Brevet FR2845419A1 — publié le 20040409

SILENCIEUX POUR MOTEUR ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION 1. Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un silencieux destiné à un moteur. 2. Technique apparentée Un silencieux destiné à un moteur comportant: un pot, un tuyau d'échappement pénétrant et passant au travers du pot, une 10 chambre agrandie présentant un volume et formée dans le tuyau d'échappement positionné dans le pot, la chambre agrandie logeant dans celle-ci un catalyseur, un passage de communication du côté amont mettant en communication une chambre à gaz d'échappement, qui est définie entre une surface de paroi 15 extérieure du tuyau d'échappement et une surface de paroi intérieure du pot, et le tuyau d'échappement en amont de la chambre agrandie l'une avec l'autre, un passage de communication du côté aval mettant en communication la chambre à gaz d'échappement et le tuyau d'échappement en aval de la chambre 20 agrandie l'une avec l'autre, o le passage de communication du côté amont est fermé lorsque la température du gaz d'échappement est basse et est ouvert lorsque la température du gaz d'échappement s'élève, grâce à quoi, lorsque la température du gaz d'échappement est basse, le gaz d'échappement circule au 25 travers du catalyseur, et lorsque la température du gaz d'échappement s'élève, une partie du gaz d'échappement sort du tuyau d'échappement, en passant par le passage de communication du côté amont, jusque dans la chambre à gaz d'échappement, et contourne alors la chambre agrandie et revient dans le tuyau 30 d'échappement par l'intermédiaire du passage de communication du côté aval (se référer à la publication de brevet japonais non examiné NO 9-88 568) est connu. En d'autres termes, dans le silencieux, pour pouvoir empêcher le catalyseur d'être surchauffé, une partie du gaz d'échappement est forcée à 35 contourner le catalyseur lorsque la température du gaz d'échappement est élevée. Dans le silencieux mentionné ci-dessus, lorsque le passage de communication du côté amont est ouvert, la perte de pression du silencieux est diminuée. Pour cette raison, une 40 contre-pression du moteur peut être diminuée à ce moment. Cependant, dans le silencieux, le passage de communication du côté amont est maintenu fermé tant que la température du gaz d'échappement est basse. Il en résulte qu'un problème peut avoir lieu, avec lequel la contrepression du moteur augmente lorsque, par exemple, la température du moteur est basse. RESUME DE L'INVENTION Un but de la présente invention est de fournir un silencieux destiné à un moteur, capable de maintenir basse la contre-pression sur le moteur. Conformément à la présente invention, il est fourni un silencieux destiné à un moteur comportant un conduit d'échappement, le silencieux comprenant: un pot, un tuyau d'échappement pénétrant et passant au travers du pot, le tuyau d'échappement étant conçu pour être relié au conduit 15 d'échappement du moteur, une chambre agrandie présentant un volume et formée dans le tuyau d'échappement positionné dans le pot, la chambre agrandie étant conçue pour loger dans celle-ci un filtre à particules pour recueillir des particules contenues dans le gaz d'échappement circulant dans la chambre agrandie ou 20 bien un catalyseur, un passage de communication du côté amont mettant en communication une chambre à gaz d'échappement, qui est définie entre une surface de paroi extérieure du tuyau d'échappement et une surface de paroi intérieure du pot, et le tuyau d'échappement en amont de la chambre agrandie l'une avec 25 l'autre, un passage de communication du côté aval mettant en communication la chambre à gaz d'échappement et le tuyau d'échappement en aval de la chambre agrandie l'une avec l'autre, et un moyen de commande de communication destiné à refermer le passage de communication du côté amont jusqu'à ce que la 30 pression dans le tuyau d'échappement en amont de la chambre agrandie atteigne une valeur de seuil prédéterminée et destiné à ouvrir le passage de communication du côté amont lorsque la pression mentionnée ci-dessus atteint la valeur de seuil, o, lorsque le passage de communication du côté amont est fermé, le 35 gaz d'échappement circule au travers de la chambre agrandie, et lorsque le passage de communication du côté aval est ouvert, une partie du gaz d'échappement sort du