Brevet FR2695430A1 — publié le 19940311

SORTIE D'ECHAPPEMENT A DISPOSITIF DE POST-ABSORPTION La présente invention concerne les sorties d'échappement destinées à former la zone d'extrémité d'une ligne d'échappement de moteurs à combustion interne. Les sorties d'échappement sont généralement destinées à être raccordées en sortie d'une canalisation de conduction de gaz d'échappement, par exemple la sortie d'un silencieux, et elles comprennent un orifice d'entrée muni de moyens de raccordement à ladite canalisation de conduction de gaz d'échappement, et un orifice de sortie ouvert à l'air libre pour la sortie des gaz. Des moyens de conduction des gaz assurent le passage des gaz depuis l'orifice d'entrée jusqu'à orifice de sortie. Dans leur forme la plus dépouillée, les sorties d'échappement sont formées d'un simple tube. On connait également des sorties d'échappement comprenant un tube intérieur de conduction des gaz assurant le passage des gaz d'échappement entre l'orifice d'entrée et l'orifice de sortie, et une enveloppe extérieure entourant le tube intérieur et ménageant un compartiment entre le tube intérieur et l'enveloppe extérieure. On a toujours cherché à réduire le bruit produit par l'échappe- ment d'un moteur à combustion interne, notamment en disposant un ou plusieurs silencieux dans la ligne d'échappement. Le bruit d'un système d'échappement peut être aisément mesuré, pour divers régimes du moteur à combustion interne, et pour des régimes continus aussi bien que pour des régimes transitoires. Des essais normalisés ont été définis pour l'homologation d'échappements de véhicules équipant les moteurs à combustion interne. On doit notamment distinguer d'une part le bruit d'échappement produit en régime continu du moteur, le moteur étant alors à vide, à régime stabilisé, et d'autre part le bruit de ravalement. Le bruit de ravalement correspond à ltélévation très brève du niveau sonore d'un échappement lorsque l'on relâche brutalement l'accélérateur. Il s'agit d'un pic de bruit dans les fréquences relativement basses, de l'ordre de 100 hertz, qui suit le bruit continu produit par l'échappement lorsque le moteur est en régimecontinu, et qui précède la diminution ultérieure de bruit faisant suite à la diminution de régime du moteur. La mesure du bruit de ravalement fait partie des essais normalisés d'homologation des échappements. Parallèlement, on a constaté qu'une réduction de bruit d'échappement entraine assez souvent une réduction de la puissance que peut délivrer le moteur à combustion interne auquel est raccordé l'échappement. Ainsi, pour un meme régime moteur, un premier échappement connecté au moteur et produisant un bruit relativement faible conduira généralement à une diminution de puissance moteur par rapport à un échappement procurant un bruit plus élevé. Le problème proposé par la présente invention est de concevoir une nouvelle structure de sortie d'échappement permettant, sans augmentation sensible du volume de ladite sortie d'échappement, de réduire sensiblement le bruit de ravalement. Un autre objet de la présente invention est d'obtenir un dispositif d'échappement à haute fréquence, présentant une meilleure qualité de son, en supprimant les bruits métalliques. Un autre objet de l'invention est de réaliser ces améliorations sans perturber le fonctionnement du moteur à combustion interne, en diminuant les pertes de charge des gaz lors de leur traversée de la sortie d'échappement. Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, la sortie d'échappement selon l'invention comprend un orifice d'entrée et des moyens de raccordement amont, un orifice de sortie ouvert à l'air libre pour la sortie des gaz d'échappement, un tube intérieur de conduction des gaz d'échappement assurant le passage des gaz d'échappement entre orifice d'entrée et l'orifice de sortie, et une enveloppe extérieure entourant le tube intérieur et ménageant un compartiment entre le tube intérieur et ltenveloppe extérieure ; selon l'invention - le tube intérieur est un tube lisse, non perforé, - l'enveloppe extérieure est lisse, non perforée, - dans la zone de l'orifice de sortie, le tube intérieur et l'enveloppe extérieure sont reliés par une paroi aval de liaison perforée, - le compartiment entre le tube intérieur et l'enveloppe extérieure contient un matériau d'absorption de bruit. De préférence, l'orifice de sortie est formé par le bord extrême aval de l'enveloppe extérieure, le bord extrême aval du tube intérieur étant en retrait vers l'amont de l'orifice de sortie. La paroi aval de liaison perforée est généralement conique, s'envasant vers 1 'aval. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles - la figure 1 est une vue de côté en coupe longitudinale d'une structure de sortie d'échappement selon la présente invention - la figure 2 est une vue en bout de la structure d'échappement de la figure 1, montrant la zone d'orifice de sortie ; et - la figure 3 est une vue de côté en coupe longitudinale d'une structure d'échappement comportant un silencieux associé à une sortie d'échappement selon la présente invention. Comme le représente la figure 1, la sortie d'échappement selon l'invention comprend un orifice d'entrée 1, un orifice de sortie 2 ouvert à l'air libre, un tube intérieur 3 de conduction des gaz, et une enveloppe extérieure 4. Le tube intérieur 3 est un tube lisse, c'est à dire non perforé. L'absence de perforation facilite l'écoulement des gaz d'échappement et provoque moins de turbulences et de pertes de charge, contrairement aux structures de sortie d'échappement munies d'un tube perforé. Le tube intérieur 3 présente avantageusement un diamètre relativement important, par exemple de 50 à 55 millimètres selon les modèles, pour favoriser l'écoulement des gaz. Le tube intérieur 3 est entouré de l'enveloppe extérieure 4, un compartiment 5 étant ménagé entre le tube intérieur 3 et l'enveloppe extérieure 4. Ce compartiment 5 contient un matériau d'absorption de bruit, par exemple à base de fibres minérales, tel que les matériaux couramment utilisés dans les structures de silencieux pour échappements. Dans la zone de l'orifice de sortie 2, le tube intérieur 3 et l'enveloppe extérieure 4 sont reliés par une paroi aval de liaison 6. Cette paroi aval de liaison 6 est perforée, selon des perforations telles que le trou 7, de préférence régulièrement réparties sur toute sa surface comme le représente la figure 2. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, l'orifice de sortie 2 est formé par le bord extrême aval 8 de l'enveloppe extérieure 4, et le bord extrême aval 9 du tube intérieur 3 est en retrait de l'orifice de sortie 2 vers l'amont par rapport au sens d'écoulement 10 des gaz d'échappement. La paroi aval de liaison 6 perforée est généralement conique, s'évasant vers l'aval. Elle forme généralement un cône d'angle au sommet compris entre 90 degrés et 160 degrés environ. Selon une construction avantageuse telle que représentée, le bord extrême aval 8 de l'enveloppe extérieure 4 est replié vers l'intérieur pour former un bourrelet enveloppant le bord extrême aval 11 de la paroi aval de liaison 6. Le bord extrême amont 12 de la paroi aval de liaison 6 est solidarisé au bord extrême aval 9 du tube intérieur 3, par exemple par soudure annulaire. Bien qu'une telle structure de sortie d'échappement comportant une zone d'orifice de sortie ainsi décrite puisse être utilisée avec une zone d'orifice d'entrée 1 de forme différente, on a représenté un mode de réalisation dans lequel l'orifice d'entrée a une structure particulière avantageuse : dans ce cas, l'orifice d'entrée est formé par le bord extrême amont 13 de l'enveloppe extérieure 4, le bord extrême amont 14 du tube intérieur 3 étant en retrait de l'orifice d'entrée 1 vers l'aval dans le sens 10 d'écoulement des gaz d'échappement. Une paroi amont de liaison 15, généralement conique et se rétrécissant vers l'aval, relie l'enveloppe extérieure 4 au bord amont 14 du tube intérieur 3. La paroi amont de liaison 15 forme généralement un cône d'angle au sommet compris entre 60 degrés et 150 degrés. Elle est solidarisée à la fois au tube intérieur 3 et à l'enveloppe extérieure 4, par exemple par soudures annulaires. Le tube intérieur 3 peut prendre différentes formes et différentes sections. Par exemple, sans sortir du cadre de l'invention, on peut utiliser un tube intérieur 3 cylindrique à section