Brevet FR2840653A1 — publié le 20031212

s Dispositif d'attenuation des bruits sur un circuit d' admission d ' air pour moteur de preference suralimente ou appareil de climatisation et circuit d'admission equipe diun tel dispositif La presente invention concerne un dispositif d' attenuation des bruits de preference haute frequence sur un circuit d'admission d'air pour moteur a combustion de preference sural imente ou apparei l de cl imat isat ion, ces bruit s etant notamment issus du fonctionnement du turbo compresseur 2s et/ou du moteur et/ou de l'appareil de climatisation du vehicule, ainsi qu'un circuit d'admission d'air equipe d'un tel dispositif d'attenuation. Les problemes dtinsonorisation sur le circuit d'admission d'air des moteurs a combustion interne vent de deux types. Sur tous les moteurs, il existe une composante acoustique basse frequence 20 Hz a 1000 Hz generee par l'ouverture et la fermeture periodique des soupapes. Wile se propage et rayonne a l' entree du circuit d'air. Sur les moteurs suralimentes, il existe en outre une composante acoustique haute frequence de 1000 Hz a 4000 Hz generee par le turbo compresseur. Cette composante se propage et rayonne egalement a travers les conduits et a l' entree d'air. Un probleme similaire est constate en ce qui concerne les S bruits issus du fonctionnement de l'appareil de climatisation susceptible d'equiper un tel vehicule. Afin d'attenuer ces bruits sur une bande de frequence donnee, des resonateurs ou des chambres acoustiques disposes en serie le long du conduit d'admission d'air vent tres utilises. Ils vent realises a partir d'une coquille externe comprenant plusieurs cavites qui vent integrees autour du conduit, lui-meme muni d' orifices permettant de realiser le couplage entre le fluide et les cavites. Ces pieces vent realisees en metal par sertissage et soudure ou en injection plastique. Un exemple de realisation diune telle construction est notamment fourni par les brevets allemande DE-19956165 ou DE-19956172. Du fait que les cavites vent separees de maniere etanche le long du conduit du circuit, le principal handicap de ce principe est de pouvoir maltriser l'etancheite entre les cavites. La maltrise de cette etancheite necessite en general des inserts ou des operations de soudure ou de sertissage complementaires. I1 en resulte une fabrication complexe de 2s tels dispositifs d'attenuation. Une autre solution consiste a disposer les chambres non plus les unes a la suite des autre sur le conduit du circuit d'admission d'air mais les unes autour des autres. Chaque chambre est alors formee d'une portion de conduit debouchant dans une autre chambre delimitee au moyen diun conduit s'etendant a recouvrement partiel sur le conduit de la chambre qui lientoure. Il en resulte une construction etagee creant une perturbation importante de l'ecoulement du flux. Une telle solution, decrite en particulier dans le brevet DE-19956166, n'est done pas satisfaisante. Un but de la presente invention est done de proposer un dispositif d' attenuation des bruits du type constitue d'une s serie de chambres annulaires disposees les unes a la suite des autres autour d'une section de conduit integree ou integrable au circuit d' admission d' air, ces chambres communiquant avec le conduit par des orifices pour etablir une communication du flux d' air entre conduit et chambres, la conception de ce dispositif permettant d'une part un assemblage aise des elements constitutifs du dispositif entre eux, d'autre part une amelioration de la performance acoustique en raison diune absence de saturation acoustique des ouvertures entre conduit et chambres, cette saturation se produisant en ecoulement rasant. A cet effet, l' invention a pour objet un dispositif d' attenuation des bruits de preference haute frequence sur un circuit d ' admission d ' air pour moteur a combustion interne de preference suralimente ou appareil de climatisation, ces bruits etant notamment issus du fonctionnement du turbo compresseur et/ou du moteur et/ou de l'appareil de climatisation du vehicule, ce dispositif etant constitue d'une serie de chambres annulaires 2s disposees les unes a la suite des autres autour d'une section de conduit integree ou integrable audit circuit d'admission d'air, ces chambres communiquant avec le conduit par des orifices pour etablir une communication du flux d'air entre conduit et chambres, caracterise en ce que les cavites des chambres vent couplees par un passage annulaire dispose entre les chambres et autour du conduit d'admission de maniere telle que le surplus de flux d'alimentation d'une chambre s'ecoule en direction de la chambre suivante. 