tuyau d'échappement, par l'intermédiaire du passage de communication du côté amont, jusque dans la chambre à gaz d'échappement, et contourne alors la chambre agrandie et revient dans le tuyau d'échappement par l'intermédiaire du passage de communication du côté aval. On notera que, dans cette description, le rapport de la quantité d'air sur les quantités d'hydrocarbure HC et de 5 monoxyde de carbone CO, fournis dans un conduit d'échappement, une chambre de combustion et un conduit d'admission du moteur, en amont d'une certaine position dans le conduit d'échappement, est désigné par le rapport aircarburant du gaz d'échappement à la position mentionnée ci-dessus. La présente invention peut être plus complètement comprise d'après la description des modes de réalisation préférés de l'invention tels qu'ils sont expliqués ci-dessous, de même que des dessins annexés. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Sur les dessins: La figure lA est une vue en coupe latérale d'un silencieux d'un mode de réalisation conforme à la présente invention, La figure 1B est une vue en coupe longitudinale d'un silencieux, prise suivant la droite B-B représentée sur la 20 figure lA, La figure 2 est une vue représentant un flux de gaz d'échappement, Les figures 3A et 3B représentent une vue indiquant un flux de gaz d'échappement, La figure 4 est une vue représentant une structure de silencieux d'un autre mode de réalisation conforme à la présente invention, et La figure 5 est une vue représentant une structure de silencieux d'un autre mode de réalisation conforme à la présente 30 invention. DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES Les figures lA et 1B représentent une structure d'un silencieux 1 d'un mode de réalisation conforme à la présente invention. La figure lA est une vue en coupe latérale du 35 silencieux 1, et la figure 1B est une vue en coupe longitudinale du silencieux 1 prise suivant la droite B-B représentée sur la figure lA. En se référant aux figures lA et 1B, le silencieux 1 comprend un pot 2 ayant, par exemple, une forme cylindrique, et 40 un tuyau d'échappement 3 conçu pour être relié à un tuyau d'échappement d'un moteur à combustion interne. Le tuyau d'échappement 3 pénètre et s'étend dans le pot 2, et donc une chambre à gaz d'échappement annulaire 4, ayant un volume relativement grand, est définie entre la surface de paroi 5 extérieure du tuyau d'échappement 3 et la surface de paroi intérieure du pot 2. Une chambre agrandie 5 ayant un volume relativement grand est formée dans le tuyau d'échappement 3 positionné dans le pot 2. Dans la chambre agrandie 5, un filtre à particules 6 destiné 10 à recueillir des particules contenues dans le gaz d'échappement circulant dans la chambre agrandie 5 est logé. Le filtre à particules 6 porte sur celui-ci un catalyseur. Tout type de catalyseur peut être porté sur le filtre à particules 6 et, par exemple, un catalyseur à oxydation ou un catalyseur à NOx peut 15 être porté sur le filtre à particules 6. Le catalyseur à NO, stocke dans celui-ci des NO, contenus dans le gaz d'échappement entrant lorsque le rapport air-carburant du gaz d'échappement entrant est pauvre, et réduit des NO, stockés dans celui-ci pour réduire la quantité de NO, stockée dans celui-ci lorsqu'un agent 20 de réduction est contenu dans le gaz d'échappement entrant et que le rapport air-carburant du gaz d'échappement entrant est diminué. A ce propos, seul le filtre à particules 6 ou le catalyseur peuvent être logés dans la chambre agrandie 5. Dans un cas o la chambre agrandie 5 est disposée dans le 25 pot 2 comme on l'a décrit ci-dessus, le filtre à particules 6 est entouré d'une couche de gaz dans la chambre à gaz d'échappement 4. En conséquence, il est possible d'empêcher la température du filtre à particules 6 de diminuer. Ici, une partie du tuyau d'échappement 3 en amont de la 30 chambre agrandie 5 est appelée partie du côté amont 3u et une partie du tuyau d'échappement 3 en aval de la chambre agrandie 5 est appelée partie du côté aval 3d. Un tuyau de dérivation 7 se sépare de la partie du côté aval 3d à l'extérieur du pot 2. Le tuyau de dérivation 7 s'étend à l'extérieur du pot 2 et s'ouvre 35 sur la paroi périphérique du pot 2, et met en communication la partie du côté aval 3d et la chambre à gaz d'échappement 4 l'une avec l'autre. De cette manière, dans le mode