circulaire, ou cylindrique à section ovale ou oblongue. On peut également prévoir un tube intérieur 3 conique. La structure de sortie d'échappement ainsi représentée peut avantageusement être raccordée directement en sortie d'un silencieux d'échappement. Par exemple, on a représenté sur la figure 3 une telle structure de sortie d'échappement 16 selon l'invention, dont la zone d'orifice d'entrée 1 se raccorde directement en sortie d'un silencieux 17. Le silencieux 17 peut être de tout type connu. En alternative, on peut concevoir dtincorporer la sortie d'échappement à un silencieux d'échappement dont elle forme alors un compartiment aval de sortie. Dans tous les cas, la sortie d'échappement est placée en aval du silencieux dans le sens d'écoulement des gaz d'échappement, et elle constitue une structure de post-absorption qui réduit sensiblement les bruits métalliques et les bruits de ravalement. On remarquera que la structure de sortie d'échappement telle que représentée sur la figure produit un léger effet Venturi, par un rétrécissement dans la zone d'orifice d'entrée 1 et un élargissement dans la zone d'orifice de sortie 2. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après. REVENDICATIONS 1 - Sortie d'échappement destinée à former la zone d'extrémité d'une ligne d'échappement de moteur à combustion interne, comprenant un orifice d'entrée (1) et des moyens de raccordement amont, un orifice de sortie (2) ouvert à l'air libre pour la sortie des gaz d'échappement, un tube intérieur (3) de conduction des gaz assurant le passage des gaz d'échappement entre l'orifice d'entrée (1) et l'orifice de sortie (2), et une enveloppe extérieure (4) entourant le tube intérieur (3) et ménageant un compartiment (5) entre le tube intérieur (3) et l'enveloppe extérieure (4), caractérisée en ce que - le tube intérieur (3) est un tube lisse, non perfore, - l'enveloppe extérieure (4) est lisse, non perforée, - dans la zone de l'orifice de sortie (2), le tube intérieur (3) et l'enveloppe extérieure (4) sont reliés par une paroi aval de liaison (6) perforée, - le compartiment (5) entre le tube intérieur (3) et l'enveloppe extérieure (4) contient un matériau d'absorption de bruit. 2 - Sortie d'échappement selon la revendication 1, caractérisée en ce que - l'orifice de sortie est formé par le bord extrême aval (8) de l'enveloppe extérieure (4), - le bord extrême aval (9) du tube intérieur (3) est en retrait de l'orifice de sortie (2) vers l'amont, - la paroi aval de liaison (6) perforée est généralement conique s'évasant vers l'aval. 3 - Sortie d'échappement selon la revendication 2, caractérisée en ce que la paroi aval de liaison (6) forme généralement un cône d'angle au sommet compris entre 90 degrés et 160 degrés environ. 4 - Sortie d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la paroi aval de liaison (6) comporte des perforations (7) réparties sur toute sa surface. 5 - Sortie d'échappement selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que le bord extrême aval (8) de l'enveloppe extérieure (4) est replié vers l'intérieur pour envelopper le bord extrême aval (11) de la paroi aval de liaison (6), le bord extrême amont (12) de la paroi aval de liaison (6) étant solidarisé au bord extrême aval (9) du tube.intérieur (3). 6 - Sortie d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que - l'orifice d'entrée (1) est formé par le bord extrême amont (13) de l'enveloppe extérieure (4), - le bord extrême amont (14) du tube intérieur (3) est en retrait de l'orifice d'entrée (1) vers l'aval, - une paroi amont de liaison (15), généralement conique se rétrécissant vers l'aval, relie ltenveloppe extérieure (4) au bord amont (14) du tube intérieur (3). 7 - Sortie d'échappement selon la revendication 6, caractérisée en ce que la paroi amont de liaison (15) forme généralement un cône d'angle au sommet compris entre 60 degrés et 150 degrés. 8 - Sortie d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle est raccordée directement en sortie d'un silencieux d'échappement (17). 9 - Sortie d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle est incorporée à un silencieux d'échappement dont elle forme un compartiment aval de sortie.