Brevet FR2763899A1 — publié le 19981204

La présente invention concerne un système d'échappement de moteur à combustion interne de véhicule automobile. Dans un véhicule automobile, il existe différentes sources de bruit. Les trois sources de bruits les plus importantes sur un véhicule sont les bruits issus du compartiment moteur, les bruits issus du roulement sur la route et au passage de l'air le long de la carrosserie, et enfin les bruits émis par la ligne d'échappement. Afin de satisfaire aux prochaines évolutions des normes sur le bruit, les travaux visant à réduire les bruits émis par le moteur risquent de ne plus être suffisants. II faut alors s'attacher à réduire le bruit issu des autres sources et, en particulier, à tout le système d'échappement des gaz brûlés. En effet, à la sortie de la chambre de combustion, les gaz en se détendant provoquent un bruit important que les différents silencieux n'arrivent pas à atténuer suffisamment. Pour remédier à ce problème, il est déjà connu d'utiliser des coques ou des gaines qui enveloppent totalement ia ligne d'échappement sur toute sa longueur. Ce dispositif présente cependant quelques inconvénients. En effet, pour leur mise en place, il faut souvent opérer une modification de l'emplacement et de la forme des écrans thermiques, ainsi qu'une modification des points de fixation des écrans thermiques sur le plancher, voire même une modification du plancher lui-même. D'autres solutions existent concernant la structure du système d'échappement lui-même, avec des travaux sur les filtres, notamment les filtres à particules, les pots catalytiques, les silencieux et les pots de détente. Cependant, ces solutions présentent d'autres inconvénients, particulièrement en ce qui concerne le poids du système d'échappement, ainsi que son coût de développement et de mise en place élevé. En particulier, le brevet DE-C-1.027.084 propose une gaine qui accompagne le système d'échappement du moteur à l'extrémité d'évacuation des gaz, la gaine elle-même faisant partie de ia structure de la voiture et étant située au-dessus du plancher du véhicule. Pour remédier au problème du bruit, et afin d'éviter les inconvénients qui viennent d'être mentionnés, la présente invention propose différents modes de réalisation d'une enveloppe qui entoure au moins partiellement le système d'échappement. A cet effet, I'invention propose un système d'échappement de véhicule automobile du type comportant au moins un élément délimitant un volume interne interposé dans une canalisation d'évacuation des gaz, du type dans lequel une extrémité amont, constituée par un collecteur d'admission, reçoit des gaz brûlés d'un moteur à combustion interne et une extrémité avale rejette les gaz dans l'atmosphère, et du type dans lequel le système d'échappement est reçu au moins en partie dans une enveloppe d'isolation qui est délimitée par une paroi, caractérisé en ce que le système d'échappement est situé sous un plancher du véhicule automobile, et en ce que le plancher constitue au moins une portion de la paroi de l'enveloppe d'isolation. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - le système d'échappement et l'enveloppe d'isolation s'étendent longitudinalement sous le véhicule - le plancher comporte une partie centrale longitudinale et deux parties latérales qui s'étendent transversalement vers l'extérieur depuis des bords longitudinaux de la partie centrale, et la partie centrale longitudinale constitue une portion supérieure de la paroi de l'enveloppe; - les parties latérales du plancher sont réalisées sous la forme de pièces indépendantes rapportées de part et d'autre de la partie centrale, et les parties latérales comportent chacune, au voisinage de la partie centrale une extension qui s'étend vers le bas et transversalement vers l'intérieur et qui forme une portion latérale de la paroi de l'enveloppe d'isolation - la paroi de l'enveloppe d'isolation comporte une portion supérieure qui est formée par une partie du plancher du véhicule, et une portion inférieure qui est réalisée sous la forme d'au moins une demi-coque rapportée sous le plancher du véhicule - la demi-coque inférieure comporte au moins une fente permettant l'évacuation de l'air chaud - la ou les fentes d'évacuation d'air s'étendent selon une direction perpendiculaire à celle du système d'échappement - la fente s'étend longitudinalement sur la plus grande partie du système d'échappement, définissant ainsi deux demicoques latérales - les portions latérales de la paroi de l'enveloppe d'isolation comportent un bord longitudinal libre qui s'étend sensiblement au niveau de la partie la plus basse du système d'échappement - l'enveloppe d'isolation est ouverte à ses extrémités amont et aval, et en ce qu'il comporte un ventilateur à l'une de ses extrémités pour imposer une circulation d'air dans l'enveloppe; - I'enveloppe d'isolation comporte des écrans thermiques supérieurs agencés entre l'élément et une portion supérieure de la paroi de l'enveloppe; - au moins une portion de la paroi de l'enveloppe d'isolation est constituée par deux feuilles de métal enserrant une série de feuilles métalliques - une face interne d'au moins une portion de la paroi de l'enveloppe d'isolation est recouverte d'une couche de matériau isolant synthétique - une face interne d'au moins une portion de la paroi de l'enveloppe d'isolation est recouverte par une couche de mousse métallique isolante. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique latérale, partiellement en section longitudinale d'un véhicule automobile et de son système d'échappement - la figure 2 est une vue en section selon la ligne A-A de la figure 1, qui illustre le premier mode de réalisation, dans lequel le plancher constitue au moins une partie de l'enveloppe d'isolation entourant le système d'échappement - la figure 3 est une vue similaire à la précédente, qui illustre un deuxième autre mode de réalisation, dans lequel des portions de l'enveloppe d'isolation sont des pièces rapportées fixées au plancher - la figure 4 est une vue similaire à la précédente, qui illustre un troisième mode de réalisation ; et - la figure 5 est une vue similaire à la précédente, d'un quatrième mode de réalisation dans lequel l'enveloppe d'isolation est réalisée par une pièce rapportée en forme de demi-coque. On a représenté sur la figure 1 un véhicule comportant un moteur avant 10 sur lequel est fixé un système d'échappement 12 par son extrémité amont constituée par un collecteur d'échappement 14. Le système d'échappement s'étend longitudinalement sous le plancher 16 du véhicule. De façon classique, I'extrémité aval 18 du système d'échappement rejette les gaz d'échappement dans l'atmosphère à l'arrière du véhicule automobile. Le système d'échappement est équipé, comme cela est connu, d'une succession de différents silencieux et pots de détente, ou pots catalytiques, qui seront désignés sous le terme générique d'éléments du système d'échappement, reliés entre eux par des tronçons d'une canalisation d'échappement 19. Selon une conception connue, le système d'échappement 12 est entouré latéralement, au moins en partie, sur la plus grande partie de son étendue longitudinale par une enveloppe 15 d'isolation acoustique et thermique. Selon le mode de réalisation illustré à la figure 2, et conformément à l'invention, le plancher 16 du véhicule automobile comporte une partie centrale longitudinale 20 en forme de tunnel qui recouvre longitudinalement le système d'échappement 12, et deux parties latérales 22 et 24 qui s'étendent latéralement vers l'extérieur à partir des bords longitudinaux 26 et 28 de la partie centrale 20 du plancher 16. Les parties latérales 22 et 24 sont prolongées vers l'intérieur et sensiblement vers le bas par deux extensions 30 et 32 qui sont réalisées venues de matière avec le plancher et qui forment des portions latérales d'une enveloppe 15 d'isolation du système d'échappement 12. La partie centrale 20 est rapportée, à l'intérieur, sur les parties latérales 22 et 24. Ainsi, le système d'échappement 12 est placé dans une enveloppe 15 d'isolation, dont la portion supérieure est constituée par la partie centrale 20 du plancher 16, et dont les portions latérales sont constituées par les extensions 30 et 32 des parties latérales 22 et 24 du plancher. Dans ce mode de réalisation, I'enveloppe 15 d'isolation est intégrée au plancher du véhicule. Entre le système d'échappement 12 et la portion supérieure 20 de l'enveloppe 15, il est connu d'interposer un écran thermique 17 qui protège le plancher 16 et l'habitacle de la chaleur importante dégagée par les différents éléments du système d'échappement 12. Ces écrans thermiques supérieurs 17 sont agencés notamment entre le silencieux et la portion supérieure 20 de la paroi de l'enveloppe 15. Les extensions 30 et 32 des parties latérales 22 et 24 du plancher 16 sont recouvertes, sur leurs faces internes en vis à vis du système d'échappement, d'une couche 34 de matériau isolant, en particulier pour atténuer la propagation des bruits du système d'échappement. Selon les autres modes de réalisation, illustrés aux figures 3 à 5, la paroi de l'enveloppe 15 d'isolation du système d'échappement 12 comporte une portion supérieure constituée au moins en partie par une partie centrale 36 du plancher 16 du véhicule automobile réalisée en une seule pièce avec les parties latérales 22 et 24, le reste de la paroi étant constituée de pièces rapportées fixées au plancher. Dans les modes de réalisation illustrés aux figures 3 et 4, constituant deux aspects différentes d'un même mode de réalisation, les portions latérales de la paroi de l'enveloppe 15 d'isolation sont réalisées sous la forme de deux pièces rapportées 38 et 40 agencées symétriquement de part et d'autre du système d'échappement 12. Ces portions latérales 38 et 40 sont fixées au plancher 16 approximativement aux extrémités transversales de la partie centrale 36 en forme de tunnel longitudinal du plancher 16. Le mode de fixation est indifférent, les pièces rapportées 38 et 40 pouvant être serties ou rivetées à la face inférieure du plancher 16, ou peuvent être soudées, collées, voire fixées par vissage sous le plancher 16 du véhicule automobile. De même que