Brevet FR2489881A1 — publié le 19820312

Le domaine concerné par cette invention est celui des silencieux d'échappement destinés à équiper les moteurs à combustion interne. On sait que les spectres de bruit d'échappe- ment de ces moteurs se caractérisent notamment par la prépondérance des composantes graves par rapport aux au- tres (moyennes et aiguës). Les exigences d'insonorisation devenant de plus en plus sévères, l'adoption de résona- teurs incorporés aux silencieux s'est généralisée dans Io les cas difficiles, sachant que seul le principe du résonateur basse fréquence (BF)(résonateur de Helmholtz à. col ou résonateur quart d'onde) est susceptible de fai- re face au problème de l'atténuation des graves, qu'il s'agisse d'empêcher ces composantes graves de contribuer I5 au niveau de bruit intérieur du véhicule ou de réduire le niveau sonore du bruit de bouche (bruit extérieur). Il est donc devenu courant d'associer, dans un même silencieux, plusieurs principes acoustiques d'at- ténuation: réflexion, interférence, absorption afin de couvrir au mieux la plage des fréquences du spectre en fonction de l'importance relative des différentes compo- santes. Tout silencieux moderne destiné à atténuer les composantes correspondant à une bande de fréquences s'étendant des aiguës aux graves en passant par les moyen- nes, comporte ainsi plusieurs étages d'atténuation. C'est ainsi que la Fig. 1 annexée représente un silencieux connu comprenant une enveloppe E séparée par une cloison transversale C en deux parties: une pre- mière, située à gauche sur le dessin, dans laquelle sont disposés les moyens remplissant les fonctions de réflexion et d'interférence, et une deuxième située à droite, qui constitue le résonateur de Helmholtz. Cette disposition connue présente l'inconvénient de raccourcir, pour une longueur totale de silencieux donnée, la longueur de l"étage à. réflexion et à interférence de la longueur de L'étage résonateur. Or, il se trouve que l'atténuation des composantes de fréquences moyennes dont l'énergie se situe à mi-chemin entre celles des graves et des ai- gués, obtenue dans l'étage à réflexion et à interférence, est d'autant plus efficace que la longueur de cet étage est plus importante. En effet, l'étage en question se compose d'au moins deux tuyaux perforés franchissantune capacité et dont la disposition permet de superposer deux principes d'atténuation: la réflexion et l'interférence. _ La réflexion est obtenue par les jeux de perforations dont les tubes sont munis, chacune des ou- vertures étant associée à la fraction correspondante de la capacité et constituant avec celle-ci un résonateur de Helmholtz élémentaire. Pour des raisons de perte de charge globale d'une part et d'efficacité acoustique d'autre part, on retient habituellement une somme d'ou- vertures par tube de l'ordre de la section débitante de celui-ci. Ainsi, pour une perforation donnée, la fréquen- ce de coupure est d'autant plus basse que la capacité traversée est plus importante, d'o l'intérêt, pour une section de silencieux donnée, d'une longueur maximale. - L'interférence est obtenue par les différen- ces de marche réalisées. La-bande de fréquence intéressée - par ce.type d'atténuation est.d'autant plus large que l'éventail des différences de marche obtenu est plus important. Compte tenu des ordres de grandeur mis en Qeuvre (spectre et dimension du silencieux), les compo- santes moyenne fréquence (MF) sont d'autant mieux atté- nuées que la longueur caractéristique est plus impor- tante. Le but de cette invention est en conséquence de réaliser un silencieux du type comprenrant7ur-étage à réflexion et interférence et au moins un résonateur de Helmholtz, qui,à encombrement total égal, offre des carac- téristiques d'atténuation améliorées.' A cet effet, elle a pour objet un silencieux d'échappement pour moteur à combustion interne, compre- nant une enveloppe formée d'une paroi latérale et de deux parois d'extrémité délimitant au moins un premier étage d'atténuation à réflexion et/ou interférence et au moins un deuxième étage constituant un résonateur de Helmholtz, formé par une enceinte et un col constituant une prise de Io pression communiquant avec le premier étage, caractérisé en ce que la prise de pression du deuxième étage s'effec- tue à partir d'une paroi d'extrémité de l'enveloppe au moyen d'un col situé au moins en partie à l'extérieur de l'enveloppe et l'enceinte du résonateur est disposée à I5 l'intérieur du premier étage. L'invention va être décrite plus en détail ci-dessous en se. référant au dessin annexé; sur lequel: la-Fig. 1 représente comme on l'a déjà indi- qué ci-dessus une vue en coupe développée d'un silencieux d'échappement constituant l'art antérieur; la Fig. 2 est une vue analogue d'un silen- cieux perfectionné selon l'invention; la Fig. 3 est une vue également en coupe développée d'une variante; et les Fig. 4 et 5 sont deux vues de détail à plus grande échelle d'une partie du silencieux de la Fig. 3. On ne décrira pas en détail le silencieux de l'art antérieur représenté à la Fig. 1 qui servira cependant de référence lors de l'énoncé des avantages qu'offre l'invention. Cette dernière, dont une première variante est représentée à la Fig. 2-, porte sur un silencieux comprenant une enveloppe 1 fermée à ses deux extrémités par deux parois 2 et 3. Par ailleurs, cette enveloppe est séparée par trois cloisons 4, 5 et 6 en