Brevet FR2536792A1 — publié le 19840601

La présente invention a pour objet un circuit d'admission d'air ou de mélange gazeux pour les moteurs a combustion interne, notamment pour véhicule automobile. Ces moteurs comprennent généralement plusieurs chambres de combustion munies chacune d'un orifice d'admission périodiquement obturé par une soupape Ces circuits comportent principalement un conduit reliant une embouchure d'entrée à un collecteur d'admission muni de plusieurs bras, conduisant respectivement une partie de la masse gazeuse-vers ledit orifice de chacune des chambres de combustion. Chaque soupape se fermant et s'ouvrant une fois par cycle de fonctionnement du moteur, donc une fois tous les deux tours du moteur s'il s'agit d'un cycle à quatre temps, l'air ourle mélange gazeux passant par le circuit d'admission est soumis à des variations de pression et de vitesse suivantes pulsations dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse du moteur. Les ondes de pression presentent-un minimum d'amplitude (noeud) à ltembou- chure et un maximum (ventre) au droit de chaque soupape, et inversement pour les ondes de vitesse. Pour certaines vitesses de rotation du moteur, la fréquence de ces pulsations est telle que le quart de ces longueurs d'onde est un sous-multiple impair de la longueur développée du circuit.On dit qu'il y a "accord" entre ces longueurs, car il s'ensuitpar résonance une-amplification de l'amplitude des pulsations, ce qui se traduit par l'émission d'un bruit relativement important. Lo-rsque le mo-teur équipe un véhicule automobile, ce bruit "d'admission" nuit au confort de ses occupants. Pour atténuer ce bruit, on a habituellement recours à un silencieux d'admission, généralement combiné à un filtre à air disposé sur le circuit à proximité de l'em bouchure. Mais un tel silencieux est relativement coûteux et occupe un volume non négligeable, ce qui peut être gênant dans le cas d'un véhicule automobile. L'invention a pour but d'atténuer le bruit d'admission qui se produit à certaines vitesses de rotation du moteur, avec des moyens simples et peu encombrants Conformément à l'invention, le circuit d'admission comporte un obstacle constituant un étranglement pour llé- coulement gazeux dans le conduit et disposé à -proximité d'un ventre d'une onde de vitesse à laquelle est soumise la masse gazeuse passant par le circuit, quand le moteur tourne à une vitesse telle que la longueur de cette onde est en accord avec la géométrie du circuit. On constate que dans ces conditions le bruit d'admis sicn est fortement réduit, ce. qui améliore le confort des occupants du véhicule. Dans le cas d'un moteur diesel ou à injection,émettant une bruit d'admission maximal pour une vitesse de rotation telle que le quart de ladite longueur d'onde soitapproxi- mativement égal au tiers de la longueur développée du circuit en tenant compte des variations de section et des volumes qu'il comporte., l'obstacle est disposé sensiblement aux 2/3 de cette longueurdéveloppée à partir. de 1' embouchure. Dans le cas d'un moteur diesel ou à injection émettant un bruit d'admission maximal pour une vitesse de rotation telle que le quart de ladite longueur d'onde soit approximativement égal au cinquième de la longueur développee-du circuit,en tenant. compte des variations de section et des volumes qu'il comporte,llobstacle est disposé sensiblement aux 2/5 ou au 4/5 de cette longueur développée à partir de l'embouchure. Suivant un mode de réalisation de I'invention, l' llinventionDlgobsta- cle est constitué par une pièce circulaire ajourEe,serrée entre deux éléments du circuit au droit de leur jonction, ceux-ci pouvant être un conduit, un filtre ou un collecteur d'admission. La pièce. circulaire peut être plate et percée, soit d'un trou central,soit-d'alvéoles-entourant un disque central -et separés par des nervures- radia les. De préférence, la pièce circulaire est réalisée en un matériau légèrement flexlDle, tel qu'un élastomère, Suivant un autre mode de réalisation avantageux de l'invention, la pièce eirculaire est agencée de manière à présenter, au droit du passage de lamasse gazeuse, une portion axiale d'un cyiindre ouod'un venturi.