dans le premier mode de réalisation, les portions latérales de la paroi de l'enveloppe 15 d'isolation du système d'échappement, qui sont ici constituées par les pièces rapportées 38 et 40, sont recouvertes sur leur face interne par une couche de matériau isolant, pour limiter la propagation des différents bruits du système d'échappement. Dans les modes de réalisation illustrés aux figures 3 et 4, les pièces rapportées 38 et 40 définissent, entre leurs bords longitudinaux d'extrémités libres 42 et 44 en vis à vis, une fente longitudinale inférieure, le long de la ligne d'échappement. Dans le premier mode de réalisation, illustré à la figure 1, une fente longitudinale similaire est délimitée par les bords longitudinaux en vis à vis 31 et 33 des extensions 30 et 32. La largeur de la fente longitudinale définie par ces modes de réalisation varie selon la forme des parois latérales de l'enveloppe 15. Cependant, cette largeur doit être suffisante pour permettre un accès direct au système d'échappement pour toute réparation et/ou changement du système d'échappement. Dans le dernier mode de réalisation représenté à la figure 5, la paroi de l'enveloppe 15 d'isolation comporte une portion supérieure constituée par la partie centrale 36 du plancher 16 du véhicule, et une seconde portion à la fois latérale et inférieure, réalisée par une pièce rapportée 46 en forme générale de demi-coque. Cette portion latérale et inférieure 46 s'étend longitudinalement le long du système d'échappement 12. Dans ce mode de réalisation, l'enveloppe 15 est ouverte à ses extrémités amont et aval, et elle comporte à son extrémité amont un ventilateur 48 (voir figure 1) pour opérer une circulation d'air à travers l'enveloppe 15 du système d'échappement, afin de faciliter le refroidissement de l'ensemble du système d'échappement 12. La demi-coque 46 comporte ainsi deux portions latérales 38 et 40 et une portion centrale inférieure 47 réalisées en une seule pièce rapportée sous le plancher. La demi-coque 46 comporte des fentes transversales 50 pour permettre l'évacuation de l'air chaud de l'enveloppe 15 d'isolation. Dans tous les cas, un écran thermique 17 peut être interposé entre les éléments du système d'échappement 12 autres que les canalisations, et la portion supérieure 20 ou 36 de la paroi l'enveloppe 15 d'isolation. Le premier mode de réalisation est un mode de réalisation particulièrement avantageux. En effet, l'enveloppe 15 d'isolation du système d'échappement 12 est constituée entièrement par les différentes parties du plancher 16. La réalisation d'une telle enveloppe 15 d'isolation, dès la conception et la fabrication du plancher, permet une réduction sensible des coûts de fabrication. De plus, dans ce mode de réalisation, le fait que le plancher constitue lui-même l'enveloppe 15 d'isolation présente l'avantage d'accroître la raideur du plancher, ce qui améliore le comportement en cas de chocs, le plancher absorbant lui-même une partie de l'énergie de choc sans risque de détachement de pièces rapportées. Dans les trois modes de réalisation illustrés aux figures 2 à 4, les portions latérales de l'enveloppe 15 d'isolation sont réalisées de façon que les parties basses de la paroi de l'enveloppe 15, soient situées à la hauteur de la partie la plus basse du système d'échappement. De cette façon, l'enveloppe 15 d'isolation ne provoque aucun abaissement supplémentaire sous le véhicule automobile, tout en isolant de façon suffisante le système d'échappement 12. Un autre avantage de ces modes de réalisation réside dans le fait que le système d'échappement 12 est au moins en partie en contact avec l'air ambiant, sans que l'enveloppe 15 d'isolation provoque de rétention d'air chaud. Dans le dernier mode de réalisation, dans lequel l'enveloppe 15 d'isolation comporte une portion inférieure continue 46 en forme générale de demi-coque qui entoure l'ensemble du système d'échappement, la pièce rapportée 46 est réalisée de façon à avoir un profil aérodynamique qui améliore l'aérodynamique globale du véhicule automobile. Dans chacun des modes de réalisation précédents, une partie au moins de l'enveloppe du système d'échappement peut être réalisée en matériau plastique, ce qui présente les avantages de donner une structure légère, économique, et facile à mettre en place, ou en aluminium, ce qui présente sensiblement les mêmes avantages, et permet en plus de s'affranchir des problèmes thermiques. Dans les différents modes de réalisation, une partie des faces internes de l'enveloppe 15 est recouverte d'une couche de matériau absorbant. Ce matériau absorbant, selon un mode de réalisation, consiste en un matériau absorbant classique constitué de fibres minérales ou synthétiques comme de la fibre de verre. Cet absorbant peut aussi être constitué d'une mousse synthétique comme le polyuréthanne. Selon un autre mode de réalisation, et pour s'affranchir des problèmes d'échauffement provoqués par la proximité de la ligne d'échappement, la couche de matériau absorbant peut consister en une couche de mousse métallique, comme une mousse réalisée à partir d'aluminium, de cuivre ou de