Brevet FR2826062A1 — publié le 20021220

Elément d'un système d'admission d'air à base de matière plastique d'un moteur à combustion interne La présente invention concerne un élément d'un système d'admission d'air à base de matière plastique d'un moteur à combustion interne, ainsi qu'un système d'admission d'air comprenant un tel élément et qu'un moteur à combustion interne équipé d'un tel système. Depuis de nombreuses années, la tendance en matière de pièces sous le capot des automobiles est au remplacement des pièces métalliques par des pièces en matière plastique, plus légères et plus faciles à mouler en des pièces complexes intégrant un maximum de fonctions. Toutefois, de par leur légèreté, ces matières plastiques mènent à des problèmes acoustiques et il est donc connu d'augmenter leur densité au moyen de charges minérales diverses. Ainsi, dans le brevet US 4,980, 407, une solution permettant d'augmenter la dissipation acoustique par vibrations dans des pièces à base de polyamide est proposée. Celle-ci consiste au choix d'un alliage particulier de divers polyamides, au lieu d'une résine unique. Il y est recommandé de charger cet alliage avec des matières de charge diverses, telles que des fibres de verre, du talc, du mica, du sulfate de baryum..., les fibres de verre étant préférées pour leur efficacité accrue en tant que renfort mécanique. La demanderesse a toutefois constaté que, de manière surprenante, si les fibres de verre permettent en effet d'augmenter la dissipation d'énergie acoustique par vibrations, elles augmentent par contre fortement la transparence acoustique. La demanderesse a trouvé qu'en ajoutant de la barytine comme matière de charge à un élément d'un système d'alimentation en air présentant un problème de transparence acoustique, on permettait de réduire ce problème, et ce avec de nombreux avantages : - coût matière réduit, la barytine étant une charge plus de 10 fois moins chère que les fibres de verre et souvent, que la résine de base - mise en oeuvre plus aisée et de durée réduite par rapport aux autres renforts - faible absorption d'eau, la barytine étant hydrophobe, et d'huile - bonne stabilité dimensionnelle (faible retrait et peu de retassures). La présente invention a donc pour objet un élément d'un système d'admission d'air à base de matière plastique d'un moteur à combustion interne dont les pièces en matière plastique présentent une transparence acoustique et un coût réduit. La présente invention concerne dès lors un élément d'un système d'admission d'air à base de matière plastique d'un moteur à combustion interne présentant une transparence acoustique améliorée grâce à la présence de barytine. Par transparence acoustique selon la présente invention, on entend désigner la transmission de bruit au travers d'une paroi. La présente invention s'applique à tout type de moteur à combustion interne, mais de préférence à des moteurs multicylindres, tels que ceux des véhicules et en particulier, des véhicules automobiles. Par système d'admission d'air selon la présente invention, on entend désigner l'ensemble des éléments qui amènent l'air vers le moteur. Il comprend généralement au moins un conduit d'admission d'air, un filtre à air, un autre conduit et un collecteur d'admission comprenant un plenum (ou chambre commune) et un répartiteur pour amener l'air vers chaque cylindre du moteur. Il peut également comprendre un système turbo avec des conduits appropriés pour y amener et évacuer l'air. L'élément du système d'admission d'air auquel s'applique la présente invention est un élément dont les dimensions, la matière constitutive, les conditions d'utilisation sont telles qu'il présente un niveau de transparence acoustique inacceptable. Un tel élément présente généralement un rapport longueur/largeur sensiblement différent de 1 (par exemple d'au moins 2, voire au moins 5, et même au moins 10). En effet, pour des éléments ayant un rapport longueur/largeur proche de 1, les problèmes de résonance sont souvent plus importants que les problèmes de transparence acoustique et dans ces éléments là, l'introduction d'une charge favorisant la raideur des parois (telle que les fibres de verre par exemple) est plus avantageuse. A noter que différentes charges peuvent être présentes dans un même élément, et ce en des quantités à optimiser en fonction de l'émission sonore globale et des autres propriétés du cahier des charges. Ainsi, la barytine peut être combinée à des fibres ou des billes de verre, à du talc, du mica et tout autre type de charge usuelle pour les matières plastiques. La présente invention s'applique de préférence à un conduit de faible diamètre, tel qu'un conduit d'admission d'air ou d'entrée ou de sortie turbo, mais