Brevet FR2514412A1 — publié le 19830415

La réduction des bruits émis par les moteurs ther- miques à combustion interne exige des systèmes, et notam- ment des silencieux d'échappement, de plus en plus per- formants C'est ainsi que s'est généralisé l'emploi de silencieux incorporant des résonateurs ouverts ou non. Ces silencieux permettent en effet d'obtenir de bons ré- sultats dans l'ensemble, mais restent insuffisants dans de nombreuses circonstances, leur efficacité variant avec le régime du moteur. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en permettant de modifier le schéma acous- tique du silencieux en fonction du régime du moteur. Cette invention a en effet pour objet un disposi- tif de modulation de l'écoulement des gaz à l'intérieur d'un silencieux d'échappement comprenant, dans une enve- loppe fermée, au moins deux tubes perforés parcourus en série par le gaz d'échappement et un résonateur ouvert, qui comporte dans le résonateur un orifice muni d'un cla- pet de réglage de sa section de passage, qui est commandé par le flux de gaz d'échappement c'est-à-dire par le régime du moteur. Selon un mode de réalisation préféré, le clapet règle la section de passage d'un orifice de mise en com- munication du résonateur avec une chambre du silencieux. Le débit de gaz sortant du résonateur et pénétrant dans la chambre du silencieux est ainsi modifié automa- tiquement en fonction du flux de gaz d'échappement Il est d'autant plus important que le flux de gaz est impor- tant, c'est-à-dire que le régime du moteur est élevé. La commande du clapet peut être obtenue à partir de divers paramètres du flux de gaz d'échappement, par exemple à partir de la pression ou de la température à l'intérieur du résonateur ou à partir de la vitesse du flux de sortie du silencieux. Selon une variante de réalisation, le clapet règle un orifice de mise en communication du résonateur avec un tube d'entrée ou de prise de pression, en fonction de la vitesse de sortie du flux d'échappement. La description ci-dessous de modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés aux dessins annexés, fera d'ailleurs ressortir les avan- tages et caractéristiques de l'invention. Sur ces dessins: la fig 1 est une vue schématique partielle, en coupe longitudinale, d'un silencieux muni d'un dispositif selon l'invention; les fig 2, 3 et 4 sont des vues analogues de silencieux comportant des dispositifs de modulation selon d'autres modes de réalisation. Le silencieux représenté est du type à résonateur et comporte, par suite, une enveloppe 1 fermée à chacune de ses extrémités par une coupelle 2 et divisée par un certain nombre de coupelles intérieures 3 en un certain nombre de chambres, par exemple les chambres 4, 5 et 6 représentées Plusieurs tubes 8, 9 et 10 sont montés pa- rallèlement les uns aux autres dans l'enveloppe 1 et com- muniquent entre eux à la fois par leurs perforations et par des chambres telles que la chambre 5 dans laquelle deux d'entre eux débouchent. La chambre 6 communique elle aussi avec la chambre par l'intermédiaire d'un tube 12 de prise de pression et constitue ainsi un résonateur Un orifice 14, percé dans la cloison 3 qui sépare les chambres 6 et 5, cons- titue une sortie pour ce résonateur. Selon l'invention, un clapet souple 16 est fixé sur la cloison 3 au droit de l'orifice 14 et tend à tout moment à s'appliquer sur le bord de cet orifice, de façon à l'obturer Toutefois, lorsque la pression à l'intérieur de la chambre 6 s'accroît suffisamment pour dépasser celle qui règne à l'intérieur de la chambre 5, le clapet 16 s'ouvre progressivement Il dégage alors un passage dont la section dépend de la pression à l'intérieur du résonateur 6. Il est clair que plus le régime du moteur est éle- vé plus l'écoulement de gaz à l'intérieur des tubes 8, 9 et 10 a un débit important Par suite, la pression régnant à l'intérieur du résonateur est également