Brevet FR2601070A1 — publié le 19880108

-l L'invention concerne un silencieux pour les gaz d'échappement des moteurs thermiques, en particulier pour les moteurs thermiques monocylindres à quatre temps, par exemple pour motocyclettes, avec une enveloppe, un tube d'entrée des gaz d'échappement en conmmunication avec le 5 moteur et un tube de sortie des gaz d'échappement débouchant à l'air libre, l'enveloppe contenant plusieurs chambres de résonateurs, par exemple trois chambres de résonateurs disposées l'une derrière l'autre dans le sens de circulation des gaz d'échappement, chambres reliées entre elles par des tubes de passage des gaz qui, traversant les cloisons limitant les chambres 10 de résonateurs, dépassent dans les chambres de résonateurs. Les silencieux connus pour moteurs thermiques monocylindres, trouvant une application sur les motos de cross dites motos d'enduro, d'une cylindrée de 500 à 600 cm3, se composent, si on ne doit pas dépasser les niveaux de bruit prescrits par la réglementation, d'une combinaison 15 comprenant un amortisseur par absorption et réflexion et présentent de grandes dimensions et un poids élevé. Le matériau d'absorption phonique contenu dans l'amortisseur par absorption n'est pas stable, du fait des températures extrêmement élevées se produisant dans le silencieux, atteignant environ 700 C, de sorte qu'après une certaine durée 20 d'utilisation, le niveau de bruit est augmenté. On connaît en outre des silencieux pour gaz d'échappement des moteurs thermiques sur lesquels on a disposé, dans une enveloppe, plusieurs chambres de résonateurs, disposées l'une derrière l'autre, dans le sens de circulation des gaz d'échappement, chambres reliées entre elles par des 25 tubes de passage des gaz, traversant les cloisons limitant les chambres de résonateurs et dépassant les chambres de résonateurs, la première chambre de résonateur vue dans le sens de circulation des gaz d'échappement étant en communication avec un tube d'entrée des gaz d'échappement et la dernière chambre de résonateur vue dans le sens de circulation des gaz étant en 30 communication avec un tube de sortie des gaz d'échappement débouchant à l'air libre (DE-PS 917 038). Avec ces silencieux connus, on ne peut pas non plus atteindre un amortissement du bruit suffisant si on veut pour ce matériel, conmme cela est désirable, des petites dimensions et un poids faible. 260 1070 La présente invention a pour but de créer un silencieux, destiné en particulier à être utilisé sur les moteurs thermiques monocylindres pour motocyclettes, présentant de petites dimensions et un faible poids, et malgré tout assurant un amortissement phonique optimal, de 5 sorte que les valeurs prescrites par la réglementation soient respectées. Le silencieux conforme à l'invention ne doit en outre pas entraîner une diminution du rendement du moteur thermique, ne nécessiter que de faibles frais de fabrication, et pouvoir être utilisé sans difficulté pour différents modèles de motocyclettes, en particulier pour les motos d'enduro o10 équipées de moteurs monocylindres à quatre temps. Pour résoudre ce problème, l'invention propose que plusieurs tubes d'entrée, par exemple trois tubes d'entrée débouchent dans la première chambre de résonateur, vue dans le sens de circulation des gaz d'échappement, tubes d'entrée en co[irtunication avec le tube d'entrée des gaz d'échappement, et que les 15 chambres de résonateurs voisines soient en communication par plusieurs tubes de passage, par exemple trois tubes de passage, et que la dernière chambre de résonateur, vue dans le sens de circulation des gaz d'échappement, soit en communication avec le tube de sortie des gaz d'échappemenent et avec au moins une chambre à contre-courant. Par la combinaison de ces caractéristiques, un silencieux est créé, constitué uniquement en silencieux par réflexion, sur lequel donc il n'y a pas de matériau d'absorption phonique dont les propriétés se modifient au cours de la durée d'exploitation, mais sur lequel malgré tout, par une disposition appropriée des éléments consécutifs du silencieux, la 25 réglementation légale concernant l'amortissement du bruit est respectée. En outre, les dimensions du silencieux conforme à l'invention, par rapport à celles des silencieux connus, sont notablement diminuées, d'environ 30 à 50 %, tandis que son poids est également notablement réduit, d'environ 40 à 60 % et, d'autre part, la fabrication du silencieux conforme à l'invention 30 est notablement simplifiée, ce qui fait que ses