- Cet agencement présente l'avantage de réduire la.perte de charge produite sur l'écoulement gazeux D'autres particularités et avantages de l'invention apparaitro.nt au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés qui en illustrent plusieurs formes d réalisation non limitatives. La Figure 1 est une vue génerale schématique d'un circuit d'admission pour moteur diesel ou à. injection équipé d'un obstacle d'atténuation du bruit d'admission selon l'invention. Les Figures 2 et 3 sont des graphiques montrant les ondes de pression et de vitesse auxquelles est soumise la masse gazeuse passant par le circuit de la Figure 1 La Figure 4 est une vue en .coupe transversale suivant IV-IV de la Figure 1, à échelle agrandie. La Figure 5 est une vue en coupe transversale analogue à la Figure 4 d'une variante de réalisation de l'obs- tacle. Les Figures 6 à 8 sont des vues en coupe axiale suivant la ligne VI-VI de la Figure 4, illustrant trois autres variantes de réalisation de l'obstacle prévu par l'inven- tion. On a représenté à la Figure le circuit d'admission d'un moteur à combustïon interne 1, constitué par un moteur diesel ou à injection à quatre cylindres la, lb, lc, ld-et donc à. quatre chambresde combustion 2. Chacune de celles-ci comporte un orifice propre à être fermé par une soupape 3 d'admission. Le circuit relie une embouchure 4 d'entrée d'air à l'orifice de chacune des chambres 2, et est constitué à cet effet d'un conduit amont 5, d'un filtre 6, d'un conduit aval 7 et d'un collecteur d'admission 8 à quatre bras, correspondant chacune une des chambres 2. Au droit de leur jonction, le collecteur 8 et le conduit 7 enserrent une pièce circulaire ajourée 9, visible à plus grande échelle sur la Figure 4. La pièce 9 est plate et présente un trou central 9l de diamètre d notablement inférieur au diamètre D de l'alésage 10 du conduit 7 et du- collecteur 8. La pièce 9 est enserre entre les faces radiales en regard du conduit 7 et du collecteur 8 par une portion annulaire périphérique 92 de sorte que la portion annulaire restante 93constitue un étranglement dans le conduit 7, et de ce fait un obstacle pour l'ecou- lement de l'air ou du mélange gazeux. Les extrémités en regard du conduit 7 et du collecteur 8 sont pourvues de brides latérales 15 d'assemblage de ces deux éléments, par tout moyen approprié tel que des boulons ou tirants 16. La pièce circulaire 9 est avantageusement réalisée en une matière légèrement souple, telle qu'un matériau plastique approprié par exemple un élastomère, ou une tôle métallique mince Comme expliqué précédemment, l'air ou le mélange gazeux qui s'écoule dans le circuit est soumis à des variations de pression et de vitesse, dues à la fermeture périodique successive des- soupapes 3. Il en -résulte la formation d'ondes de pression 13 et de vitesse 14 (Figure 2),dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse du moteur. Les ondes de pression 13 présentent un minimum d'amplitude pn a l'em- bouchure 4 (noeud) et un maximum d'amplitude py au droit des soupapes 3.Inversement l'onde de vitesse 14 présente au niveau de l'embouchure 4 un maximum d'amplitude vvl, et un minimum d'amplitude vn au droit des soupapes. Pour une vitesse de rotation telle que la longueur des ondes 13,14 est comme indiqué sur le graphique de la Figure 2,égale aux 4/3 de la longueur développée du circuit en tenant compte des variations-de section et des volumes dans le filtre 6,ces deux longueurs sont "en accord".L'am- plitude des ondes tendrait alors à s'amplifier par réo- nance,mais en est empêchée par l'obstacle à l'écoulement du fluide gazeux,constituépar la pièce 9,quî,-conformément à l'invention,est disposée à proximité d'un ventre de l'onde de- vitesse 14,et plus précisément dans l'exemple illustré aux Figures 1 et 2sensiblement au ventre vv2 situé aux 2/3 de la longueur développée du circuit d'admission a partir de l'embouchure 4. C'est en effet en un tel endroit du circuit que la pièce 9 limite au mieux l'amplitude de l'onde de vitesse 14, car elle constitue un obstacle s'opposant aux accroissements de vitesse pulsée de la masse gazeuse, là où ils tendent à être maximaux. On a représenté à la Figure 3 les ondes de pression 13A et 14A de la masse gazeuse pour une vitesse de rotation supérieure du moteurEdonc pour une plus grande frd- quence de pulsation correspondant à une longueur de ces ondes approximativement égale aux 4/5 de la longueur déve loppée du circuit. Ces deux longueurs sont en accord,et l'amplitude des ondes 13A,14A tend à s'amplifier par résonance. Dans le cas d'un moteur où c'est à cette vitesse de rotation que le circuit émet habituellement un bruit d'admission maximal,celui---ci est limité en disposant l'obstacle constitué par la pièce 9 à proximité des 2/5 ou des 4/5 de la lon gueùr développée du circuit à partir de lteibouchure 4,et éventuel lement au droit de la jonction du filtre 6 avec l'un des conduits 5 et 7 , à condition que ceux-ci aïent une longueur appropriée. Dans le mode de réalisation représenté à la Figure 5, l'obstacle 9A est formé d'une pièce circulaire plate comme précedemment, mails percée d'alvéoles 12 entourant un disque central 11 relié à la périphérie de la pièce par des nervures radiales 17 qui séparent les alvéoles 12. Ces nervures 17 sont au