Brevet FR2840652A1 — publié le 20031212

quantite de carburant injecte. s Dispositif d'attenuation des bruits issus du fonctionnement du moteur a combustion interne et/ou du systeme de climatisation d'un vehicule La presente invention concerne un dispositif d' attenuation des bruits parasites issus du fonctionnement du moteur a combustion interne et/ou du systeme de climatisation d'un vehicule, en particulier des bruits transmis par le circuit d'admission d'air du moteur ou du dispositif de 2s climatisation ainsi quun circuit d'admission d'air equipe d'un tel dispositif d'attenuation des bruits. Les systemes d' admission d'air pour moteur a combustion interne ont deux fonctions principales: - vehiculer jusquiau moteur un air propre et frais, - reduire le bruit moteur d'origine pulsatoire genere par liouverture et la fermeture des soupapes et qui se propage jusqu'a l' entree d'air (bouche) et rayonne a l'exterieur du vehicule. 3s En dehors de l' attenuation par reflexion liee au boltier tilLre, la rduction du bruit de bouche esL gndralemenL rdalisde en uLilisanL principalemenL deux principes. Ainsi, pour aLLAnuer des bandes de frAquence dLroiLes, on utilise des rdsonaLeurs de HelmholLz ou des rdsonaLeurs quart d'onde. Ces r4Gonateurs ont comme avanLage d'@Lre dLanches mais ndeessiLenL un encombrement non ndgligeable de 1 4 liLres eL constiLuenL une masse addiLionnelle importanLe pouvant aller jusqu'& 1 kg. Or, de nos j ours, la rAduction de la masse des vhicules et de 1'encombremenL sous capoL est devenue un enjeu important. Par ailleurs, on uLilise dgalemenL, pour aLL6nuer les basses frdquences, des conduits poreux. De telG conduits poreux permettent un gain de masse et d'encombrement non nAgligeable mais il augmentent le bruit rayonnd par le conduit ous le capoL eL, du fait gu'ils ne sonL pas Atanches, induisenL une augmenLaLion de la Lemp@raLure de 1'air arrivanL au moLeur du fait du mixage avec l'air chaud sous capoL. I1 en r4GulLe un certain nombre d'inconvnienLs au niveau du foncLionnemenL du diGposiLif de climatiGaLion ou du moteur. un but de la pr6GenLe invention esL done de propoGer un dispositif d'aLtnuation des bruits parasiteG du tye prciL6, de poids eL d'encombremenL relaLivemenL faibles, n'altranL pas la qualiLd, en parLiculier la tempraLure de 1'air arrivaot a moteur o au d1spositif de climatiGation. ua autre but de la pr6sente invention est de proposer un dispositif d'aLLnuaLion du Lype prciLd done la conception permeL l'obLenLion d'un disposiLif semi-acLif auLorisant une attnuation du bruit sur une bande de frquence plus large qu'un dispoGitif tradiLionnel du fait de Gon adapLaLion possible au rAgime moLeur. A ceL effeL, 1'invenLion a pour objet un disposiLif d'aLLAnuaLion des bruiLs issus du foncLionnemenL du moLeur a combustion et/ou du systeme de climatisation diun vehicule, en particulier des bruits transmis par le circuit d'admission d'air du moteur ou du dispositif de climatisation, dispositif caracterise en ce qutil est s positionne sur la canalisation d'admission d' air du circuit au droit d'une ouverture additionnelle de cette derriere, ce dispositif etant constitue principalement diune membrane repondant a une frequence de vibration ou plage de frequence de vibration predeterminee lorequ'elle est soumise aux sollicitations du flux d'air circulant dans ledit circuit pour modifier la reponse acoustique issue de ce flux. Lorequtune once acoustique traverse une membrane, celle-ci presente une transparence maximale sur sa resonance. Cette resonance est choisie de maniere a attenuer les bruits dans une plage de frequence predeterminee. Selon une forme de realisation preferee de ['invention, la membrane est associee a un siege de fixation assurant son immobilisation peripherique, le siege etant forme d'une senle piece avec l'ouverture additionnelle de la canalisation d'admission d'air ou etant incorpore a une piece rapportee sur liouverture de ladite canalisation. L' invention a encore pour objet un circuit d'admission d'air du moteur ou du dispositif de climatisation d'un vehicule du type constitue d'une canalisation d'admission d' air, caracterise en ce que la canalisation du circuit comporte une ouverture additionnelle au droit de laquelle est positionne un dispositif d' attenuation des bruits du type precise. L'invention sera bien comprise a la lecture de la description suivante d'exemples de realisation, en reference aux dessins annexes dans lesquels: À 2840652 la figure 1 represente une vue schematique d' ensemble diun circuit d'admission d'air d'un moteur a combustion interne equipe d'un dispositif s d'attenuation conforme a l' invention; la