3s Le dispositif d'attenuation des bruits, objet de ['invention, est ainsi constitue diun conduit insonorise a l' aide de resonateurs disposes en serie le long d'un conduit mais dont les cavites vent couplees entre elles. Du fait que les cavites ne vent plus separees de facon etanche mais couplees, les inconvenients inherents a la fabrication de tels dispositifs lorequtune etancheite etait souhaitee disparaissent. Parallelement, on constate une amelioration de la performance acoustique. En effet, du fait que les cavites vent couplees, une partie de liecoulement va traverser les ouvertures entre conduit d ' admission d ' air et chambres ainsi que le passage entre lesdites chambres. Ce phenomene permet d'eviter la saturation des ouvertures qui se produit en ecoulement rasant, notamment dans le cas d'un mode de realisation conforme a celui decrit dans les brevets allemande DE-19956165 ou DE-19956172. L' invention a encore pour objet un circuit d'admission d' air pour moteur de preference suralimente ou appareil de climatisation du type equipe d'un dispositif d'attenuation des bruits de preference haute frequence, ces bruits etant notamment issus du fonctionnement du turbo compresseur et/ou du moteur et/ou de l'appareil de climatisation du vehicule, ce dispositif etant constitue d'une serie de chambres annulaires disposees les unes a la suite des autres autour d'une section de conduit integree ou integrable audit circuit d'admission d' air, ces chambres communiquant avec le conduit par des orifices pour etablir une communication du flux d' air entre conduit et chambre, caracterise en ce que le dispositif d' attenuation du circuit 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: s la figure 1 represente de maniere schematique un circuit d' admission d'air pour moteur a combustion interne equipe d'un turbot compresseur; s la figure 2 represente une vue schematique en coupe d'un dispositif d'attenuation des bruits haute frequence conforme a l 'invention; la figure 3 represente, sous forme d'un graphique presentant en abscisse les frequences en Hz et en ordonnee la perte par transmission ou attenuation exprimee en dB, la reponse acoustique de deux dispositifs d'attenuation des bruits, l'une representee avec un trait carre/ligne correspondent a un dispositif conforme a ['invention, l'autre represent ee en trait ple in correspondent a un dispositif d' attenuation conforme a l'etat de la technique pour un ecoulement a Mach egal a 0,2 et la figure 4 represente, sous forme d'un graphique, l' incidence d'un ecoulement rasant sur la performance dun dispositif d'attenuation de l'etat de la technique constitue de deux chambres separees de 2s maniere etanche en fonction du nombre de Mach de l'ecoulement. Comme mentionne ci-dessus, le dispositif d'attenuation, objet de l 'invention, est plus particulierement destine a attenuer, sur un circuit d' admission d' air, des bruits haute frequence, c'est-a-dire situes dans des plages de frequences setendant de 1000 Hz a 4000 Hz bien qu'il puisse s'appliquer a toute plage de frequences. Ce circuit peut constituer le circuit d'admission d' air d'un moteur a combustion interne suralimente ou non ou d'un appareil de climatisation. La figure 1 illustre un circuit d' admission d'air pour moteur a combustion interne equipe d'un turbocompresseur. Ce circuit, tel que represente a la figure 1, comporte un moteur 1, un turbocompresseur 2 et un S conduit 3 d'admission d'air s'etendant depuis une entree 4 d'air frais jusqu'au moteur 1. Une section 5 de ce conduit 3 d' admission d' air est amenagee pour etre equipee d'un dispositif d'attenuation des bruits conforme a l' invention. Ce dispositif d' attenuation des bruits peut etre dispose en amont ou en aval du turbocompresseur. De preference, ce dispositif sera dispose entre turbocompresseur 2 et moteur 1. Ce dispositif d' attenuation des bruits est constitue d'une serie de chambres 6 annulaires disposees les unes a la suite des autres autour de la section 5 de conduit 3 integree ou integrable audit circuit d' admission d'air. Comme l'illustre la figure 2, ces chambres 6 communiquent avec le conduit 3 par des orifices 7 pour etablir une communication du flux d'air entre conduit 3 et chambres 6. De maniere caracteristique a ['invention, les cavites des chambres 6 vent couplees par un passage 8 annulaire dispose entre les chambres 6 et autour du conduit 3 ou en 2s particulier de la section 5 du conduit 3 d'admission de maniere telle que le surplus de flux d'alimentation diune chambre 6 siecoule en direction de la chambre 6 suivante. L' absence diune liaison etanche entre deux chambres facilite d'une part la fabrication et la realisation diun tel dispositif en augmentant les tolerances de fabrication admissibles et permet d' autre part d' eviter une saturation des orifices 7. En effet, un tel conduit 3 d'admission d' air est parcouru par un ecoulement relativement important en sortie du turbocompresseur 2 (Mach superieur a 0,1). La presence d'un ecoulement rasant affecte de facon importante l' impedance des orifices 7 connectant le conduit 3 aux cavites des chambres 6 et par suite la performance acoustique des resonateurs. Ainsi, comme l'illustre la figure 3, ou la courbe en pointille represente un S dispositif conforme a l 'invention alors que la courbe en trait plein represente un dispositif d'attenuation des bruits conforme a lietat