élevée Par contre, dès que le régime du moteur diminue, la pression diminue également dans le résonateur, de sorte que le clapet 16 tend à se refermer. Bien entendu, le déplacement du clapet 16 et la variation de section de l'orifice 14 modifient le fonc- tionnement du résonateur et adaptent l'atténuation acous- tique obtenue au flux de gaz qui circule, c'est-à-dire au régime du moteur Par ailleurs, le ralentissement de l'écoulement provoqué par la réduction de section de l'orifice 14 ou même la fermeture de cet orifice supprime tout phénomène d'aspiration dans le tube d'entrée 8 en direction du moteur et, par suite, réduit considérable- ment le risque d'introduction de carburant dans le silen- cieux. Bien entendu, le clapet de réglage de la section de l'orifice 14 peut être commandé par un autre paramè- tre de l'écoulement de gaz d'échappement Par exemple, comme le montre la figure 2, le silencieux peut compor- ter un clapet guidé 18 porté par une tige 20 qui traverse l'orifice 14 et est solidaire d'une lamelle dilatable 22 sensible à la température régnant dans le résonateur 6. La lamelle de dilatation 22 est de préférence en appui sur la coupelle de fermeture 2 du silencieux, de sorte que lors de la dilatation elle repousse la tige 20 en di- rection de la chambre 5 et écarte le clapet 18 de l'ori- fice 14. La position du clapet guidé 18 par rapport à-la cloison 3 détermine l'aire de la section de passage du fluide à travers l'orifice 14 et dépend de la dilatation de la lamelle 22 qui dépend du régime du moteur, puisque la variation de la température du gaz dans le résonateur est proportionnelle à la variation de ce régime. Selon une autre variante de réalisation représen- tée sur la figure 3, l'orifice 14 de sortie du résonateur 6 est réglé au moyen d'un obturateur du type papillon 24 pivotant autour d'un axe 25 et commandé par l'écoulement de gaz dans le tube de sortie 10 du silencieux En effet, le papillon 24 est relié, par l'intermédiaire d'une biel- lette 26 articulée à ses deux extrémités, à une tige cou- lissante 28 fixée à la membrane 30 d'une capsule manomé- trique Un tube 32 de faible diamètre relie la capsule manométrique au tube de sortie du silencieux, de sorte que la membrane 30 est soumise à la différence entre les pressions régnant dans le résonateur et dans le tube mince 32 Or, le flux de gaz s'écoulant dans le tube de sortie crée dans le tube 32 une dépression qui est proportion- nelle au débit à l'intérieur du tube 10, de sorte que la position de la membrane 30 varie en même temps que l'écou- lement de gaz d'échappement à l'intérieur du silencieux et notamment dans le tube de sortie 10, c'est-à-dire avec le régime du moteur. De préférence, le tube 10 comporte à proximité de son extrémité de sortie un étranglement 34 constitué par une déformation locale de sa paroi ou bossage interne 35 et le tube plongeur étroit 32 débouche dans cet étrangle- ment Les gaz d'échappement sortant par le tube 10 sont ainsi accélérés par l'étranglement 34, de sorte qu'ils crêent-une dépression accrue dans le tube 32 et facili- tent l'action de la membrane 30 sur le papillon 24. Avec ce dispositif, comme avec les précédents, l'orifice 14 de sortie du résonateur a une section de passage qui varie avec le régime du moteur Le papillon 24 ouvre en effet progressivement cet orifice sous l'ac- tion de la dépression créée dans le tube 32, c'est-à-dire au fur et à mesure de l'accroissement du débit de gaz s'écoulant par le tube 10 Au contraire, lorsque le ré- gime du moteur diminue, la vitesse du flux de gaz dans le tube de sortie 20 décroissant, le papillon 24 tend à refermer l'orifice 14. Bien entendu l'orifice 14 peut être un orifice de mise en communication de la chambre du résonateur 6 avec la chambre 5, mais il peut également, selon une variante de réalisation représentée sur la figure 3, permettre la mise en communication de la chambre