Brevet FR2854432A1 — publié le 20041105

La présente invention concerne une ligne d'échappement pour moteur thermique, du type comportant une tubulure de diamètre sensiblement constant sur toute sa longueur délimitant un conduit de circulation des gaz, laquelle tubulure présente, suivant sa longueur, un tronçon sujet à occasionner des nuisances acoustiques prolongé, au moins d'un côté, par un tronçon peu sujet à occasionner des nuisances acoustiques. Les lignes d'échappement comprennent des tubulures constituant des conduites de canalisation des gaz d'échappement. Ces tubulures relient des volumes d'échappement les uns aux autres. Les constructeurs automobiles cherchent à alléger chacun des éléments du véhicule pour réduire la consommation de carburant et pour réduire le coût du véhicule, en limitant la matière mise en u̇vre. En particulier, une réduction du poids de la ligne d'échappement est recherchée. Toutefois, cette réduction de poids est limitée par des contraintes acoustiques portant sur la ligne d'échappement. Cette réduction du poids peut se faire par diminution des épaisseurs de paroi des éléments constituant la ligne d'échappement. Toutefois, l'utilisation de parois minces nuit au comportement vibratoire des tubulures d'échappement les rendant bruyantes et favorise leur émissivité acoustique. L'invention a pour but de proposer une ligne d'échappement dont le poids est réduit, sans que le comportement acoustique de la ligne ne soit sensiblement réduit. A cet effet, l'invention a pour objet une ligne d'échappement d'un moteur thermique du type précité, caractérisée en ce que ledit tronçon peu sujet à occasionner des nuisances acoustiques est formé d'un tube à paroi mince ayant, avant mise en forme éventuelle, une première épaisseur de paroi, et le tronçon sujet à occasionner des nuisances acoustiques est formé d'un tube à paroi épaisse ayant, avant mise en forme éventuelle, une seconde épaisseur de paroi, ladite seconde épaisseur étant supérieure à ladite première épaisseur. Suivant des modes particuliers de réalisation, la ligne d'échappement comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - la différence entre ladite seconde épaisseur et ladite première épaisseur est comprise entre 0,1 mm et 0,5 mm ; - le rapport de ladite seconde épaisseur sur ladite première épaisseur est compris entre 1,1 et 2 ; - ladite seconde épaisseur est comprise entre 0,35 mm et 1,4 mm ; - ladite première épaisseur est comprise entre 0,15 mm et 1,2 mm ; - le tube à paroi épaisse et le tube à paroi mince sont raboutés bout à bout ; - le diamètre sensiblement constant de la tubulure est compris entre 30 mm et 80 mm ; - le tronçon sujet à occasionner des nuisances acoustiques est un tronçon sujet à vibrations ; et - le tronçon sujet à occasionner des nuisances acoustiques est un tronçon sujet à une forte émissivité acoustique. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une ligne d'échappement pour moteur thermique comportant une tubulure délimitant un conduit de circulation des gaz, laquelle tubulure présente, suivant sa longueur, un tronçon sujet à occasionner des nuisances acoustiques prolongé, au moins d'un côté, par un tronçon peu sujet à occasionner des nuisances acoustiques, caractérisé en ce qu'il comprend le raccordement dans le prolongement l'un de l'autre d'un tube à paroi mince ayant une première épaisseur pour former ledit tronçon peu sujet à occasionner des nuisances acoustiques et d'un tube à paroi épaisse ayant une seconde épaisseur pour former ledit tronçon sujet à occasionner des nuisances acoustiques, ladite seconde épaisseur étant supérieure à ladite première épaisseur. Suivant des modes particuliers de mise en oeuvre, le procédé comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le tube à paroi mince et le tube à paroi épaisse sont raccordés l'un à l'autre par soudage bout à bout ; et - le tube à paroi mince et le tube à paroi épaisse sont raccordés l'un à l'autre par soudage au laser. Enfin, elle concerne l'utilisation pour lutter contre les nuisances acoustiques dans une tubulure d'échappement de diamètre sensiblement constant suivant sa longueur et comprenant un tube à paroi mince ayant une première épaisseur de paroi, d'un tube à paroi épaisse ayant une seconde épaisseur pour former un tronçon de la tubulure sujet à occasionner des nuisances acoustiques, ladite seconde épaisseur étant supérieure à ladite première épaisseur. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en élévation d'une ligne d'échappement selon l'invention ; et - la figure 2 est une vue schématique illustrant une étape du procédé de fabrication de la tubulure de la figure 1. Sur la figure 1 est illustrée l'installation de propulsion 10 d'un véhicule automobile. Cette installation comporte un moteur thermique 12 tel qu'un moteur Diesel, ou un moteur à essence, et une ligne d'échappement 14 selon l'invention. La ligne d'échappement 14 comporte une extrémité 16 de connexion au moteur 12 et une extrémité 18 de libération des gaz d'échappement dans l'atmosphère. Entre ces deux extrémités, elle comporte deux volumes d'échappement 20, 22 reliés entre eux par une tubulure intermédiaire 24. Le volume 20 est par exemple un dispositif de traitement des gaz d'échappement. Il comporte par exemple un organe de purification catalytique et un filtre à particules. Le volume 22 constitue par exemple un silencieux d'échappement présentant intérieurement plusieurs chambres reliées entre elles par des chicanes afin d'assurer une réduction des nuisances acoustiques provoquées par la libération des gaz d'échappement dans l'atmosphère et leur circulation dans la ligne. Le volume 20 est relié à l'entrée de la ligne 16 par une tubulure d'entrée rectiligne 26 reliée à un collecteur d'admission 28 par une bride 30. La sortie d'échappement 18 est formée à l'extrémité d'une tubulure rectiligne de sortie 32. La tubulure d'entrée 26 est formée de deux tronçons tubulaires rectilignes coaxiaux 34, 36 de même diamètre. Ces tronçons ont des épaisseurs de paroi différentes. En particulier, le tronçon 36 débouchant dans le volume d'échappement 20 est sujet, de par sa position, à une forte émissivité acoustique du fait de la perte de charge occasionnée en aval par les éléments de dépollution contenus dans le volume 20. L'émissivité acoustique est la capacité du tronçon à transmettre vers l'extérieur les bruits résultant de la circulation des gaz d'échappement. Le tronçon 36 est formé d'un tube à paroi épaisse ayant une épaisseur de paroi supérieure à l'épaisseur de paroi du tronçon 34 formé d'un tube à paroi mince. Le tronçon 34 est à faible émissivité acoustique du fait de sa position dans la ligne d'échappement. Le tube à paroi mince a une épaisseur de paroi inférieure à celle du tube à paroi épaisse avant déformation éventuelle. De même, la tubulure intermédiaire 24 présente, entre les volumes 20 et 22, une succession de tubes d'épaisseurs de paroi différentes. Les diamètres des tubes formant la tubulure 24 de la ligne d'échappement sont tous identiques et sont compris entre 30 mm et 80 mm. Plus précisément, la tubulure 24 comporte, à ses extrémités de liaison aux volumes 20 et 22, deux tronçons rectilignes 42, 44. Entre ces deux tronçons rectilignes 42, 44, la tubulure 24 présente un tronçon rectiligne médian 46 disposé suivant l'axe des tronçons 42 et 44. Les tronçons d'extrémité de la tubulure, formés des tronçons rectilignes 42 et 44 sont peu soumis aux vibrations du fait de leur position dans la ligne. Ils sont en effet liés directement aux volumes qui eux sont solidarisés à la structure du véhicule. Ces tronçons peu soumis aux vibrations sont formés d'un tube à paroi mince. En revanche, le tronçon médian 46 est soumis aux vibrations puisque celui-ci n'est pas lié à la structure du véhicule et est seulement retenu par les deux tronçons d'extrémité. Le tronçon médiane est formé d'un tube à paroi épaisse. Dans les tubulures 24 et 26, les tubes à paroi mince sont formés par exemple de tubes en acier inoxydable ferritique, alors que les tubes à paroi épaisse sont formés de manchons en acier austénitique. Les tubes à paroi mince présentent une première épaisseur de paroi comprise entre 0,15 mm et 1,2 mm. Cette épaisseur est avantageusement comprise entre 0,6 mm et 1 mm. Au contraire, les tubes à paroi épaisse, présentent une seconde épaisseur de paroi supérieure comprise entre 0,35 mm et 1,4 mm. De préférence, cette seconde épaisseur est comprise entre 0,8 mm et 1,2 mm. Selon un mode de réalisation préféré, la différence entre la seconde épaisseur de paroi et la première épaisseur de paroi respectivement des tubes épais et minces est comprise entre 0,1 mm et 0,5 mm. Avantageusement, le rapport de la seconde épaisseur à la première épaisseur est compris entre 1,1 et 2, de sorte que la seconde épaisseur des tubes à paroi épaisse est supérieure à la première épaisseur du tube à paroi mince de 10 à 100 % de cette première épaisseur. Le tronçon de tubulure 24 de la figure 1 est fabriqué de la manière suivante. Tel qu'illustré sur la figure 2, les tube(s) à paroi mince rectilignes 42, 44 sont reliés l'un à l'autre par un tube à paroi épaisse rectiligne noté 46. Les trois tubes présentent un même diamètre. Ils sont assemblés bout à bout par soudage au laser tel qu'illustré sur la figure 2. La longueur des tubes 42 et 44 est par exemple égale à 300 mm pour une épaisseur de paroi de 0,8 mm, la longueur du tube à paroi épaisse 46 étant de 250 mm pour une