Brevet FR2642470A1 — publié le 19900803

La présente invention concerne un silencieux pour gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne du type comportant une enveloppe cylindrique extérieure et un tube cylindrique intérieur coaxial qui délimitent entre eux une chambre cylindrique annulaire dans laquelle sont admis les gaz d'échappe- ment qui pénètrent dans le sil]encieux. L'invention concerne également une partie de ligne d'échappement intégrant un tel silencieux. La haute température des gaz d'échappement a généralement pour inconvénient de faire travailler les matériaux, et notamment les métaux, constitutifs des silencieux souvent au-delà des conditions admissibles et supportables à long terme. Ces températures élevées créent des déforma- tions et/ou des destructions totales ou partielles dans les lignes d'échappement, surtout dans la zone d entrée des silencieux, notamment du fait d'un phénomène de fatigue thermique. Ce phénomène prend de- plus en plus d'importance avec la généralisation des lignes d'échappement comportant des unités de dépollution par traitement catalytique à la sortie desquelles les gaz atteignent communément des tempéra- tures supérieures à 900-C. De plus de très hautes températures ne facilitent pas l'utilisation des alliages légers dont la faible densité permet par ailleurs de très importantes réductions de poids. De plus des vibrations à basses fréquences, créées par la succession des explosions à certains régimes et par l'excitation mécanique de certains organes tels que les tubes de liaison moteur-silen- cieux ainsi que les cloisons transversales du silencieux que viennent percuter les gaz d'échappe- mrnt, apportent une gêne importante et provoquent un bruit sourd dans l'habitacle du véhicule. Le but de la présente invention est de proposer un silencieux qui permette de réduire et de répartir les pointes de températures auxquelles sont soumis les matériaux constitutifs du silencieux et de transformer simultanément la plus grande partie des basses fréquences en des fréquences moyennes et hautes qui sont plus aisées à amortir et à absorber. L'invention doit également permettre de supprimer l'impact de l'onde de choc des gaz contr.e des parois ou fonds perpendiculaires à la direction de propaga- tion des gaz et de répartir le jet de gaz sur une surface plus importante. Dans ce but l'invention propose un silen- cieux caractérisé en ce que le tube intérieur est un tube perforé dont une première extrémité ouverte constitue l'orifice d'admission unique des gaz dans le silencieux et dont l'autre extrémité opposée est fermée, et en ce que la paroi interne de l'enveloppe extérieure est revétue d'une couche de matériau absorbant qui s'étend axialement sensiblement sur toute la longueur du tube intérieur. Selon une autre caractéristique, l'autre extrémité fermée du tube intérieur est conformée pour provoquer la réflexion des gaz. L'invention propose également une partie de ligne d échappement pour l'écoulement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, du type comportant une enveloppe externe continue de section sensiblement constante renfermant au moins un bloc d'atténuation acoustique positionne longitudina- lement dans l'enveloppe de façon à délimiter au moins un tronçon de transfert du fluide de longueur déter- minée de manière que ce dernier participe à la fonction d'atténuation acoustique de la partie de ligne d échappement, caractérisée en ce que au moins un tronçon de la partie de ligne d échappement est réalisé de façon à constituer un silencieux selon l'invention, ladite enveloppe externe continue de section sensiblement constanté formant l'enveloppe cylindrique extérieure du silencieux. Le tronçon formant silencieux peut par exemple être le tronçon d'entrée de la ligne d'échappement, et la ligne d'échappement comporte une portion de raccordement qui relie la paroi interne de l'enveloppe externe a l'extrémité ouverte du tube intérieur. D'autres caractéristiques de l'invention apparaitront à la lecture de la description qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera au dessin annexé dans lequel la figure unique représente un silencieux réalisé conformément aux enseignements de l'invention. La vue en coupe partielle de la figure représente un silencieux 10 dont l'enveloppe extérieure cylindrique 12 est reliée à un tube intérieur cylindrique 14 d'admission des gaz par une portion conique de raccordement 16. Le tube cylindrique intérieur 14 comporte une première extrémité ouverte 17 par laquelle est admis la totalité des gaz d'échappement circulant dans une partie d.e la ligne d'échappement (non représentée) grâce à la portion de raccordement 16 qui guide la totalité des gaz vers cette extrémité ouverte. La seconde extrémité 18 du tube intérieur 14 est une extrémité fermée par une portion aplatie pleine, c'est-à-dire non perforée, contre laquelle viennent se réfléc-hir au moins une partie B des gaz A qui pénètrent dans le tube intérieur 14.