Brevet FR2743848A1 — publié le 19970725

L'invention concerne un dispositif d'atténuation réglable des bruits émis par des gaz en circulation d'un moteur de véhicule automobile. Parmi les bruits dont il est souhaitable d'obtenir l'atténuation ou la suppression pendant le fonctionnement d'un véhicule automobile, figurent en particulier les bruits émis par les gaz en circulation du moteur du véhicule, aussi bien à l'admission qu'à l'échappement. En ce qui concerne en particulier les bruits émis par les gaz à l'admission des moteurs à combustion interne, l'atténuation ou la suppression de ces bruits peut être obtenue en utilisant des résonateurs acoustiques qui doivent être adaptés aux plages de fréquence des bruits dont on désire obtenir l'atténuation. Les résonateurs acoustiques utilisés habituellement, qu'ils soient du type résonateur de Helmholtz, résonateur quart d'onde ou silencieux, ne sont efficaces que pour l'atténuation des ondes acoustiques, dans une plage de fréquence déterminée. Une conduite de circulation de l'air d'admission est entourée sur une partie de sa longueur par une enveloppe de résonateur acoustique qui constitue une chambre autour de la partie de la conduite parcourue par les gaz d'admission. Dans le cas d'un résonateur de Helmholtz, un conduit en dérivation sur la conduite de circulation de gaz d'admission, de section et de longueur déterminées débouche à l'intérieur de la chambre du résonateur. Dans le cas d'un résonateur quart d'onde, le conduit en dérivation sur la conduite de circulation de gaz d'admission est fermé à son extrémité opposée à la conduite. Dans le cas d'un silencieux, la paroi de la conduite de circulation des gaz d'admission est percée d'une pluralité d'ouvertures débouchant dans la chambre du résonateur. Il est connu, dans le cas d'un ligne d'échappement, d'associer deux résonateurs de type différent à l'intérieur d'une même enveloppe de résonateur. C'est ainsi que dans le FR-A-2.131.431, on propose d'associer un silencieux et un résonateur de Helmholtz dont le conduit est disposé dans la chambre du résonateur d'une manière telle qu'il puisse présenter une longueur relativement importante nécessitée par la gamme de fréquences dont on recherche l'atténuation. Un tel dispositif permet théoriquement de réaliser l'atténuation des bruits de bouche de l'échappement à bas régime du moteur en utilisant le résonateur de Helmholtz ainsi que l'atténuation des bruits du moteur à haut régime par l'utilisation du silencieux. Cependant, un tel dispositif ne comporte pas de moyens permettant d'adapter la configuration du résonateur au régime de fonctionnement du moteur. On ne connaissait donc pas jusqu'ici de dispositif associant deux résonateurs de type différent, par exemple un résonateur de Helmholtz et un silencieux, à l'intérieur d'une même enveloppe et qui puisse être réglé pour fonctionner de manière optimale soit dans une première plage de fréquence, pour un premier régime du moteur, soit dans une seconde plage de fréquences, pour un second régime de fonctionnement du moteur. Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif d'atténuation réglable des bruits émis par des gaz en circulation d'un moteur de véhicule automobile, comportant une conduite de circulation de gaz, une enveloppe de résonateur entourant la conduite de circulation sur une partie de sa longueur et délimitant une chambre autour de la partie de conduite entourée par l'enveloppe, une pluralité d'ouvertures traversant la paroi de la partie de conduite entourée par l'enveloppe et un conduit en dérivation sur la partie de conduite entourée par l'enveloppe débouchant dans la chambre délimitée par l'enveloppe de résonateur, ce dispositif pouvant être adapté de façon à fonctionner de manière optimale à bas et à haut régimes de fonctionnement du moteur, en particulier sur une conduite d'admission du moteur. Dans ce but, le dispositif d'atténuation suivant 1 invention comporte de plus un moyen d'obturation et de libération des ouvertures traversant la paroi de la conduite, commandé en fonction du régime du moteur. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux figures jointes en annexe, un mode de réalisation d'un dispositif suivant l'invention utilisé sur la partie d'admission d'un moteur à combustion interne. La figure 1 est une vue en coupe axiale d'une partie du circuit d'admission d'air d'un moteur à combustion interne équipé d'un dispositif d'atténuation acoustique suivant l'invention. La figure 2 est une vue de dessus suivant 2 de la figure 1 du dispositif d'atténuation acoustique suivant l'invention. Sur la figure 1, on voit une partie du circuit d'admission d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. Le dispositif d'admission du moteur comporte une conduite d'admission 1 constituant un col d'entrée d'air la à l'une de ses extrémités et reliée à son autre extrémité à la partie amont d'un filtre à air 2 qui est relié, en aval de l'élément de filtration 2a, par l'intermédiaire d'une conduite 4, au boîtier 5 dans lequel est monté le papillon 6 de commande d'admission d'air dans le moteur à combustion interne dont le collecteur d'admission est relié au boîtier 5. L'air aspiré dans la conduite d'admission 1 et pénétrant dans celle-ci par le col d'admission la, traverse le filtre 2 puis circule dans la canalisation 4 pour parvenir au boîtier 5 et au collecteur d'admission du moteur. L'air en circulation dans le dispositif d'admission qui vient d'être décrit produit des bruits tels que des bruits de bouche à l'extrémité du conduit ouvert à l'air libre et des bruits dus aux vibrations engendrées par la circulation de l'air dans le dispositif d'admission. Ces bruits dépendent en particulier du régime de fonctionnement du moteur. De manière à atténuer ou à supprimer les bruits à l'admission du moteur, on utilise un dispositif d'atténuation constitué sous la forme d'un résonateur qui est désigné de manière générale par le repère 8. Le résonateur 8 comporte une enveloppe de résonateur 7 qui entoure le conduit d'admission 1 sur une partie de sa longueur, en amont du filtre 2. L'enveloppe de résonateur 7 délimite avec la surface extérieure du conduit d'admission 1, une chambre de résonateur 9 de forme annulaire. Le dispositif d'atténuation acoustique 8 combine deux types de résonateurs disposés à l'intérieur de la même enveloppe 7. Tout d'abord, un conduit 10 est placé en dérivation sur le conduit d'admission 1, à l'intérieur de l'enveloppe 7. Le conduit 10 qui débouche radialement à l'intérieur du conduit d'admission 1 est courbé dans sa partie de raccordement avec le conduit d'admission 1, de manière que la partie du conduit 10 disposée à la suite de la partie courbe s'étende dans une direction axiale par rapport au conduit d'admission 1 et à la chambre de résonateur 7. Cette partie rectiligne de direction axiale du conduit 10 débouche dans la chambre 9 du résonateur et présente une longueur suffisante pour constituer avec la chambre 9, un résonateur de Helmholtz dont la fréquence de résonance est définie par le volume de la chambre 9 et les dimensions (diamètre et longueur) du conduit 10. En outre, la paroi du conduit d'admission 1, dans sa partie située à l'intérieur de l'enveloppe 7 du résonateur est percée de plusieurs rangées d'ouvertures calibrées 11 disposées suivant des génératrices du conduit d'admission 1, suivant une partie de sa circonférence. Le conduit d'admission 1 dont la paroi est traversée par les ouvertures 11 constitue, avec l'enveloppe de résonateur 7, un silencieux dont la fréquence de résonance qui est définie par le volume de la chambre 9 et le nombre et le diamètre des trous 11 est sensiblement différente de la fréquence de résonance du résonateur de Helmholtz constitué par le conduit 10 en dérivation sur le conduit d'admission 1 et débouchant dans la chambre 9 du résonateur. Selon l'invention, comme il est visible sur les figures 1 et 2, un registre 12 est monté mobile à l'intérieur du conduit d'admission 1, en contact avec la partie de la paroi du conduit d'admission 1 traversée par les ouvertures 11. Le registre 12 ayant la forme d'une portion de cylindre est traversé par des ouvertures 13 dont la dimension et la disposition correspondent à la dimension et à la disposition des ouvertures 11 traversant la paroi du conduit d'admission 1. Le registre 12 est solidaire, à l'une de ses extrémités, d'un doigt d'actionnement 14 de direction radiale traversant la paroi du conduit d'admission 1 par une ouverture oblongue 15 de direction axiale. Comme il est visible sur la figure 2, le registre 12 est également