Brevet FR2854427A1 — publié le 20041105

Silencieux pour gaz d'échappement de moteurs à combustion interne. La présente invention concerne un silencieux pour gaz d'échappement de moteurs à combustion interne, ce silencieux étant plus spécialement destiné à l'équipement des véhicules utilisant ce type de moteurs, tels que, par exemple, motocyclettes, automobiles, quads, engins roulants de loisir, agricoles ou industriels, engins volants légers. Ces applications très intéressantes ne sont cependant pas limitatives. La nécessité d'atténuer le niveau du bruit résultant du fonctionnement des moteurs thermiques a conduit les constructeurs à préconiser des solutions plus ou moins satisfaisantes, en fonction des applications. Ainsi, dans le document FR-2.707.341 est décrit un silencieux pour gaz d'échappement de moteurs thermiques comprenant une enveloppe allongée dont la surface cylindrique interne est recouverte d'une couche de matériau absorbant protégée par une tôle perforée, et à l'intérieur de laquelle est logé un corps central comportant une paroi cylindrique constituée par une tôle perforée contenant un matériau absorbant, ce corps central délimitant, avec ladite enveloppe, un passage annulaire pour les gaz d'échappement vers l'orifice de sortie, et son extrémité amont disposée face à l'orifice d'entrée des gaz d'échappement présente une forme réfléchissante concave. Le silencieux décrit dans le document FR-2.707.341 est plus spécialement destiné, semble-t-il, à l'équipement des moteurs thermiques de fortes puissances des groupes électrogènes. Dans une telle application, on conçoit que l'on puisse uniquement rechercher une réduction du bruit généré par le fonctionnement des moteurs, laquelle s'obtient cependant au détriment de la puissance. Avec le dispositif décrit dans ce document, les gaz d'échappement provenant de la tubulure d'échappement du moteur viennent se heurter à la face réfléchissante concave du corps central et sont renvoyés, en grande partie, dans l'espace intérieur de l'enveloppe qui se trouve en avant dudit corps central.Il se crée de la sorte, dans cet espace, des phénomènes de turbulences dûs à l'interaction des gaz provenant de la conduite d'échappement du moteur et des gaz réfléchis par la face avant concave du corps central, lesquels sont une cause de perte de puissance. Un tel dispositif ne présente pas d'intérêt, de ce fait, dans les applications à l'équipement des moteurs à combustion internes des motocyclettes ou autres véhicules. La présente invention a pour objet un silencieux permettant une réduction sensible du bruit dû à l'échappement des gaz des moteurs à combustion interne, sans sacrifier la puissance de ces derniers. Selon l'invention, cet objectif est atteint grâce à un silencieux comportant : - une enveloppe allongée, par exemple de forme générale cylindrique, présentant, à ses extrémités, un orifice d'entrée et un orifice de sortie des gaz, respectivement, et dont la surface interne longitudinale est recouverte d'un matériau d'absorption acoustique disposé autour d'un manchon perforée, et, - un corps central de forme allongée logé dans cette enveloppe, entre l'orifice d'entrée et l'orifice de sortie des gaz, avec un passage annulaire ménagé autour dudit corps central pour la circulation des gaz en direction dudit orifice de sortie ; ce silencieux étant principalement remarquable en ce que l'extrémité amont dudit corps central présente une forme convexe. Selon un mode d'exécution avantageux, le corps central présente, en aval de son extrémité convexe, une paroi tubulaire perforée, à l'intérieur de laquelle se trouve un matériau d'absorption acoustique. Grâce au silencieux comportant les dispositions caractéristiques susmentionnées, on obtient une répartition optimum de la pression des gaz contre les parois insonorisantes et, par là, une baisse considérable du niveau sonore des échappements sur les moteurs à combustion interne, y compris sur les moteurs les plus performants et dotés de