nickel. Ce mode de réalisation présente de plus l'avantage d'avoir des propriétés avantageuses, en ce qui concerne l'absorption de chocs. Enfin, selon un autre mode de réalisation, I'isolation acoustique est réalisée directement à partir de l'enveloppe 15 elle-même. En effet, les parois de cette dernière sont réalisées par deux feuilles métalliques d'une épaisseur d'environ un demi millimètre, entre lesquelles est enserrée une série de feuilles métalliques extrêmement minces, d'une épaisseur d'environ cinquante micromètres, et qui sont perforées. Ce système présente l'avantage d'éviter une couche supplémentaire de matériau isolant acoustiquement, et de ne pas être sensible à la chaleur dégagée par le système d'échappement dans l'enveloppe 15 d'isolation. REVENDICATIONS 1. Système d'échappement (12) de véhicule automobile du type comportant au moins un élément délimitant un volume interne interposé dans une canalisation d'évacuation des gaz, du type dans lequel une extrémité amont (14), constituée par un collecteur d'admission, reçoit des gaz brûlés d'un moteur à combustion interne (10) et une extrémité aval (18) rejette les gaz dans l'atmosphère, et du type dans lequel le système d'échappement (12) est reçu au moins en partie dans une enveloppe (15) d'isolation qui est délimitée par une paroi, caractérisé en ce que le système d'échappement (12) est situé sous un plancher (16) du véhicule, et en ce que le plancher (16) constitue au moins une portion de la paroi de l'enveloppe (15) d'isolation. 2. Système d'échappement (12) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système d'échappement (12) et l'enveloppe (15) d'isolation s'étendent longitudinalement sous le véhicule. 3. Système d'échappement (12) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le plancher (16) comporte une partie centrale longitudinale (20) et deux parties latérales (22, 24) qui s'étendent transversalement vers l'extérieur depuis des bords longitudinaux (31, 33) de la partie centrale, et en ce que la partie centrale longitudinale (20) constitue une portion supérieure de la paroi de l'enveloppe (15). 4. Système d'échappement (12) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les parties latérales (22, 24) du plancher sont réalisées sous la forme de pièces indépendantes rapportées de part et d'autre de la partie centrale, et en ce que les parties latérales (22, 24) comportent chacune, au voisinage de la partie centrale une extension (30, 32) qui s'étend vers le bas et transversalement vers l'intérieur et qui forme une portion latérale de la paroi de l'enveloppe (15) d'isolation. 5. Système d'échappement (12) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la paroi de l'enveloppe (15) d'isolation comporte une portion supérieure (36) qui est formée par une partie du plancher du véhicule, et une portion inférieure qui est réalisée sous la forme d'au moins une demi-coque (38, 40, 46) rapportée sous le plancher du véhicule. 6. Système d'échappement (12) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la demi-coque inférieure (46) comporte au moins une fente (50) permettant l'évacuation de l'air chaud. 7. Système d'échappement (12) selon la revendication 6, caractérisé en ce que la ou les fentes (50) d'évacuation d'air s'étendent selon une direction perpendiculaire à celle du système d'échappement (12). 8. Système d'échappement (12) selon la revendication 6, caractérisé en ce que la fente s'étend longitudinalement sur la plus grande partie du système d'échappement (12), définissant ainsi deux demi-coques (38, 40) latérales. 9. Système d'échappement (12) selon l'une quelconque des revendications 8 ou 4, caractérisé en ce que les portions latérales (30, 32, 38, 40) de la paroi de l'enveloppe (15) d'isolation comportent un bord longitudinal libre (31, 33, 42, 44) qui s'étend sensiblement au niveau de la partie la plus basse du système d'échappement (12). 10. Système d'échappement (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enveloppe (15) d'isolation est ouverte à ses extrémités amont et aval, et en ce qu'il comporte un ventilateur (48) à l'une de ses extrémités pour imposer une circulation d'air dans l'enveloppe (15). 11. Système d'échappement (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enveloppe (15) d'isolation comporte des écrans thermiques supérieurs (17) agencés entre l'élément et une portion supérieure (20, 36) de la paroi de l'enveloppe (15). 12. Système d'échappement (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une portion de la paroi de l'enveloppe (15) d'isolation est constituée par deux feuilles de métal (34) enserrant une série de feuilles métalliques. 13. Système d'échappement (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une face interne d'au moins une portion de la paroi de l'enveloppe (15) d'isolation est recouverte d'une couche (34) de matériau isolant synthétique. 14. Système d'échappement (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une face interne d'au moins une portion de la paroi de l'enveloppe (15) d'isolation est recouverte par une couche (34) de mousse métallique isolante.