frais de fabrication sont réduits. E- outre, sur le silencieux conforme à l'invention, du fait de la faible co-trepression des gaz d'échappement, la température des gaz d'échappement régnant à l'intérieur du silencieux est diminuée, ce qui augmente la longévité du moteur thermique. Un avantage particulier réside 35 -3 en outre dans le fait que le silencieux conforme à l'invention peut être utilisé pour les modèles les plus variés de motocyclettes à moteurs thermiques monocylindres dans la classe de cylindrées d'environ 500 à 600 cui3. Comme nous l'avons déjà mentionné, les avantages obtenus proviennent en partie de la disposition des éléments constitutifs du silencieux conforme à l'invention, relativement l'un par rapport âl'autre. On obtient des caractéristiques optimales, entre autres, lorsque la surface totale de la section obtenue, conforme à l'invention, pour tous les tubes 10 d'admission, présente, par rapport à la surface de la section du tube d'admission des gaz d'échappement, un rapport de 0,7 à 1:1, de préférence de 0,9;1. On entend par "surface de la section", dans ce qui vient d'être dit et dans le texte qui suit, toute surface importante pour le passage des gaz d'échappement. Par ce dimensionrinement, le développement du bruit est 15 réduit et il ne se produit aucune augmentation de la contrepression des gaz d'échappement, qui pourrait avoir un effet négatif sur le rendement du moteur thermique. Pour la même raison, d'après l'invention, toutes les chambres de résonateurs doivent avoir à peu près le même volume et il est bon que le 20 volume total de toutes les chambres de résonateurs et des chambres contre-courant soit au moins identique à la cylindrée du moteur thermique. En outre, pour obtenir l'effet recherché, il est avantageux que la surface totale de la section des tubes de passage débouchant côté sortie dans une chambre de résonateur, se comporte, par rapport à la surface 25 totale de la section des tubes d'admission ou tubes de passage débouchant dans cette chambre de résonateur côté entrée, dans un rapport de 0,7 a l:l, de préférence de 0,9:1. D'après une forme d'exécution préférée de l'invention, les tubes d'admission sont disposés dans un diffuseur de forme tronconique, 30 dont l'extrémité de plus petit diamètre est branchée sur le tube d'admission des gaz d'échappement, et dont la zone d'extrémité de plus grand diamètres est séparée de la première chambre de résonateur par une cloison traversée par les tubes d'admission. Il est avantageux ici que la longueur moyernne des tubes d'admission présente, par rapport à la longueur 26010 70 moyenne du diffuseur de forme tronconique, un rapport de 0,7 à 0,9:1. Avec une telle conformation, les tubes d'admission se comportent comme un amortisseur simple à pipe ou comme un résonateur de Helmholtz, le volume de réflexion du diffuseur produisant un contre-courant. Les deux ont une influence positive sur l'amortissement phonique. Il est bon de disposer les tubes de passage dépassant à l'intérieur des cloisons opposées d'une chambre de résonateur latéralement en quinconce et en les faisant se chevaucher, de preférence d'environ 10 % de la longueur de la chambre du résonateur. Par cette disposition, le volume de la chambre de résonateur est utilisé totalement pour l'amortissement phonique, et le chevauchement ne produisant aucune diminution du rendement du moteur thermique lorsque ce chevauchement ne dépasse pas une certaine limite. Pour obtenir un amortissement phonique optimal sans diminuer ce rendement, il faut procéder & un réglage fin du 15 chevauchement en fonction du volume de cylindrée de chaque moteur thermique. On obtient en outre un amortissement phonique optimal lorsque, conformément à l'invention, au moins quelques-unes des chambres de résonateurs ont la même longueur et lorsque la longueur des tubes de 20 passage reliant ces chambres de résonateurs présente, par rapport à la longueur des chambres de résonateurs, un rapport de 0,8 à 1,2:1. Dans ce cas, les tubes de passage se comportent dans les chambres des résonateurs comme des amortisseurs à pipes ou résonateurs de Helmholtz et assurent un très bon amortissement phonique. Une amélioration importante de l'amortisseur conforme à l'invention est obtenue lorsque la dernière chambre de résonateur, vue dans le sens de circulation des gaz d'échappement, est séparée d'une chambre à contrecourant par une paroi munie d'ouvertures, et il est bon que la surface de la section des ouvertures soit, par rapport a la surface totale 30 