figure 2 represente une vue schematique d'un premier mode de realisation d'un dispositif d' attenuation des bruits conforme a l' invention; la figure 3 represente une vue schematique partiellement en coupe d'un autre mode de realisation d'un dispositif d'attenuation des bruits conforme a l 'invention; la figure 4 represente une vue schematique diun autre mode de realisation d'un dispositif d' attenuation des bruits conforme a l 'invention en position eclatee des elements le constituent; la figure 5 represente une vue schematique d'un autre mode de realisation d'un dispositif d' attenuation des bruits conforme a ['invention et 2s la figure 6 represente, sous forme de graphique, comportant en ordonnee la perte par transmission ou attenuation exprimee en dB et en abscisse la frequence en Hz des reponses acoustiques de la membrane d'une part et d'un resonateur d'autre part ainsi que la reponse acoustique de liensemble constitue du couplage d'un resonateur et d'une membrane. Comme mentionne ci-dessus, la presente invention a pour objet la realisation d'un dispositif 1 d' attenuation des bruits parasites issus du fonctionnement d'un moteur 4 a combustion interne et/ou d'un systeme de climatisation d'un vehicule, en particulier des bruits transmis par le circuit d'admission diair du moteur ou du dispositif de climatisation, ce dispositif d' attenuation etant de taille reduite et d'un rayonnement acoustique limite. Un exemple de circuit d'admission d' air traditionnel est notamment represente de maniere schematique a la figure 1. Dans ce circuit, l' entree d'air frais est representee en 5 et la canalisation du circuit en 2. Cette canalisation debouche dans un moteur 4 et comporte sur son parcours un boltier filtre represente en 3. Le dispositif 1 d' attenuation des bruits, objet de ['invention, peut etre positionne en amont ou en aval de ce boltier filtre, voire meme sur une paroi du boltier filtre 3 faisant partie integrante de la canalisation 2 du circuit d' admission d'air. Ce dispositif 1 est positionne sur ladite canalisation 2 d' admission d' air du circuit au droit d'une ouverture 6 additionnelle de cette derriere. Ce dispositif est constitue principalement, comme l'illustrent l 'ensemble des figures 2 a 5, d'une membrane 7 repondant a une frequence de vibration predeterminee lorsqu'elle est soumise aux sollicitations du flux d' air circulant dans le circuit pour modifier la reponse acoustique issue de ce 2s flux. Cette membrane 7 peut done etre assimilee a un oscillateur mecanique se presentant generalement sous forme d'un film mono matiere fin et relativement souple. La frequence propre de la membrane est definie a partir de la masse et de la tension de ladite membrane suivant la formule F = T/M et ce en fonction de la reponse acoustique sonhaitee. Cette membrane peut etre realisee en un materiau thermoplastique ou en un materiau elastomere, notamment par injection compression. Pour permettre son positionnement sur la canalisation 2 d'admission d'air du circuit d'admission d' air, la membrane 7 est associee a un siege 8 de fixation assurant son immobilisation peripherique. Ce siege 8 peut etre forme d'une senle piece avec l'ouverture 6 additionnelle de la canalisation 2 d'admission d'air ou etre incorpore a une piece 9, 12 rapportee sur l'ouverture 6 de ladite canalisation 2. Dans l'exemple represente a la figure 2, le siege 8 est forme d'une senle piece avec l'ouverture 6 additionnelle du circuit d'admission d'air. A ['inverse, dans les exemples representes aux figures 3 a 5, le siege 8 de fixation est incorpore a une piece rapportee sur l'ouverture 6 de la canalisation 2. Dans les exemples representes en particulier aux figures 4 et 5, la piece 9 rapportee delimite une chambre 10 volumetrique communiquant avec l'ouverture 6 additionnelle de la canalisation 2 d' admission d' air. Cette chambre 10 volumetrique peut communiquer directement avec l'ouverture 6 ou par l'intermediaire d'un col 11 comme le represente en particulier la figure 5. Dans ce cas, cette piece rapportee constitue un oscillateur acoustique. La chambre 10 volumetrique de cette piece rapportee est delimitee au moyen d'une portion de cylindre dont une extremite est fermee par la membrane 7 et dont l'autre extremite est munie d'un tube servant a la delimitation du col 11. Ce tube, qui debouche dans la cavite 1O, presente un diametre inferieur au diametre de la portion de cylindre servant a la delimitation de ladite chambre 10. Le diametre de ce col 11 correspond en outre de preference a 0,7 a 0,8 fois le diametre de la canalisation 2 d' admission d' air. Dans le mode de realisation represente