôles ayant la meme épaisseur de 1, 5 mm chacune, et la courbe E à une paroi à plusieurs couches suivant l'invention constituée de trois tôles ayant des épaisseurs différentes de 1, 00 mm, 0,6 mm, et 0, 8 mm respectivement. I1 ressort de ces courbes que lorsque la fréquence augmente, la paroi à plusieurs couches de la courbe E ayant des parois de trois épaisseurs différentes se révèle excellente en ce qui concerne les propriétés d'isolation phonique. Le diagramme de la Fig. 7 est analogue à celui de la Fig. 6 mais compare trois parois externes à plusieurs couches, chaque paroi comportant trois couches. La courbe F correspond à une paroi constituée de trois couches ayant des épaisseurs de 1,2 mm, 1, 0 mm, et 1, Omm respectivement, deux des trois tôles ayant la meme épaisseur.La courbe G montre une paroi à plusieurs couches constituée de trois couches ayant des épaisseurs de 1, 2 mm, 0,8mu et 0, 8 mm respectivement, et la courbe H montre une paroi à plusieurs couches constituée de trois couches ayant des parois d'épaisseurs différentes, de 1 mm, 0, 6 mm et 0, 8 mm respectivement. n ressort de ce diagramme que la paroi à plusieurs couches de la courbe H comprenant trois couches ayant des épaisseurs différentes les unes des autres est la meilleure quant à l'isolation sonore, bien que l'on doive noter que les trois parois représentées à la Fig. 7 peuvent etre utilisées pour la mise en oeuvre de l'invention. Il ressort de la description ci-dessus que l'appareil à réaction des gaz d'échappement suivant l'invention, présente des propriétés améliorées d'isolation sonore et d'isolation thermique par comparaison avec un collecteur d'échappement classique dans lequel la paroi externe est formée d'une pièce en métal coulé. La fabrication de la paroi externe à plusieurs couches est réalisée d'une meilleure façon du fait que cette paroi est fabriquée en métal embouti. La fabrication et le montage sont simplifiés et l'ensemble de l'appareil est plus léger et plus simple pour son montage sur un moteur, ces deux avantages contribuant à uneamélioration des opérations de fabrication. - REVENDICATIONS 1 - Appareil à réaction des gaz d'échappement pour moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend une paroi externe formée d'une pièce emboutie en métal et comportant au moins trois couches, au moins l'une desdites couches étant constituée par une tôle de métal ayant une épaisseur différente des épaisseurs d'au moins deux des autres couches,une paroi interne disposée à l'intérieur de ladite paroi externe à une certaine distance de celle-ci et une chambre de réaction située à l'intérieur de la paroi interne pour recevoir des gaz d'échappement provenant du moteur. 2 - Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite tôle de métal est disposée entre lesdites deux autres couches. 3 - Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite paroi externe comporte seulement trois couches,ladite tôle de métal ayant une épaisseur qui est inférieure à celle des deux autres couches. 4 - Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite paroi externe est formée d'une partie supérieure et d'une partie inférieure, ces deux parties comportant des rebords ou brides correspondants reliés ensemble.