de la sectiorn des tubes de passage dépassant à l'intérieur de la dernière chambre de ré:.nateur, dans un rapport de 1:0,6 à 0,8. De ce fait, l'espace prévu comme =nambre à contre-courant est utilisé de façon optimale pour l'amortissement phonique. Un amortissement phonique supplémentaire est obtenu par le fait 35 -5 que le tube de sortie des gaz d'échappement, de préférence traversant la chambre à contre-courant, dépasse dans la dernière chambre de résonateur et se trouve en communication avec cette chambre de résonateur par l'intermédiaire d'ouvertures réparties sur la périphérie du tube. Il est 5 bon que la surface totale des ouvertures du tube de sortie des gaz d'échappement présente, par rapport à la surface totale de la section des tubes de passage dépassant dans la dernière chambre de résonateur, un rapport de 0,5 à 0,7:1, de préférence de 0,6:1. Ces ouvertures dans le tube de sortie des gaz d'échappement jouent alors le rôle d'un filtre acoustique 10 par lequel on obtient une amélioration de l'amortissement du bruit, en particulier si, d'après une autre caractéristique de l'invention, la surface de la section du tube de sortie des gaz d'échappement est au moins de même dimension que la surface totale des ouvertures de ce tube de sortie des gaz d'échappement. D'après une autre forme de réalisation de l'invention, le tube de sortie des gaz d'échappement est entouré par un tube intermédiaire se trouvant à une distance de ce tube dans la section traversant la chambre à contrecourant, tube intermédiaire en communication avec la dernière chambre de résonateur par une de ses extrémités ouverte, l'autre extrémité 20 étant obturée, l'espace intermédiaire formé entre le tube de sortie des gaz d'échappement et le tube intermédiaire formant une autre chambre à contrecourant. Il est bon que ce tube intermédiaire dépasse dans la dernière chambre de résonateur et chevauche les tubes de passage dépassant dans cette dernière chambre de résonateur, de préférence d'environ 10 % de 25 la longueur de la chambre de résonateur. Dans ce cas également, le tube intermédiaire agit en liaison avec les tubes de passage comme un amortisseur à pipe ou comme un résonateur de Helmholtz et assure un très bon amortissement phonique. D'après l'invention, l'enveloppe peut être double, de sorte que 30 les vibrations produites par réflexion et provenant des chambres des résonateurs, vibrations transmises par les structures, sont contrariées. les silencieux comportant une double enveloppe sont déjà connus. Sur le dessin, l'invention est illustrée schématiquement à l'aide d'un exemple de réalisation. La fig. 1 représente un silencieux 35 conforme à l'invention en coupe longitudinale. Les fig. 2 à 5 représentent - 6 des sections selon les lignes Il-Il, III-III, IV-IV et V-V de la fig. 1. Le silencieux conforme à l'invention comporte un diffuseur tronconique (1) , dont l'extrémité de petit diamètre est reliée par une (3) tubulure(2)au tube de sortie des gaz d'échappement/en communication avec le 5 moteur thermique. l.'extrémité de grand diamètre est fixée sur une enveloppe cyl i ndrique(4), Dans la zone d'extrémité de grand diamètre du diffuseur(l, se trouve une cloison(b5)traversée par trois tubes d'admission(6), s'étendant par la partie principale de leur longueur dans le sens de l'extrémité de O10 petit diamètre du diffuseur (1). La partie du diffuseur(1)limitée par la cloison (5)J définit une chambre (7J qui agit avec les parties des tubes d'admission(6)s'étendant dans cette chambre(7) comme un amortisseur à pipe ou résonateur de Helmholtz. La cloison(5) limite, avec une autre cloison(8),une première 15 chambre de résonateur (9)j la cloison (8) avec une cloison (10) limite une deuxième chambre de résonateur (ll) et la cloison(lO) avec une cloison (12)une troisième chambre de résonateur(13).La première chambre de résonateur 9Jest en communication avec la deuxième chambre de résonateur(ll)par trois tubes (14J de passage/traversant la cloison(8J,la deuxième chambre de résonateur(ll) 20 est en communication avec la troisième chambre de résonateur(13)par trois tubes de passage(l5)traversant la cloison(lOJ).Comme le montrent les fig. 3 et 4, les tubes de passage(14)sont disposés en quinconce en face des tubes de passagelS)dans le sens périphérique de l'enveloppe(4)et se chevauchent l'un l'autre dans la chambre de résonateur(ll),d'une valeur d'environ 10 % 25 de la longueur de cette chambre de résonateur. Les chambres de résonateurs (l1) et(13)ont à peu près la même longueur