solidaire de deux doigts 16 et 16' qui sont engagés et guidés dans deux ouvertures oblongues 17 et 17' de direction axiale usinées dans la paroi du conduit d'admission 1. De cette manière, le registre 12 est monté mobile dans la direction axiale, par rapport au conduit 1, entre une première position dans laquelle les ouvertures 13 du registre 12 sont superposées avec les ouvertures 11 du conduit 1 et une seconde position représentée sur la figure 2, dans laquelle des parties pleines du registre 12 situées entre les ouvertures 13 viennent se superposer aux ouvertures 11 traversant le conduit 1. Dans la première position du registre 12, les ouvertures 11 du conduit 1 qui sont en coïncidence avec les ouvertures 13 du registre 12, mettent en communication le volume intérieur du conduit d'admission 1 avec la chambre 9 du résonateur. Le résonateur 7 peut alors fonctionner comme silencieux. Dans la seconde position du registre 12, les ouvertures 11 sont obturées et le résonateur fonctionne uniquement comme un résonateur de Helmholtz. Il est à remarquer que le fonctionnement du résonateur 7 comme résonateur de Helmholtz ne peut être obtenu qu'en plaçant le registre 12 dans la position de fermeture des ouvertures du conduit d'admission. En revanche, on a pu montrer que de manière inattendue, lorsque le registre 12 assure la libération des ouvertures 11, le résonateur fonctionne comme un silencieux, sans que le conduit 10 du résonateur de Helmholtz qui met en communication le conduit d'admission d'air avec la chambre 9 du résonateur, ne perturbe le fonctionnement du silencieux. Par un simple déplacement du registre 12 entre sa première et sa seconde positions, on peut donc passer d'un fonctionnement en silencieux à un fonctionnement en résonateur de Helmholtz et inversement d'un fonctionne ment en résonateur de Helmholtz à un fonctionnement en silencieux, par déplacement du registre 12 entre sa seconde et sa première positions. Les déplacements du registre 12 entre sa première et sa seconde positions sont obtenus par une tige de commande 18 de direction axiale, engagée à l'une de ses extrémités, dans une ouverture du doigt d'actionnement 14 du registre 12 et solidaire, à son autre extrémité, d'une membrane d'un poussoir à dépression 19. La chambre du poussoir à dépression 19 est reliée par une conduite 20 à une source de dépression, par l'intermédiaire d'une électrovanne 21 commandée par un calculateur 22 associé au moteur du véhicule automobile. Le calculateur 22 fournit à l'électrovanne 21 un signal de commande permettant son ouverture, lorsque le régime du moteur atteint une certaine valeur prédéterminée. Le poussoir à dépression 19 assure alors le déplacement du registre de sa seconde à sa première position dans laquelle les ouvertures du registre sont superposées aux ouvertures du conduit d'admission. Le résonateur peut alors fonctionner comme un silencieux, depuis le régime prédéterminé jusqu'au régime maximal du moteur. Lorsque le régime du moteur passe en-dessous de la valeur prédéterminée l'électrovanne 21 assure la mise à l'atmosphère du poussoir à dépression 19, ce qui produit, par l'intermédiaire de la tige d'actionnement 18, le déplacement du registre 12 de sa première à sa seconde position dans laquelle les ouvertures 11 du conduit d'admission 1 sont obturées. Le résonateur 8 fonctionne alors comme résonateur de Helmholtz, pour les bas régimes du moteur, jusqu'au ralenti. Le dispositif suivant l'invention permet donc un fonctionnement automatique du résonateur à une fréquence de résonance adaptée aux fréquences acoustiques dont on doit réaliser l'atténuation suivant le régime de fonctionnement du moteur. Le régime prédéterminé du moteur définissant le passage du résonateur d'un type de fonctionnement à un autre est calculé et défini de manière qu'on puisse atténuer au mieux les fréquences acoustiques produites à l'admission en utilisant soit le résonateur de Helmholtz dont les caractéristiques d'atténuation sont définies par la longueur et le diamètre du conduit 10 et par le volume de la chambre 9, soit le silencieux dont la fréquence de résonance est sensiblement différente de celle du résonateur de Helmholtz et définie par le volume de la chambre 9 et le diamètre et le nombre des trous 11 du conduit d'admission. Depuis