puissances et de régimes importants, et cela sans perte de puissance. Les buts, caractéristiques et avantages ci-dessus, et d'autres encore, ressortiront mieux de la description qui suit et des dessins annexés dans lesquels : La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un premier mode d'exécution du silencieux selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe axiale d'une deuxième forme de réalisation de l'invention. La figure 3 est un vue en coupe axiale d'un troisième exemple d'exécution de l'invention. La figure 4 et une vue de face et à plus grande échelle, du silencieux montré à la figure 2, tandis que la figure 5 en est une vue arrière. On se reporte auxdits dessins pour décrire des exemples de réalisation intéressants, quoique nullement limitatifs, du silencieux pour gaz d'échappement, selon l'invention. Sur ces dessins, les parties composantes du silencieux qui remplissent les mêmes fonctions, sont désignées par des repères identiques. Selon l'exemple illustré à la figure 1, le silencieux comprend une enveloppe tubulaire extérieure 1, qui peut avoir une section ellipsoïdale, comme le montrent les figures 4 et 5, ou toute autre forme convenable telle que circulaire, oblongue, ovale, carrée, etc. Cette enveloppe est pourvue, à l'une de ses extrémités, d'un orifice d'entrée 2 pour les gaz d'échappement provenant du moteur, et, à son extrémité opposée, d'un orifice de sortie 3 pour lesdits gaz d'échappement. La surface interne de cette enveloppe est recouverte, sur toute la longueur de celle-ci, d'un matériau d'absorption phonique 4 qui peut être constitué par toute matière fibreuse habituellement utilisée comme isolant acoustique telle que par exemple laine de verre, laine de céramique, laine d'inox, ou toute autre laine acoustique résistant à la température, aux pressions et aux vibrations. Cette matière d'isolation acoustique peut être disposée autour d'un manchon perforé 5 logé coaxialement à l'intérieur de l'enveloppe 1 et dont la section a une forme correspondant, de préférence, à la forme de la section de ladite enveloppe. Ce manchon est constitué par un tube perforé ou par une grille, et permet de maintenir l'isolant acoustique contre la surface interne de l'enveloppe à laquelle il est solidarisé, par soudure ou autrement, par l'intermédiaire de ses extrémités. L'anneau de matière d'absorption phonique 4 logé entre l'enveloppe 1 et le manchon perforé 5, peut être avantageusement constitué d'une couche de laine de verre 4A plaquée contre la surface interne de ladite enveloppe et d'une couche de laine d'inox 4B entourant ledit manchon perforé. De la sorte, la laine d'inox constitue un écran thermique efficace évitant la désagrégation de la couche de laine de verre (plus économique) sous l'effet des températures élevées des gaz circulant dans le silencieux. Dans l'enveloppe ainsi insonorisée, est logée au moins une pièce de compression et de guidage 6 de forme allongée et disposée de sorte à ménager un passage annulaire longitudinal 7 conduisant à l'orifice de sortie 3, entre ladite pièce et le manchon 5. Selon une importante caractéristique de l'invention, l'extrémité amont 8 ou extrémité orientée face à l'orifice d'entrée 2 présente une forme convexe, qui peut être hémisphérique, conique, pyramidable ou autre. Cette extrémité convexe 8 peut être constituée par une pièce pleine ou perforée. Le corps 9 de la pièce de compression et de guidage 6 peut être constitué par un tube plein ou perforé. Il peut avoir une longueur approximativement égale à la longueur de l'enveloppe insonorisée 1-4-5 dans laquelle il est logé fixement (figure 1), ou une longueur sensiblement plus réduite que celle de ladite enveloppe (figure 2). Le corps tubulaire 9 présente, de préférence, une section de forme correspondant à la forme de la section de l'enveloppe ou tubulure enveloppante insonorisée, et plus particulièrement une section de forme correspondant à celle de la section du manchon perforé 5, de sorte à ménager un passage