a la figure 4, la 3s piece rapportee delimite a nouveau une chambre 10 volumetrique communiquant avec l'ouverture 6 additionnelle de la canalisation 2 d'admission d'air par l'intermediaire d'une grille. En consequence, le fond de ladite chambre est un fond perfore. s Dans les types de solution precites, on realise un couplage entre deux oscillateurs: l'un de type acoustique, l'autre de type mecanique constitue par la membrane. Dans le cas d'un tel couplage, le resonateur presente une inductance du col egale a Lo = p l/s, p correspondent a la densite de ['air, l a la longueur du col et s a la section du col, une capacitance de la cavite Cc = Vc/pc2, V correspondent au volume de la cavite et c a la vitesse du son dans l' air, resonne a une pulsation R = 1/ (LOCC) H. La membrane resonne quant a elle a une pulsation mM qui est egale a 1/(LMCM) dans lequel l' inductance LM de la membrane = mM/SM2, mM et SM correspondent respectivement a la masse et a la section de la membrane. La capacitance CM est quant a elle egale a SM2/KM, SM et KM correspondent respectivement a la section et a la tension de la membrane. Ainsi, lorsque l'onde acoustique traverse la membrane, celle-ci presente une transparence maximale sur sa resonance. Si lion calcule l' impedance d' entree du systeme, on fait appara1tre le terme permettant de calculer les frequences de resonance du 2s systeme resonateur + membrane (C12 _ () M2) (Cl)2 - C3R) = CD (0c La pulsation oc represente la pulsation de couplage entre le resonateur et la membrane mc = 1/(LMCc) On obtient un systeme a deux resonances + et - que l'on peut accorder suivant les besoins. Ainsi, la figure 6 montre la perte par transmission d'une membrane OM (calee a 220 Hz) et d'un resonateur R (cale a 265 Hz) et du systeme couple (resonances + et - a 135 HZ et 380 Hz). Ce couplage d'un oscillateur acoustique et d'un oscillateur mecanique permet ainsi de realiser un ensemble du type s resonateur basse frequence avec un volume de chambre reduit. Par ailleurs, la pulsation de resonance de la membrane augmente en fonction de sa tension. Si l'on implante un tel dispositif d' attenuation sur un systeme d' entree d' air, du fait des pertes de charges generees en amont du dispositif, celui-ci sera en depression. Cette depression va augmenter en fonction de liecoulement d'air et par suite de la charge et du regime moteur. Le contenu frequentiel du bruit d' admission est une fonction lineaire du regime moteur. Par exemple, sur un moteur 4 cylindres, la frequence du premier harmonique est donnee par la relation F = regime (tr/min)/30). Il peut done etre defini un dispositif d' attenuation a membrane dont la tension, par suite la frequence, va varier en fonction du regime moteur. On dispose dans ce cas d'un dispositif a accord variable permettant d'attenuer le bruit sur une bande de frequence plus large qu'un simple resonateur du type de ceux decrits dans l'etat de la technique. 2s Dans un autre mode de realisation represente a la figure 3, la piece 12 rapportee affecte la forme d'un anneau muni d'un rebord peripherique servant a la fixation de cette piece 12 rapportee diune part a la membrane 7, d'autre part a la canalisation 2 d' admission d' air. Dans ce mode de realisation, la membrane est tendue par montage de la piece 12 rapportee sur un siege 13 menage sur le bord de l'ouverture 6 additionnelle audit circuit d'admission d'air. En effet, lors de sa fixation a son siege 8 de 3s fixation constitue par le rebord peripherique de la piece annulaire, la membrane es-t relachee. La tension n'est obtenue que lors de l' insertion de ce rebord a l'interieur d'un siege 13 menage sur le bord de l'ouverture 6 additionnelle du circuit d' admission d' air, cette fixation s'effectuant par simple clipsage. Il est egalement possible, comme l'illustre en particulier la figure 5, de concevoir la membrane de maniere telle que cette membrane 7 soit pre-tendue sur la piece 9 rapportee. Quel s que soient les modes de real isat ion retenus en ce qui concerne le siege 8 de fixation et la presence ou non d'une piece rapportee, la membrane 7 du dispositif doit etre protegee par un couvercle 14, tel qutune cloche de protection ou une grille. Un exemple de realisation diun tel element de protection est represente en particulier aux figures 3 et 4. Dans le cas de la figure 4, cet element de protection affecte la forme d'un couvercle dont le bord est muni d'ouies permettant une ventilation. Dans tous les cas, ce dispositif de protection de la membrane constitue d'un ecran plein ou perfore ou d'un couvercle a ouies ou bien encore d'une cloche est dispose a recouvrement sur la membrane