axiale, et la longueur des tubes de passage(14)et(15)reliant ces chambres de résonateurs est à peu près identique à la longueur de ces chambres de résonateurs. En outre, les chambres de résonateurs de môme 30 longueur(ll) et (13J, mals également la chambre de résonateur (9) formée partieller[;nt dans la zone d'extrémité du diffuseur (lJ> présentent substantieilement le même volume. Les sections efficaces pour le passage des gaz échappement par les tubes d'admission de gaz d'échappement(3)et par les tubes de passage 14Jet(15)sont ajustées l'une par rapport à l'autre 35 de la manière décrite plus haut. 26010 70 La troisième chambre de résonateur(13Jest en communication avec un tube de sortie des gaz d'échappement(16) débouchant à l'air libre. Ce tube de sortie des gaz d'échappement(l6)est fermé à l'extrémité dépassant dans la troisième chambre de résonateurCl3)et présente sur la périphéri-e-du tube des ouvertures(17)réparties sur la périphérie, dimensionnées de façon qu'elles jouent le rôle d'un filtre acoustique. - En outre, une chambre à contre-courant est en communication avec la troisième chambre de résonateur (13) par l'intermédiaire d'ouvertures(18) prévues dans la cloison (12), chambre à contre-courant traversée par le tube de sortie des gaz d'échappement(16).Le tube de sortie des gaz d'échappement (16) est entouré d'un tube intermédiaire (20) à une certaine distance de celui-ci, tube intermédiaire dépassant dans la troisième chambre du résonateur o les tubes de passage(15J se chevauchent à nouveau d'une valeur d'environ 10 % de la longueur de cette chambre de 15 résonateur. L'espace intermédiaire fermé situé à l'extrémité de l'enveloppe, espace formé entre le tube de sortie des gaz d'échappement(16) et le tube intermédiaire(20;,forme une autre chambre à contre-courant(21) qui agit également comme un amortisseur à pipe ou résonateur de Helmholtz et contribue notablement à amortir le bruit. L'enveloppe(4)se compose d'une double enveloppe(22;,(23)destinée a contrecarrer le bruit transmis par les structures, produit par les vibrations formées par réflexion et provenant des chambres de résonateurs (9(1l) (13). R e v e n d i c a t i o n s: 1. Silencieux pour gaz d'échappement de moteurs thermiques, en particulier pour moteurs thermiques monocylindres à quatre temps, par exemple pour motocyclettes, avec une enveloppe, un tube d'admission des gaz d'échappement relié au moteur thermique et un tube de sortie des gaz 5 d'échappement débouchant à l'air libre, l'enveloppe contenant plusieurs chambres de résonateurs, par exemple trois chambres disposées l'une derrière l'autre dans le sens de circulation des gaz d'échappement, chambres reliées entre elles par des tubes de passage qui, traversant les parois limitant les chambres de résonateurs, pénètrent dans les chambres de 10 résonateurs, silencieux caractérisé en ce que plusieurs tubes d'admission, par exemple trois tubes d'admission (6) débouchent dans la première chambre de résonateur (9) dans le sens de circulation des gaz d'échappement, tubes en communication avec le tube d'admission des gaz d'échappement (3), en ce que des chambres de résonateurs voisines (9, 11 et 11, 13) sont en 15 communication par plusieurs tubes de passage, par exemple trois tubes de passage (14 et 15), et en ce que la dernière chambre de résonateur (13) dans le sens de circulation des gaz d'échappement est en communication avec le tube de sortie des gaz d'échappement (16) et avec au moins une chambre à contre-courant (19, 21). 2. Silencieux suivant revendication 1, caractérisé en ce que la surface totale de la section de tous les tubes d'admission (6) se comporte, par rapport à la surface de la section du tube d'admission des gaz d'échappement (3), suivant un rapport de 0,7 à 1:1, de préférence 0,9:1. 3. Silencieux suivant revendication 1 ou 2. caractérisé en ce 25 que toutes les chambres de résonateurs (9, 11, 1-3) ont a peu près le même volume. 4. Silencieux suivant revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le volume total de toutes les chambres de résonateurs (9, 11, 13) et des chambrez à contre-courant (19, 21) soit au moins égal à la cylindrée du 30 moteur theri[ique. 5. Silencieux suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la surface totale de la section des tubes de passage - -9 (14, 15) débouchant à la sortie dans une chambre de résonateur (9, 11) présente, par rapport a la surface totale de la section des tubes d'admission (6) ou des tubes de passage (14, 15) du côté de l'entrée dans cette chambre de résonateur (9, 11), un rapport de 0,7 à 1:1, de préférence 0,9:1. 