elle peut également s'appliquer à un collecteur d'admission. Elle s'applique avantageusement à un conduit d'entrée turbo, où les problèmes de transparence acoustique sont particulièrement élevés et où le rapport volume/surface est effectivement faible. La matière plastique selon la présente invention peut être une matière quelconque, thermoplastique ou non. De préférence, il s'agit d'une matière thermoplastique et avantageusement, d'une matière thermoplastique aisément moulable, par exemple par injection. Le polyamide (PA) est un exemple d'un tel matériau, qui présente en outre l'avantage de résister à des températures élevées. Généralement, les éléments soumis à des sollicitations thermiques dans les systèmes d'admission d'air sont effectivement à base de PA, et le plus souvent de PA6, bien que le PA66 ou certains autres PA (PA 11, PA 12, PA 610 et PA MXD6) puissent également convenir, seuls ou en mélange. La matière plastique peut comprendre tout additif usuel, tel qu'un modifiant choc, un agent antistatique, un colorant... La barytine, ou sulfate de bar La barytine, ou sulfate de baryum, est généralement sous forme de particules ayant une granulométrie que l'homme de métier adaptera aisément aux propriétés (notamment mécaniques) requises. Généralement, le diamètre des particules est supérieur ou égal à 0. 3 um, voire à 0. 5 um et de préférence à 1 ujm. II est généralement inférieur ou égal à 250 pm, voire à 150 um, et de préférence à 50 um. Une granulométrie plus fine favorise généralement la résistance au choc. La barytine est généralement présente à raison de 10% (en poids par rapport au poids total de l'élément) ou plus, mieux : de 20% ou plus, et parfois, de 30% et plus. Des teneurs trop élevées en barytine mènent à des difficultés de mise en oeuvre, et à des défauts de résistance au choc. En conséquence, la teneur en barytine est généralement inférieure ou égale à 60%, de préférence inférieure ou égale à 50%, voire à 40%. A noter que la présence de barytine permet de diminuer le retrait thermique, les retassures et de diminuer la durée des cycles de fabrication. Elle mène également à une meilleure stabilité dimensionnelle, et à une moindre prise d'eau et d'huile. La présente invention concerne également un système d'admission d'air comprenant un élément présentant une transparence acoustique améliorée tel que décrit précédemment, ainsi qu'un moteur à combustion interne équipé d'un tel système d'admission. Avantageusement, ce moteur est équipé avec des pièces en matière plastique contenant de la barytine dans les pièces où l'opacité acoustique est souhaitée, et/ou un autre renfort (tel que les fibres de verre ou le talc) pour les pièces qui doivent dissiper l'énergie acoustique sous forme de vibrations. Ainsi par exemple, les résonateurs et les filtres peuvent être à base d'un polymère (tel que le polypropylène, étant donné les sollicitations thermiques faibles) renforcé de talc, à raison de 20%, voire 40% minimum. Par contre, pour les pièces où la rigidité est primordiale (telles que les couvre-culasses), la barytine seule peut suffire à conférer la résistance mécanique et les propriétés acoustiques requises à un polymère adéquat, tel que le PA. A noter une fois de plus que les divers types de charges peuvent être combinés pour optimiser l'émission sonore globale, mais que l'augmentation du taux de barytine est favorable d'un point de vue économique. REVENDICATIONS 1-Elément d'un système d'admission d'air à base de matière plastique d'un moteur à combustion interne présentant une transparence acoustique améliorée, caractérisé en ce qu'il comprend de la barytine. 2-Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il présente un rapport longueur/largeur sensiblement différent de 1. 3-Elément selon la revendication 2, qui est un conduit d'admission d'air et/ou un conduit d'entrée turbo et/ou un conduit de sortie turbo et/ou un collecteur d'admission. 4-Elément selon la revendication 3, qui est un conduit d'entrée turbo. 5-Elément selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des fibres de verre. 6-Elément selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière plastique est un polyamide (PA). 7-Elément selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la barytine est constituée de particules ayant un diamètre de 0.3 à 250 um. 8-Elément selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la barytine est incorporée à raison de 10 à 60% par rapport au poids total de l'élément. 9-Système d'admission d'air d'un moteur à combustion interne comprenant un élément selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10-Moteur à combustion interne équipé d'un système d'admission d'air selon la revendication 9.