de réalisation représenté sur les figures lA et 1B, la totalité du tuyau de dérivation 7 est située à l'extérieur du pot 2. Par ailleurs, un orifice de communication 8 est formé sur la paroi de la partie du côté amont 3u, et la partie du côté amont 3u est munie d'une vanne de commande de communication 9 destinée à ouvrir ou refermer l'orifice de communication 8. Un corps de 5 vanne de la vanne de commande de communication 9 s'étend le long de la surface de la circonférence extérieure de la partie du côté amont 3u, tout en recouvrant l'orifice de communication 8, et est supporté avec possibilité de pivotement d'un côté. Dans le mode de réalisation de la présente invention, la 10 vanne de commande de communication 9 comprend une vanne du type pilotée par pression, laquelle est ouverte par la pression, en particulier par la pression statique, dans la partie du côté amont 3u. En d'autres termes, la vanne de commande de communication 9 est sollicitée vers une position de fermeture à 15 laquelle elle referme l'orifice de communication 8 par un ressort ou autre. Jusqu'à ce que la pression dans la partie du côté amont 3u, ou plus précisément, la différence de pression entre la partie du côté amont 3u et la chambre à gaz d'échappement 4, ou bien entre l'amont et l'aval de la vanne de 20 commande de communication 9, atteigne une valeur de seuil prédéterminée, la vanne de commande de communication 9 est refermée pour fermer l'orifice de communication 8. Lorsque la différence de pression mentionnée ci-dessus atteint la valeur de seuil, la vanne de commande de communication 9 est ouverte pour 25 ouvrir l'orifice de communication 8. Lorsque la pression dans la partie du côté amont 3u est basse et donc que la différence de pression entre l'amont et l'aval de la vanne de commande de communication 9 est relativement faible, comme dans un fonctionnement à bas régime 30 du moteur, la vanne de commande de communication 9 est maintenue fermée. Il en résulte que, comme indiqué sur la figure 2, tout le gaz d'échappement circulant dans la partie du côté amont 3u passe par le filtre à particules 6, et circule ensuite au travers de la partie du côté aval 3d. Dans ce cas, la chambre à 35 gaz d'échappement 4 est séparée de la partie du côté amont 3u, et agit comme chambre de résonance. Il en résulte que l'intensité du bruit est réduite par l'effet de résonance de la chambre à gaz d'échappement 4. En général, la fréquence du bruit réduite par l'effet de 40 résonance de la chambre à gaz d'échappement 4 est déterminée par les dimensions du tuyau de dérivation 7 agissant comme tuyau de résonance, c'est-à-dire la longueur le long de l'axe central et le diamètre du tuyau de dérivation 7. Pour cette raison, dans le mode de réalisation conforme à la présente invention, les 5 dimensions du tuyau de dérivation 7 sont définies pour faire concider la fréquence du bruit réduite par l'effet de résonance de la chambre à gaz d'échappement 4 et une fréquence cible prédéterminée. Par ailleurs, lorsque la pression dans la partie du côté 10 amont 3u devient élevée comme dans un fonctionnement à régime rapide du moteur, et donc que la différence de pression entre l'amont et l'aval de la vanne de commande de communication 9 atteint la valeur de seuil, la vanne de commande de communication 9 est ouverte pour ouvrir l'orifice de 15 communication 8, et donc la partie du côté amont 3u et la chambre à gaz d'échappement 4 sont mises en communication l'une avec l'autre par l'orifice de communication 8. Il en résulte que, comme indiqué sur les figures 3A et 3B, une partie du gaz d'échappement circulant dans la partie du côté amont 3u sort de 20 la chambre à gaz d'échappement 4 par l'intermédiaire de l'orifice de communication 8, et circule alors dans la partie du côté aval 3d par l'intermédiaire du tuyau de dérivation 7. Ceci se produit dans la partie du gaz d'échappement contournant le filtre à particules 6 et diminue la contre-pression du moteur. A ce moment, comme indiqué sur la figure 3E, le gaz d'échappement est guidé par le corps de vanne de la vanne de commande de communication 9 vers l'ouverture du tuyau de dérivation 7 du côté de la chambre à gaz d'échappement 4. Il en résulte que la contre-pression du moteur est davantage diminuée. 