de la technique dans lequel les chambres vent reliees de maniere etanche entre elles et ne peuvent communiquer que par l'intermediaire du conduit d'admission d' air, on constate tres nettement que la reponse acoustique est modifiee permettant une transparence acoustique a l'interieur d'une plage de frequences predeterminee dans le cas d'un dispositif d'attenuation conforme ['invention, transparence acoustique qui n'est pas constatee dans le cas d'un dispositif d'attenuation conforme a l'etat de la technique. La figure 4 confirme cette analyse. Cette figure 4 represente un dispositif d'attenuation de l'etat de la technique, ce dispositif d' attenuation etant constitue de deux chambres disposees en eerie, reliees de maniere etanche entre elles et calees l'une a 1900 Hz, l'autre a 2750 Hz en fonction du nombre de Mach de l'ecoulement. La courbe correspondent a Mach egal a 0 est representee en pointilles. On constate ainsi qu'a Mach egal a 0,2, les ouvertures vent saturees alterant ainsi les performances acoustiques du dispositif d' attenuation. La suppression d'une liaison etanche entre les cavites des chambres disposees en serie permet done d'ameliorer de maniere importante la performance acoustique independamment de la vitesse d'ecoulement du flux a l'interieur du circuit d'admission d'air. Dans un mode de realisation prefere de l 'invention, les chambres 6 vent delimitees au moyen diun conduit 9 externe et coaxial au conduit 3 d'admission d'air, ce conduit presentant des constrictions servant a la delimitation du volume des chambres 6 et des passages 8 annulaires. Ce conduit 9 est solidarise de maniere etanche a chacune de ses extremites au conduit 3 d'admission d' air. Un tel dispositif peut etre realise en metal ou en matiere de S synthese. Ainsi, les cavites des chambres 6 vent couplees du fait que la sect ion interieure des constrict ions du conduit 9 externe est superieure a la section exterieure du conduit 3 du circuit d'admission d' air. Les parametres a prendre en consideration pour la realisation d'un tel dispositif vent le nombre et le volume des cavites, le nombre et le diametre des ouvertures 7 realisees sur le conduit 3 ainsi que la section et la longueur du conduit de couplage ou passage 8 entre les IS cavites. L'homme du metier sera a meme, en fonction de ces parametres, d' adapter au mieux la performance acoustique d'un tel dispositif d'attenuation. Il en resulte un dispositif d'attenuation dont la fabrication est simplifiee tandis que la performance acoustique est amelioree en particulier pour des ecoulements a Mach superieur a 0,1. Un tel dispositif d'attenuation peut etre adapte sur un circuit d' admission d'air sous forme d'une piece rapportee ou etre installe en premiere monte sur ledit circuit sans sortir du cadre de l' invention. REVENDI CAT IONS 1. Dispositif d'attenuation des bruits, de preference haute frequence, sur un circuit d 'admission d 'air pour moteur (1) s a combustion interne de preference suralimente ou appareil de climatisation, ces bruits etant notamment issus du fonctionnement du turbo compresseur (2) et/ou du moteur (1) et/ou de l'appareil de climatisation du vehicule, ce dispositif etant constitue diune serie de chambres (6) annulaires disposees les unes a la suite des autres autour d'une section (5) de conduit (3) integree ou integrable audit circuit d'admission d' air, ces chambres (6) communiquant avec le conduit (3) par des orifices (7) pour etablir une communication du flux d' air entre conduit (3) et chambres (6) , caracterise en ce que les cavites des chambres (6) vent couplees par un passage (8) annulaire dispose entre les chambres (6) et autour du conduit (3) d'admission de maniere telle que le surplus de flux d'alimentation d'une chambre (6) s'ecoule en direction de la chambre (6) suivante. 2. Dispositif selon la revendication 1, caracterise en ce que les chambres (6) vent delimitees au 2s moyen d'un conduit (9) externe et coaxial au conduit (3) d'admission d' air, ce conduit presentant des constrictions servant a la delimitation du volume des chambres (6) et des passages (8) annulaires, ledit conduit (9) etant solidarise de maniere etanche a chacune de ses extremites au conduit (3) d'admission d'air. 3. Circuit d'admission d'air pour moteur (1) de preference suralimente ou appareil de climatisation du type equipe d'un dispositif d' attenuation des bruits de preference haute frequence, ces bruits etant notamment issus du tonctionnement du turbo compresseur (2) et/ou du moteur (1) eL/ou de l'apareil de climaLisaLion du vhicule, ce disposiLif ALanL consLiLud d'une s6rie de chambres (6) annulaires dispodes les unes la suite des auLres auLour d'une section (5) de conduit (3) inLgrde ou inL6grable audit circuit d' admission d'air, ce chambres (6) communiquanL avec le conduit (3) par des orifices (7) pour ALablir une communication du flux d' air enLre conduit (3) eL chambres (6), caracLArisA en ce que le disposiLif d'aLLdnuaLion du circuit eGL conforme l'une guelconque des revendicaLions