quatre chambres- portant respectivement les références 7, 8, Ni et 10.Il est complété par trois tubes ou tuyaux, un tube d'entrée 11, un tube intermédiaire 12 et un tube de sortie 13 qui sont'munis, de façon classique, d'orifices ou d'ouvertu- res tels que désignés par exemple par les références 14, 15 et 16. Les orifices 14 constituent avec un tronçon de tube extérieur 17 un résonateur haute fréquence, l'en- semble des trois tubes 11, 12, 13, avec leurs orifices et les volumes qui les entourent constituant par ailleurs un étage d'atténuation à. réflexion et interférence. Suivant l'invention, la chambre 9 qui est traversée par les tubes 11, 12 et 13 constitue un résona- teur basse fréquence ou résonateur de Helmholtz, dont la prise de pression se trouve dans la paroi d'extrémité 3, dans l'alignement axial du tube d'entrée 11. Le col 19 du résonateur basse fréquence s'étend à partir de cette prise de pression, et comporte une partie incurvée 19a située à l'extérieur de l'enveloppe, et une partie recti- ligne 19b qui pénètre à nouveau à l'intérieur de cette enveloppe et débouche dans la chambre 9 à une relativement faible distance de la cloison 5. Si l'on compare cette disposition à celle de la Fig. 1, qui représente un silen- cieux de dimensions identiques (la différence apparente de diamètre entre les Fig. 1 et 2 ne résulte que du déve- loppement de la section), on peut faire ressortir en faveur de l'invention les avantages suivants: - en ce qui concerne l'atténuation par inter- férence, l'agencement suivant l'invention permet d'utili- ser toute la longueur du silencieux qui, dans l'art antérieur est écourté de la longueur du volume du résona- teur basse fréquence. Ceci résulte de la disposition de la prise de pression et du col de ce résonateur et au fait que la chambre 9 qui est utilisée comme capacité du réso- nateur basse fréquence est située dans l'étage de réfle- xion et d'interférence et est traversée par les tubes qui font partie de cet étage. - en ce qui concerne l'atténuation par ré- flexion, l'agencement suivant l'invention permet de bénéficier, pour une même fréquence de coupure du réso- nateur basse fréquence, d'une capacité accrue par rapport à la disposition connue. Io - en ce qui concerne le résonateur basse fréquence lui-même, l'agencement suivant l'invention per- met d'accroître notablement la longueur du col sans pour autant raccourcir la longueur caractéristique de l'étage de réflexion et d'interférence, et d'abaisser la fréquen- I5 ce de coupure, pour un volume égal de la capacité. Par ailleurs, à fréquence de coupure et section de la capaci- té égales, le volume nécessaire de la capacité peut être réduit. Ces avantages sont par conséquent substan- tiels, si l'onoDnsidère qu'ils sont obtenus sans modifi- cation de l'encombrement du silencieux et sans augmenta- tion de son coût. La variante de réalisation représentée à la Fig. 3 illustre le fait que l'application de l'invention -peut être mise en oeuvre dans des silencieux de diverses constructions. Dans cette variante,.le silencieux comporte une enveloppe 31, deux parois d'extrémité 32,33 et des cloisons intermédiaires 34,35,36,37,38, délimitant des chambres 39,40,41,42,43,44. Trois tubes sont égale- ment prévus, un tube d'entrée 45, une tube intermédiaire 46 et un tube de sortie 47. Le résonateur basse fréquence est ici constitué par la chambre 42 et par un col 48 s'é- tendant à partir de la paroi d'extrémité 33 et consti- tuant une prise de pression disposée dans l'alignement du tube d'entrée 45. Par ailleurs, les différents moyens prévus dans l'étage de réflexion et d'interférence sont les suivants, en considérant l'ordre de passage des gaz: une sourdine 49 constituant un résonateur très haute fréquence contribuant à la suppression du bruit de coupure; - un étage à réflexion et à interférence, haute fréquence et moyenne fréquence constitué par des orifices à persiennes 50 prévus sur les tubes 45 et 46. IO Un exemple de ces persiennes est représenté plus en détail -aux Fig. 4 et 5; - un second étage à réflexion et interféren- ce 51; - une perforation spéciale dite de référen- I5 ce, 52; - un étage de sortie haute fréquence 53, à *réflexion ou à absorption. Bien entendu, les mêmes avantages sont obte- nus que dans l'exemple précédent et il est bien clair que l'invention peut s'appliquer à des silencieux de structu- re et de construction différentes de celles qui ont été représentées. - REVENDICATIONS - 1.- Silencieux d'échappement pour moteur à combustion interne, comprenant une enveloppe formée d'une paroi latérale (1; 31) et de deux parois d'extrémité (2,3; 32,33) délimitant au moins un premier étage d'atté- nuation à réflexion et/ou interférence et au moins-un deuxième étage constituant un résonateur de HelmholtZ, formé par une enceinte et un col constituant une prise de pression communiquant avec le premier étage, caracté- risé en ce que la prise de pression du deuxième étage IO s'effectue à partir d'une paroi d'extrémité (3; 33) de l'enveloppe au moyen d'un col (19;48) situé au moins en partie à l'extérieur de l'enveloppe, et l'enceinte (9;42) du résonateur est disposée à l'intérieur du premier étage. 2.- Silencieux suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la prise de pression du résonateur est située dans la paroi d'extrémité (3; 33) de l'enve- loppe opposée à l'entrée de gaz et dans l'alignement d'un tube d'entrée (11; 45).