-Toute forme de l'extrémité 18, par exemple de révolution, ne comportant pas de paroi perpendiculaire à l'écoulement et provoquant la réflexion des gaz peut convenir pour la fermeture du tube. Sur toute sa longueur située en regard de la paroi de l'enveloppe cylindrique extérieure 12, la paroi du tube intérieur est perforée de manière à permettre l'admission des gaz C dans la chambre interne cylindrique annulaire 22 délimitée radialement par la paroi externe du tube intérieur 14 et par la paroi interne de l'enveloppe extérieure 12. Sur toute sa longueur en vis-à-vis du tube intérieur 14, la paroi interne de l'enveloppe exté- rieure 12 est doublée par un manchon annulaire en matériau absorbant 24. Le matériau absorbant peut par exemple être une couche de laine d'acier maintenue plaquée radialement vers l'extérieur par un ressort en hélice 26. Les gaz C qui sortent du tube intérieur 14 par les perforations 28 pénètrent et éventuellement traversent le matériau absorbant 24 pour se réfléchir D contre la paroi interne de l'enveloppe extérieure 12. Le coefficient de transmissibilité des calories du matériau, par exemple de l'aluminium, constitutif de l'enveloppe extérieure 12 est choisi pour être nettement supérieur au coefficient du matériau absorbant 24 de façon à créer un gradient de température important, le choc thermique étant encaissé par le matériau absorbant 24. De plus la longueur du tube intérieur 14 perforé est suffisamment grande pour permettre une répartition du flux thermique à absorber sur une surface cylindrique importante et non ponctuelle. Le tube intérieur 14 est également suffisam- ment long pour ne pas créer de contrepression nuisible à l'écoulement général des gaz dans la ligne d'échap- pement. On constate que l'onde de choc ne rencontre à aucun moment de paroi parpendiculaire à la direction générale de sa propagation. Lors de leur passage à travers les trous 28 du tube perforé 14, les basses fréquences se transfor- ment en moyennes et hautes fréquences par un phénomène dit de "sifflet". Le matériau absorbant 24 participe également à la fonction d'atténuation acoustique en absorbant une grande partie de ces moyennes et. hautes fréquen- ces. Du fait de l'accroissement important de section entre le tube intérieur 14 et l'enveloppe extérieure 12 dans leurs zones qui délimitent en commun la chambre annulaire 22, par exemple dans un rapport compris entre 2 et 5, il se produit un ralentissement de la vitesse de propagation des gaz d'échappement ce qui permet une réduction du bruit régénéré. Les gaz réfléchis qui ressortent du matériau absorbant ont abandonné une partie de leurs calories, ces dernières s'évacuant progressivement vers l'exté- rieur pour atteindre l'enveloppe 12 qui constitue le médium d'échange avec l'air extérieur. La surface 3 d'échange final peut étre augmentée en prévoyant une zone annelée 30 qui fait saillie radialement vers l'extérieur. Le passage des gaz, dans les trous 28 permet enfin de réaliser une homogénéisation des gaz et une meilleure combustion des imbrulés. REVENDICATIONS 1. Silencieux (101 pour gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne du type comportant une enveloppe cylindrique extérieure (12) et un tube cylindrique intérieur (14) coaxial qui délimitent entre eux une chambre cylindrique annulaire (221 dans laquelle sont admis les gaz d'échappement qui pénè- trent dans le silencieux, caractérisé en ce que le tube intérieur (14) est un tube perforé (28) dont une première extrémité ouverte (17) constitue l'orifice d'admission unique des gaz dans le silencieux et dont l'autre extrémité opposée (18) est fermée, et en ce que la paroi interne de l'enveloppe extérieure est revétue d'une couche (24) de matériau absorbant qui s'étend axialement sensiblement sur toute la longueur perforée (28) du tube intérieur. 2. Silencieux selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite autre extrémité fermée du tube intérieur est conformée (20) pour provoquer la réflexion des gaz. 3. Partie de ligne d'échappement. pour l'écoulement des gaz d'échappement d un moteur à combustion interne, du type comportant une enveloppe externe continue de section sensiblement constante renfermant au moins un bloc d'atténuation acoustique positionné longitudinalement dans l'enveloppe de façon à délimiter au moins un tronçon de transfert du fluide de longueur déterminée de manière que ce dernier participe à la fonction d'att4nuation acoustique de la partie de ligne d'échappement, caractérisée en ce que au moins un tronçon de la partie de ligne d'échappe- ment est réalisé de façon à constituer un silencieux selon l'une des revendications précédentes, ladite enveloppe externe continue de section sensiblement constante formant l'enveloppe cylindrique extérieure (121 du silencieux. 4. Partie de ligne d'échappement selon la revendications 3, caractérisée en ce que le tronçon formant silencieux est le tronçon d'entrée de la ligne d échappement. 5. Partie de ligne d'échappement selon l'une des revendications 3 ou 4. caractérisée en ce qu'elle comporte une portion de raccordement qui relie la paroi interne de ladite. enveloppe externe à ladite extrémité ouverte du tube intérieur.