30 Comme décrit ci-dessus, le volume de la chambre à gaz d'échappement est relativement grand, et donc la chambre à gaz d'échappement 4 agit comme une chambre d'expansion lorsque la vanne de commande de communication 9 est ouverte. Il en résulte que l'intensité d'un bruit est réduite par l'effet d'expansion 35 de la chambre à gaz d'échappement 4. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures lA et lB, le tuyau de dérivation 7 entier est situé à l'extérieur du pot 2. Ceci signifie que le volume de la chambre à gaz d'échappement 4 peut être agrandi alors que le volume du pot 2 40 est maintenu faible. En revanche, en général, l'effet de résonance devient plus grand à mesure que le volume de la chambre de résonance devient plus grand, et l'effet d'expansion devient plus important à mesure que le volume de la chambre d'expansion s'agrandit. De cette manière, dans l'un ou l'autre 5 cas, il est possible de réduire largement l'intensité d'un bruit. En conséquence, dans le mode de réalisation représenté sur les figures lA et 1B, il est possible de réduire fortement l'intensité d'un bruit à la fois lorsque la chambre à gaz d'échappement 4 agit comme chambre de résonance et lorsque la 10 chambre à gaz d'échappement 4 agit comme chambre d'expansion. A ce propos, dans le mode de réalisation de la présente invention, la chambre à gaz d'échappement 4 agit comme chambre de résonance lorsque la vanne de commande de communication 9 est fermée, et agit comme chambre d'expansion lorsque la vanne de 15 commande de communication 9 est ouverte. En conséquence, il est possible de considérer la vanne de commande de communication 9 comme une vanne de basculement destinée à faire changer le fonctionnement de la chambre à gaz d'échappement 4 entre une chambre de résonance et une chambre d'expansion. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures lA et 1B, la chambre agrandie 5 est agencée dans le pot 2. En variante, comme indiqué sur la figure 4, la chambre agrandie 5 peut être agencée en aval du pot 5, c'est-à-dire à l'extérieur du pot 2. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures lA et lB, le tuyau de dérivation 7 entier est disposé à l'extérieur du pot 2. En variante, comme indiqué sur la figure 5, la totalité du tuyau de dérivation 7 peut être disposée dans le pot 2. Dans ce cas, le tuyau de dérivation 7 se sépare de la partie du côté 30 aval 3d située dans le pot 2. En outre, en variante, seule une partie du tuyau de dérivation 7 peut être disposée dans le pot 2. La structure qui est sélectionnée parmi les modes de réalisation représentés sur les figures lA et 1B, 4 et 5, dépend par exemple de la fréquence du son, dont l'intensité doit être 35 réduite. Conformément à la présente invention, il est possible de fournir un silencieux destiné à un moteur, capable de maintenir la contre-pression du moteur à une valeur basse. Bien que l'invention ait été décrite en faisant référence à 40 des modes de réalisation spécifiques choisis dans des buts d'illustration, il sera évident que de nombreuses modifications pourraient lui être apportées par l'homme de l'art sans sortir du concept de base et de la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1. Silencieux destiné à un moteur comportant un conduit d'échappement, le silencieux comprenant un pot, un tuyau d'échappement pénétrant et s'étendant au travers du pot, le tuyau d'échappement étant conçu pour être relié au conduit d'échappement du moteur, une chambre agrandie présentant un volume et formée dans le 10 tuyau d'échappement positionné dans le pot, la chambre agrandie étant conçue pour loger dans celle-ci un filtre à particules destiné à recueillir des particules contenues dans le gaz d'échappement circulant dans la chambre agrandie ou bien un catalyseur, un passage de communication du côté amont mettant en communication une chambre à gaz d'échappement, qui est définie entre une surface de paroi extérieure du tuyau d'échappement et une surface de paroi intérieure du pot, et le tuyau d'échappement en amont de la chambre agrandie l'une avec 20 l'autre, un passage de communication du côté aval mettant en communication la chambre à gaz d'échappement et le tuyau d'échappement en aval de la chambre agrandie l'une avec l'autre, et un moyen de commande de communication destiné à refermer le passage de communication du côté amont jusqu'à ce que la pression dans le tuyau d'échappement en amont de la chambre agrandie atteigne une valeur