le régime de ralenti du moteur jusqu'au régime prédéterminé, les trous 11 du conduit d'admission restent obturés par le registre 12. Le résonateur fonctionne comme un résonateur de Helmholtz avec une fréquence d'accord correspondant à une résonance présente dans la plage de régime du moteur fonctionnant à bas régime. A partir du régime prédéterminé, jusqu'au régime maximal du moteur, le registre 12 est dans une position telle qu'il libère les ouvertures 11 du conduit d'admission. Le résonateur fonctionne alors comme un silencieux qui atténue les résonances présentes sur la plage de régimes de fonctionnement du moteur fonctionnant à haut régime. Ces résonances correspondent à des harmoniques d'ordre supérieur de la fréquence fondamentale du moteur. Les dimensions du résonateur qui doit être utilisé dépendent des caractéristiques de l'ensemble du dispositif d'admission. En effet, les caractéristiques acoustiques de l'admission dépendent non seulement du conduit 1 mais encore des autres parties du dispositif d'admission. Dans le cas d'un conduit d'admission d'une longueur de 900 mm, d'un filtre à air d'une capacité de 9 litres et d'un conduit 4 de liaison entre le filtre à air 2 et le boîtier 5 du papillon 6 dont la longueur est de 200 mm, on utilise un résonateur dont la chambre 9 a une capacité de 2,5 litres. On utilise dans ce cas un conduit 10 du résonateur de Helmholtz dont la longueur est de 125 mm et le diamètre de 30 mm. On prévoit quarante ouvertures 11 d'un diamètre de 4 mm traversant la paroi du conduit d'admission 1, à l'intérieur de l'enveloppe 7 du résonateur et le registre 12. La fréquence de résonance du résonateur de Helmholtz est alors de 75 Hz et le changement de mode de fonctionnement du résonateur est obtenu pour un régime de fonctionnement du moteur prédéterminé qui correspond à une vitesse de 3000 tours/mn. Le dispositif d'atténuation réglable suivant l'invention permet donc une adaptation de la fréquence du résonateur à la plage de fréquences acoustiques à l'admission, déterminée par le régime du moteur. L'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui a été décrit. C'est ainsi que le registre peut être monté mobile en rotation autour de l'axe du conduit d'admission, dans un sens et dans l'autre, entre une position d'obturation et une position de libération des ouvertures du conduit d'admission. Le déplacement du registre d'obturation et d'ouverture des trous du conduit d'admission peut être effectué en utilisant un moteur électrique à la place d'un poussoir à dépression. Dans ce cas, le moteur électrique peut être commandé directement à partir du calculateur associé au moteur du véhicule automobile, en fonction du régime du moteur. Enfin, le dispositif d'atténuation réglable suivant l'invention peut être utilisé non seulement à l'admission du moteur mais également sur la ligne d'échappement du moteur, compte tenu d'adaptations dimensionnelles nécessaire pour adapter les caractéristiques du résonateur aux fréquences des émissions acoustiques de l'échappement, suivant le régime du moteur. REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'atténuation réglable de bruits émis par des gaz en circulation d'un moteur de véhicule automobile, comportant une conduite de circulation de gaz (1), une enveloppe de résonateur (7) entourant la conduite de circulation (1) sur une partie de sa longueur et délimitant une chambre (9) autour de la partie de conduite (1) entourée par l'enveloppe (7), une pluralité d'ouvertures (11) traversant la paroi de la partie de conduite (1) entourée par l'enveloppe (7) et un conduit en dérivation (10) sur la partie de conduite (1) entourée par l'enveloppe (7) débouchant dans la chambre (9) délimitée par l'enveloppe de résonateur (7), caractérisé par le fait qu'il comporte de plus un moyen (12) d'obturation et de libération des ouvertures (11) traversant la paroi de la conduite (1), commandé en fonction du régime du moteur. 