du résonateur 6 avec une chambre intermédiaire 36, un tube 38 étant de préfé- rence monté dans l'orifice 14 et débouchant dans la cham- bre 36 qui communique avec la chambre 5 par un orifice 40 et constitue ainsi un second résonateur ouvert. Comme dans les modes de réalisation précédents, le dispositif de modulation de l'écoulement modifie les ca- ractéristiques d'atténuation acoustique du silencieux en fonction du régime du moteur. Dans certains cas toutefois il peut être préféra- ble de modifier l'écoulement des gaz à l'entrée du réso- nateur et non à sa sortie Un orifice 42 est alors de préférence prévu dans le tube 12 de prise de pression du résonateur 6 à l'intérieur de ce dernier Un volet 44 pi- votant sur un axe 45 peut se déplacer devant le tube 12 et fermer plus ou moins complètement l'orifice 42 sous l'action d'une capsule manométrique 46 à la membrane 48 de laquelle il est relié par une tige coulissante 50 La membrane 48 est soumise à la dépression régnant dans un tube étroit 52 qui débouche dans le tube 10 de sortie des gaz d'échappement, au droit d'un étranglement 54 Comme dans le mode de réalisation précédent, l'étranglement 54 est de préférence réalisé par une déformation locale 55 de la paroi du tube 10 Quel que soit son mode de réali- sation, cet étranglement 54 provoque une accélération du flux de sortie du silencieux et, par suite, accroit la dépression dans le tube 52 et la déformation de la mem- brane 48 Sous l'effet de cette déformation, le volet 44 dégage progressivement l'orifice 42 au fur et à mesure de l'accroissement de la vitesse des gaz dans le tube 10 et, au contraire, ferme progressivement cet orifice lorsque cette vitesse décroît, c'est-à-dire que le régime du mo- teur se réduit. L'ouverture de l'orifice 42 a le même effet qu'un raccourcissement de la longueur du tube de prise de pres- sion 12 du résonateur et, par suite, modifie la fréquence du gaz à l'intérieur de ce résonateur et permet au silen- cieux d'être à chaque instant adapté au régime du moteur. 7. REVENDICATIONS 1 Dispositif de modulation de l'écoulement des gaz dans un silencieux d'échappement de moteur à combus- tion interne comprenant à l'intérieur d'une enveloppe fermée au moins deux tubes perforés parcourus en série par le gaz d'échappement et un résonateur ouvert, carac- térisé en ce qu'il comporte dans le résonateur ( 6) un orifice ( 14, 42) muni d'un clapet ( 16, 18, 24, 44) de réglage de sa section de passage qui est commandé par le flux de gaz d'échappement variant avec le régime du mo- teur. 2 Dispositif suivant la revendication 1, carac- térisé en ce qu'il comporte un clapet de réglage d'un orifice de mise en communication du résonateur ( 6) avec une chambre ( 5, 36) du silencieux. 3 Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte un clapet souple déformé et écarté de l'orifice par la pression interne du résonateur ( 6). 4 Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte un clapet guidé ( 18) solidaire d'une lamelle ( 22)dilatable sous l'action de la chaleur et montée à l'intérieur du résonateur ( 6). Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte un clapet pivotant ( 24, 44) relié à la membrane d'une capsule manométrique ( 30, 46) communiquant par un tube mince à dépression ( 32, 52) avec le tube ( 10) de sortie du silencieux. 6 Dispositif suivant la revendication 5, carac- térisé en ce que le tube mince à dépression débouche dans un étranglement ( 34, 54) du tube ( 10) de sortie du silen- cieux. 7 Dispositif suivant l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le volet pivotant est monté à l'entrée d'un tube ( 28) reliant le résonateur ( 6) à une chambre ( 36) du silencieux. 8. 8 Dispositif suivant l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le volet pivotant ( 44) est monté sur le tube ( 12) de prise de pression du résonateur ( 6) et se déplace devant un orifice ( 42) de ce tube.