6. Silencieux suivant l'une des revendications 1 5, caractérisé en ce que les tubes d'admission (6) sont disposés dans un diffuseur (1) de forme tronconique, dont l'extrémité ayant le plus petit diamètre est branchée sur le tube d'admission des gaz d'échappement (3) et 10 en ce que sa zone d'extrémité de grand diamètre est séparée de la première chambre de résonateur (9) par une cloison (8) traversée par les tubes d'admission (6), 7. Silencieux suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la longueur moyenne des tubes d'admission (6) 15 présente, par rapport à la longueur moyenne du diffuseur (1) de forme tronconique, un rapport de 0,7 à 0,9:1. 8. Silencieux suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les tubes de passage (14, 15) dépassant des cloisons opposées (8, 10) d'une chambre de résonateur (11) dans celle-ci sont disposés latéralement en quinconce les uns par rapport aux autres et se chevauchent les uns par rapport aux autres, de préférence pour une valeur d'environ 10 % de la longueur de la chambre de résonateur (11), 9. Silencieux suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'au moins quelques-unes des chambres de résonateurs (11, 13) ont la même longueur et en ce que la longueur des tubes de passage (14, 15) reliant ces chambres de résonateurs présente un rapport, par rapport à la longueur de ces chambres de résonateurs, de 0,8 à 1,2:1. 10. Silencieux suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la dernière chambre de résonateur (13), dans le sens de circulation des gaz d'échappement, est séparée d'une chambre à contre-courant (19) par une cloison (12) munie d'ouvertures (18), 11. Silencieux suivant la revendication 10, caractérisé en ce que la surface totale de la section des ouvertures (18) présente, par rapport à la surface totale de la section des tubes de passage (15) -10 dépassant dans la dernière chambre de résonateur (13), un rapport de 1:0,6 à 0,8. 12. Silencieux suivant revendication 10, caractérisé en ce que le volume de la chambre a contre-courant (19), par rapport au volume de la 5 dernière chambre de résonateur (13), présente un rapport de 0,7 à 0,9:1, de référence de 0,8:1,. 13. Silencieux suivant l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le tube de sortie des gaz d'échappement (16), traversant de préférence la chambre à contre-courant (19), dépasse dans la 10 dernière chambre de résonateur (13) et est en communication avec cette chambre de résonateur (13) par l'intermédiaire d'ouvertures (17) réparties sur la périphérie du tube, 14. Silencieux suivant revendication 13, caractérisé en ce que la surface totale des ouvertures (17) du tube de sortie des gaz 15 d'échappement (16) présente, par rapport à la surface totale de la section des tubes de passage (15) dépassant dans la dernière chambre de résonateur (13), un rapport de 0,5 à 0,7:1., de préférence de 0,6:1, 15. Silencieux suivant revendication 13, caractérisé en ce que la surface de la section du tube de sortie des gaz d'échappement (16) a au 20 moins les mêmes dimensions que la surface totale des ouvertures (17) de ce tube de sortie des gaz d'échappement (16). 16. Silencieux suivant l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que le tube de sortie des gaz d'échappement (16) est entouré, dans la section traversant la chambre à contre-courant (19) par un 25 tube intermédiaire (20) situé à une certaine distance de ce tube, le tube intermédiaire étant en communication par une de ses extrémités ouverte avec la dernière chambre de résonateur (13), tandis que son autre extrémité est fermée, l'espace intermédiaire formé entre le tube de sortie des gaz d'échappement (16) et le tube intermédiaire (20) formant une autre chambre 30 à contre-co;rant (21). 17. Silencieux suivant revendication 16, caractérisé en ce que le tube intermédiaire (20) dépasse dans la dernière chambre de résonateur (13) et chevauche les tubes de passage (15) dépassant dans cette dernière chambre de résonateur, de préférence pour une valeur d'environ 10 % de la longueur de la chambre de résonateur (13), 18. Silencieux suivant revendication 16, caractérisé en ce que le dianimètre'du tube intermédiaire (20) présente, par rapport au diamètre du tube de sortie des gaz d'échappement (16), un rapport de 1:0,6 à 0,8, 19. Silencieux suivant l'une des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que l'enveloppe (14) est prévue avec une double enveloppe (22, 23).