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen d'obturation et de libération (12) des ouvertures (11) traversant la paroi de la conduite (1) comporte un registre (12) en forme de secteur cylindrique monté mobile à l'intérieur de la conduite (1) de circulation de gaz, dans la direction axiale de la conduite (1), entre une première position dans laquelle un ensemble d'ouvertures (13) traversant le registre (12) est en coïncidence avec les ouvertures (11) traversant la paroi du conduit de circulation (1), et une seconde position dans laquelle les ouvertures (11) traversant le conduit de circulation (1) sont fermées par des parties pleines du registre (12) et un moyen de déplacement (18, 19, 21) du registre (12) dans la direction axiale entre sa première et sa seconde positions. 3.- Dispositif d'atténuation suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que le moyen de déplacement (18, 19, 21) du registre (12) entre sa première et sa seconde positions est constitué par un poussoir à dépression (19) relié au registre (12) par l'intermédiaire d'une tige d'actionnement (18) de direction axiale et une électrovanne (21) pour la mise en dépression ou la mise à l'atmosphère du poussoir à dépression (19). 4.- Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que l'électrovanne (21) est reliée à un calculateur (22) de surveillance des paramètres du moteur de véhicule automobile, de manière à recevoir un signal de commande en fonction du régime du moteur. 5.- Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que l'électrovanne (21) est actionnée par un signal représentatif d'un régime prédéterminé du moteur du véhicule automobile. 6.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen (12) d'obturation et de libération des ouvertures traversant la paroi de la conduite (1) est un registre traversé par une pluralité d'ouvertures (13) en contact avec la paroi de la conduite (1), et monté mobile en rotation autour de l'axe de la conduite (1) entre une première position dans laquelle les ouvertures du registre sont en coïncidence avec les ouvertures (11) traversant la paroi de la conduite (1) et un seconde position dans laquelle les ouvertures (13) traversant la paroi de la conduite (1) sont obturées par des parties pleines du registre (12) et des moyens de déplacement du registre (12) en rotation entre sa première et sa seconde position. 7.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 et 6, caractérisé par le fait que les moyens de déplacement du registre (12) entre sa première et sa seconde positions sont constitués par un moteur électrique relié à un calculateur de surveillance des paramètres du moteur de véhicule automobile, de manière à recevoir un signal de commande de déplacement du registre. 8.- Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé par le fait que le moteur électrique reçoit un signal de commande de déplacement pour un régime prédéterminé de fonctionnement du moteur de véhicule automobile. 9.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que la conduite de circulation de gaz (1) est une conduite d'admission d'air dans le moteur reliée à un collecteur d'admission du moteur, par l'intermédiaire d'un filtre à air (2), d'une conduite de liaison (4) et d'un papillon de gaz (6). 10.- Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé par le fait que la fréquence de résonance d'un premier résonateur réalisé sous la forme d'un silencieux comportant les ouvertures (11) traversant la paroi du conduit d'admission (1) et la chambre de résonateur (9) est déterminée par le nombre et le diamètre des ouvertures (11) traversant la paroi du conduit d'admission et par le volume de la chambre de résonateur (9). 11.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisé par le fait que la fréquence de résonance d'un second résonateur constitué sous la forme d'un résonateur de Helmholtz comportant le conduit en dérivation (10) et la chambre de résonateur (9) est déterminée par le volume de la chambre de résonateur (9) et par le diamètre et la longueur du conduit (10) en dérivation sur le conduit d'admission (1). 12.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 9 à 11, dans lequel la conduite d'admission (1) a une longueur de 900 mm, le filtre à air (2) une capacité de 9 litres, et le conduit de liaison (4) du filtre (2) et du papillon (6) une longueur de 200 mm, caractérisé par le fait que la chambre du résonateur (9) a une capacité de 2,5 litres, le conduit (10) en dérivation une longueur de 125 mm et un diamètre de 30 mm et que la paroi de la conduite d'admission (1) est traversée par quarante ouvertures de 4 mm de diamètre.