nombre de trois dans cet exemple, mais ce nombre pourrait évidemment varier. Dans les variantes de réalisation. il lustrées aux Figures 6, 7 et 8, l'obstacle est réalisé sous forme d'une pièce non plate 9B, 9C, D, afin de réduire la perte de charge produite par l'écoulement de la masse gazeuse. A cet effet, le contour du trou ou des alvéoles de la pièce est prolongé dans le sens de l'écoulement, symbolisé par la flèche portée aux Figures 6 à 8. Dans la pièce 9B de la Figure 6, cette extension est réalisée sous la forme d'une portion de cylindre 18 coaxiale au conduit 7 et au collecteur 8, tandis que dans les variantes des Figures 7 et 8, ladite extension est formée par une portion axiale 19 , 20 de venturi ( les épais- seurs des pièces 9C et 9D étant supérieures à celles de la pièce 9B). Les pièces 9B-9D sont réalisées en une matière légère- ment flexibleacomme dans les réalisation précédentes Dans le cas d'un moteur dont le circuit d'admission est équipé d'un carburateur, la masse gazeuse est de l'air en amont, et un mélange d'air et d'essence en aval de ce carburateur, la présence de ce dernier modifiant la propa- gation des ondes de pression et de vitesse. Mais ici encore, lorsque ces ondes émettent un bruit d'admission maximal à une certaine vitesse de rotation du moteur, il y correspond au moins un ventre des- ondes de vitesse, à proximité duquel un obstacle tel que la pièce 9, 9A... décrite. ci-dessus peut avantageusement être placé pour s'opposer, comme dans les cas précédents, a l'amplifica- tion des ondes en cause et au bruit en résultant. L'invention n'estvpas limitée aux modes de réalisation décrits et peut comporter de nombreuses variantes d exé- cution. - REVENDICATIONS - 1.- Circuit d'admission pour moteur à. combustion interne, comprenant-un conduit de liaison entre une embouchure (4) d'entrée et un orifice d'admission obturable par une soupape (3)- d'au moins une chambre (2) de combustion du moteur, l'air ou le mélange gazeux passant par le circuit lorsque le moteur tourne étant soumis à des variations de pression et de vitesse suivant des pulsations dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse du moteur, les ondes de pression. présentant un noeud à l'embouchure-et un ventre au droit de chaque soupape (3), et inversement pour les ondes due vitesse, caractérisé en ce qu'il comporte un obstacle (9, 9A, 9B, 9C, 9D) constituant un étranglement pour l'écoulement gazeux dans le conduit (7,8), et disposé å proximite d'un ventre (vv2) d'une onde de vitesse à laquelle est soumise la masse gazeuse passant par le circuit, quand le moteur tourne à une vitess-e telle que la longueur de cette onde est en accord avec la 'géométrie du circuit. 2.- Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'obstacle (9) est une pièce cîrculaire ajourée, serrée entre aeux éléments du circuit' au droit de leur jonction, ceux-ci pouvant etre un conduit (5,7), un filtre (6) ou un collecteur d'admission- (8) 3.- Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pièce circulaire (9, 9A) est plate et est percée, soit d'un trou central (91) soit d'alvéoles (12) entourant un disque central (11) relié par des nervures radiales (17) à la périphérie de la pièce (9A). 4.- Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pièce circulaire (9:B, 9C, 9D) est agencez de manière à présenter, au droit du passage de la masse gazeuse, une portion axiale d'un cylindre (18) ou d'un venturi (19, 20). 5o- Circuit selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la pièce circulaire (9-9D) est légèrement souple 6.- Circuit selon l'une des revendications 3-a 5,caracté-' risé en ce que la pièce circulaire (9-9D) est realisée en une matière plastïque appropriée, par exemple un élastomè- re, ou en tole métallique mince 7.- Circuit selon l'une des revendications 1 à 6, pour moteur diesel ou à injection mettant un bruit d'admission maximal pour une vitesse de rotation telle que le quart de ladite longueur soit approximativement égal au tiers de la longueur développée du circuit, en tenant compte des varia tions de section et des volumes qu'il comporte, caractérise en ce que l'obstacle t9-gD) est. disposé sensiblement aux 2/3 de cette longueur développée å partir de l'embouchure (4). 8.- Circuit selon l'une des revendications 1 à. 6, pour moteur diesel ou Atinjection émettant un bruit d'admission maximal pour une vitesse de rotation telle que le quart de ladite longueur d'onde soit approximativement. égal au'cin quième de la longueur développée du circuit, en tenant compte des variations de section et des volumes qu'il & m- porte, caractérisé en ce que l'obstacle (9-9D) est disposé sensiblement aux 2/5 ou aux 4/5 de cette longueur développée à partir de l'embouchure (4).