épaisseur de paroi de 1,2 mm. La tubulure 26 est formée de manière analogue. La présence d'un tube à paroi plus épaisse dans la région de chaque tubulure sujet à occasionner des nuisances acoustiques, soit du fait de son émissivité acoustique, soit du fait de ses vibrations permet de réduire les nuisances acoustiques engendrées depuis ces régions de la tubulure. En revanche, les autres parties de la tubulure étant formées d'un tube à paroi mince, le poids total de la ligne d'échappement est réduit par rapport à une ligne dans laquelle les tubulures sont toutes formées d'un tube à paroi épaisse de même épaisseur. Le nombre et la position des tubes à paroi épaisse mis en u̇vre suivant la longueur de chaque tubulure d'échappement sont déterminés expérimentalement ou par simulation en déterminant les zones formant des sources de nuisances acoustiques. Ces zones sont alors formées d'un tube à paroi épaisse. REVENDICATIONS 1.- Ligne d'échappement (1'4) pour moteur thermique (12) comportant : - une tubulure (24, 26) de diamètre sensiblement constant sur toute sa longueur délimitant un conduit de circulation des gaz, laquelle tubulure (24, 26) présente, suivant sa longueur, un tronçon sujet à occasionner des nuisances acoustiques (36, 46) prolongé, au moins d'un côté, par un tronçon peu sujet à occasionner des nuisances acoustiques (34, 42, 44), caractérisée en ce que ledit tronçon peu sujet à occasionner des nuisances acoustiques (34, 42, 44) est formé d'un tube à paroi mince ayant, avant mise en forme éventuelle, une première épaisseur de paroi, et le tronçon sujet à occasionner des nuisances acoustiques (36, 46) est formé d'un tube à paroi épaisse ayant, avant mise en forme éventuelle, une seconde épaisseur de paroi,ladite seconde épaisseur étant supérieure à ladite première épaisseur. 2.- Ligne d'échappement selon la revendication 1, caractérisée en ce que la différence entre ladite seconde épaisseur et ladite première épaisseur est comprise entre 0,1 mm et 0,5 mm. 3.- Ligne d'échappement selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le rapport de ladite seconde épaisseur sur ladite première épaisseur est compris entre 1,1 et 2. 4.- Ligne d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite seconde épaisseur est comprise entre 0,35 mm et 1,4 mm. 5.- Ligne d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite première épaisseur est comprise entre 0,15 mm et 1,2 mm. 6.- Ligne d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le tube à paroi épaisse (36, 46) et le tube à paroi mince (34, 42, 44) sont raboutés bout à bout. 7.- Ligne d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le diamètre sensiblement constant de la tubulure (24, 26) est compris entre 30 mm et 80 mm. 8.- Ligne d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tronçon sujet à occasionner des nuisances acoustiques est un tronçon sujet à vibrations. 9.- Ligne d'échappement selon l'une quelconque des revendications de 1 à 7, caractérisé en ce que le tronçon sujet à occasionner des nuisances acoustiques est un tronçon sujet à une forte émissivité acoustique. 10.- Procédé de fabrication d'une ligne d'échappement pour moteur thermique comportant une tubulure (24, 26) délimitant un conduit de circulation des gaz, laquelle tubulure présente, suivant sa longueur, un tronçon sujet à occasionner des nuisances acoustiques (36, 46) prolongé, au moins d'un côté, par un tronçon (34, 42, 44) peu sujet à occasionner des nuisances acoustiques, caractérisé en ce qu'il comprend le raccordement dans le prolongement l'un de l'autre d'un tube à paroi mince (34, 42, 44) ayant une première épaisseur pour former ledit tronçon peu sujet à occasionner des nuisances acoustiques et d'un tube à paroi épaisse (36, 46) ayant une seconde épaisseur pour former ledit tronçon sujet à occasionner des nuisances acoustiques, ladite seconde épaisseur étant supérieure à ladite première épaisseur. 11.- Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le tube à paroi mince (34, 42, 44) et le tube à paroi épaisse (36, 46) sont raccordés l'un à l'autre par soudage bout à bout. 12.- Procédé selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que le tube à paroi mince (34, 42, 44) et le tube à paroi épaisse (36, 46) sont raccordés l'un à l'autre par soudage au laser. 13. Utilisation pour lutter contre les nuisances acoustiques dans une tubulure d'échappement (24, 26) de diamètre sensiblement constant suivant sa longueur et comprenant un tube à paroi mince ayant une première épaisseur de paroi, d'un tube à paroi épaisse (36, 46) ayant une seconde épaisseur pour former un tronçon de la tubulure sujet à occasionner des nuisances acoustiques, ladite seconde épaisseur étant supérieure à ladite première épaisseur.