et est maintenu ecarte de cette derriere pour ne gener en rien son fonctionnement. Dans tous les cas, cette 2s membrane est etanche a ['air. En d'autres termes, cette membrane ne doit pas permettre d'admettre, dans le circuit d' admission d' air, une quantite d' air representant plus de % de la quantite d'air maximale admise dans ledit circuit. De la meme maniere, la membrane est fixee a son siege 8 de fixation pour permettre l'obtention d'un debit de fuite negligeable. Dans tous les cas, la membrane avec son systeme de fixation doit respecter les criteres d'etancheite demandes sur les composants des systemes d'admission d'air. Cette membrane peut etre constituee exclusivement d'une partie elastiquement deformable. Cette membrane peut encore etre constituee d'une partie rigide entouree d'une partie elastiquement deformable. L'epaisseur de la membrane 7 est generalement comprise entre 0,1 mm et 3 mm. La reponse acoustique de la membrane 7 seule, ou de l 'ensemble membrane 7/piece 9, 12 rapportee lorsque la piece 9, 12 rapportee est presente, est comprise dans une plage de frequence choisie entre 20 Hz et 3000 Hz, de preference entre 50 et 250 Hz. Comme l'illustrent la description ci-dessus, le dispositif peut etre constitue d'un ensemble pret a monter sur le circuit d'admission d'air ou pre-monte sur ledit circuit. REVENDICATIONS 1. Dispositif (1) d'attenuation des bruits issus du fonctionnement du moteur (4) a combustion et/ou du systeme de climatisation d'un vehicule, en particulier des bruits transmis par le circuit d' admission d' air du moteur ou du dispositif de cl imatisat ion, dispositif caracterise en ce qu'il est positionne sur la canalisation (2) d' admission d' air du circuit au droit d'une ouverture (6) additionnelle de cette derriere, ce dispositif etant constitue principalement d'une membrane (7) repondant a une frequence de vibration ou plage de frequence de vibration predeterminee lorequ'elle est soumise aux sollicitations du flux d'air circulant dans ledit circuit pour modifier la reponse acoustique issue de ce flux. 2. Dispositif (1) d'attenuation selon la revendication 1, caracterise en ce que la membrane (7) est associee a un siege (8) de fixation assurant son immobilisation peripherique, le siege (8) etant forme d'une seule piece avec l'ouverture (6) additionnelle de la canalisation (2) d'admission d'air ou etant incorpore a une piece (9, 12) rapportee sur l'ouverture (6) de ladite canalisation (2). 2s 3. Dispositif (1) d' attenuation selon la revendication 2, caracterise en ce que la piece (9) rapportee delimite une chambre (10) volumetrique communiquant avec l'ouverture (6) additionnelle de la canalisation (2) d' admission d' air directement ou par l'intermediaire d'un col (11) ou d'une grille debouchant dans ladite ouverture (6) additionnelle du circuit d' admission d'air. 4. Dispositif (1) d'attenuation selon la revendication 2, caracterise en ce que la piece (12) rapportee affecte la forme diun anneau muni d'un rebord peripherique servant a la fixation de la piece (12) rapportee d'une part a la membrane (7), d'autre part a la canalisation (2) d'admission d'air. 5. Dispositif (1) d'attenuation selon l'une des revendications 2 a 4, caracterise en ce que la membrane (7) est pre-tendue sur la piece (9) rapportee. 6. Dispositif (1) d'attenuation selon l'une des revendications 2 a 4, caracterise en ce que la membrane (7) est tendue par montage de la piece (12) rapportee sur un siege (13) menage sur le bord de l'ouverture (6) additionnelle audit circuit d'admission d'air. 7. Dispositif (1) d'attenuation selon l'une des revendications 1 a 6, caracterise en ce que la membrane (7) du dispositif est protegee par un couvercle (14), tel qu'une cloche de protection ou une grille. 8. Dispositif (1) d'attenuation selon l'une des 2s revendications 1 a 7, caracterise en ce que l'epaisseur de la membrane (7) est comprise entre 0,1 mm et 3 mm. 9. Dispositif (1) d' attenuation selon l'une des revendications 2 a 8, caracterise en ce que la reponse acoustique de la membrane (7) seule, ou de l 'ensemble membrane (7)/piece (9, 12) rapportee loreque ladite piece (9, 12) rapportee est presente, est comprise dans une plage de frequence choisie 3s entre 20 Hz et 3000 Hz, de preference entre 50 et 250 Hz. 10. Circuit d'admission d'air du moteur (4) ou du dispositif de climatisation diun vehicule du type constitue d'une canalization (2) d'admission d'air, s caracterise en ce que la canalization (2) du circuit comporte une ouverture (6) additionnelle au droit de laquelle est positionne un dispositif (1) d'attenuation des bruits conforme a l'une des revendications 1 a 9.