de seuil prédéterminée et destiné à ouvrir le passage de communication du côté amont lorsque la 30 pression mentionnée ci-dessus atteint la valeur de seuil, dans lequel, lorsque le passage de communication du côté amont est fermé, le gaz d'échappement circule au travers de la chambre agrandie, et lorsque le passage de communication du côté amont est ouvert, une partie du gaz d'échappement sort du tuyau 35 d'échappement, par l'intermédiaire du passage de communication du côté amont, dans la chambre à gaz d'échappement, et contourne alors la chambre agrandie, et revient dans le tuyau d'échappement par l'intermédiaire du passage de communication du côté aval. 2. Silencieux destiné à un moteur selon la revendication 1, dans lequel le moyen de commande de communication comprend une vanne de commande de communication, qui est maintenue fermée jusqu'à ce que la pression dans le tuyau d'échappement en amont 5 de la chambre agrandie atteigne la valeur de seuil, pour refermer le passage de communication du côté amont, et qui est ouverte lorsque la pression dans le tuyau d'échappement en amont de la chambre agrandie atteint la valeur de seuil pour ouvrir le passage de communication du côté amont. 3. Silencieux destiné à un moteur selon la revendication 2, dans lequel la vanne de commande de communication comprend une vanne, du type piloté par pression, laquelle est ouverte par la pression dans le tuyau d'échappement en amont de la chambre 15 agrandie. 4. Silencieux destiné à un moteur selon la revendication 1, dans lequel le passage de communication du côté amont est défini par un orifice de communication formé sur la paroi du tuyau 20 d'échappement positionné dans la chambre à gaz d'échappement et en amont de la chambre agrandie. 5. Silencieux destiné à un moteur selon la revendication 1, dans lequel le passage de communication du côté aval est défini 25 par un tuyau de dérivation qui se sépare et s'étend depuis le tuyau d'échappement en aval de la chambre agrandie et s'ouvre dans la chambre à gaz d'échappement. 6. Silencieux destiné à un moteur selon la revendication 5, 30 dans lequel le tuyau de dérivation se sépare et s'étend à partir du tuyau d'échappement à l'extérieur de la chambre à gaz d'échappement et en aval de la chambre agrandie et s'ouvre sur une surface de paroi externe du pot. 7. Silencieux destiné à un moteur selon la revendication 5, dans lequel la chambre à gaz d'échappement agit comme chambre de résonance lorsque le passage de communication du côté amont est fermé, et dans lequel les dimensions du tuyau de dérivation sont définies pour faire concider la fréquence du bruit réduite par il l'effet de résonance de la chambre à gaz d'échappement et une fréquence cible prédéterminée. 8. Silencieux destiné à un moteur selon la revendication 5, 5 dans lequel le passage de communication du côté amont est défini par un orifice de communication formé sur la paroi du tuyau d'échappement positionné dans la chambre à gaz d'échappement et en amont de la chambre agrandie, dans lequel le moyen de commande de communication comprend une vanne de commande de 10 communication, qui est maintenue fermée jusqu'à ce que la pression dans le tuyau d'échappement en amont de la chambre agrandie atteigne la valeur de seuil, pour refermer l'orifice de communication, et qui est ouverte lorsque la pression dans le tuyau d'échappement en amont de la chambre agrandie atteint la 15 valeur de seuil pour ouvrir l'orifice de communication, et dans lequel, lorsque la vanne de commande de communication est ouverte, un flux du gaz d'échappement est guidé, par un corps de vanne de la vanne de commande de communication, vers une ouverture du tuyau de dérivation positionnée du côté de la 20 chambre à gaz d'échappement. 9. Silencieux destiné à un moteur selon la revendication 1, dans lequel le filtre à particules est logé dans la chambre agrandie, le filtre à particules portant sur celui-ci un 25 catalyseur à NO,, le catalyseur à NO, stockant dans celui-ci des NO, contenus dans le gaz d'échappement entrant lorsque le rapport air-carburant du gaz d'échappement entrant est pauvre, et réduisant les NO, stockés dans celui-ci pour réduire la quantité de NO, stockée dans celui-ci lorsqu'un agent de réduction est 30 contenu dans le gaz d'échappement entrant et que le rapport air-carburant du gaz d'échappement entrant est diminué.