annulaire 7 d'égale largeur autour dudit corps. La pièce de compression et de guidage 8-9 peut être exécutée en tout matériau convenant à sa fonction tel que, par exemple, acier, acier inoxydable, titane, aluminium, céramique, graphite de carbone, etc. Le corps tubulaire 9 est, de préférence, recouvert, sur toute sa longueur ou sur la quasi totalité de sa longueur, extérieurement et/ou intérieurement, d'un matériau d'absorption acoustique 10 qui peut être de nature identique ou non au(x) matériau(x) d'isolation phonique de l'enveloppe insonorisés 1-4-5. Par exemple, la pièce de compression et de guidage 6 peut être remplie de laine d'inox, ou de laine de verre, ou de laine de céramique, ou de toute autre laine acoustique résistant à la température, aux pressions et aux vibrations. Lorsque le corps tubulaire 9 est constitué par un tube perforé, son extrémité aval est obturée par une plaque 11 qui peut être pleine ou ajourée. Dans ce dernier cas, les perforations de sortie que présente ladite plaque 11, débouchent dans une tubulure 12 servant à guider les gaz jusqu'à la sortie du silencieux d'échappement et elle-même fixée dans la tubulure d'échappement proprement dite 13, par exemple au moyen de vis auto-cassantes 14 ou de vis ordinaire, avec point de soudure. La pièce de compression et de guidage des gaz 8-9 est fixée dans l'enveloppe insonorisée 1-4-5, par tout système d'attache approprié. Selon les différents exemples illustrés, l'extrémité amont de ladite pièce est fixée à la partie amont de l'enveloppe, par l'intermédiaire d'une plaque transversale 15 soudée sur l'entrée de ladite enveloppe. D'autre part, l'extrémité aval de la pièce 8-9 est fixée dans la partie aval de l'enveloppe 1-4-5, par exemple par l'intermédiaire de pattes d'attache ou d'une bague ajourée 16 soudée sur la partie aval de ladite enveloppe. On comprend que la pièce de compression et de guidage permet de comprimer les gaz d'échappement, tout en les guidant intérieurement et extérieurement en direction de l'orifice de sortie et de la tubulure d'échappement. Elle permet de répartir la pression des gaz de manière annulaire contre la paroi extérieure perforée 5 entourée d'un isolant acoustique 4A-4B et contre la paroi intérieure ajourée 9 également recouverte extérieurement ou intérieurement d'un isolant phonique 10. La pièce centrale de compression et de guidage 8-9 est également très efficace, sans zone d'absorption. La contrainte de la mise sous pression des gaz dans des parties, surfaces ou volumes dotés d'éléments acoustiques, permet, sur des petits parcours ou petits volumes, de réduire considérablement le niveau sonore des moteurs les plus performants et dotés de puissances et de régimes importants. Par exemple, des mesures réalisées en statique, lors d'essais effectués sur des motocyclettes de plus de 100 CV en version débridée, ont permis d'atteindre des niveaux sonores de 84 dB à 89 dB entre 4500 et 6500 tr/mn. Le dimensionnement de la pièce de compression et de guidage 8-9 et son positionnement dans l'enveloppe insonorisée 1-4-5, peuvent varier, selon le débit et la vitesse des gaz, recherchés pour une puissance donnée et un nombre de décibels déterminé. Sur la figure 2, on a représenté un silencieux pour gaz d'échappement dont la pièce de compression et de guidage 8-9 est nettement plus courte que l'enveloppe insonorisée 1-4-5. Dans ce cas, l'extrémité amont convexe 8 de ladite pièce est rigidement reliée à la plaque transversale de fixation 15 soudée dans l'entrée de ladite enveloppe, par l'intermédiaire d'une tige axiale 17. Selon l'exemple représenté à la figure 3, le silencieux pour gaz d'échappement comporte deux pièces de compression et de guidage logées axialement dans l'enveloppe insonorisée à la suite et à distance l'une de l'autre. Une première pièce de compression amont 6' est logée dans la partie amont de l'enveloppe 1-4-5 et une deuxième pièce de compression et de guidage aval 6" est logée dans la partie aval de ladite enveloppe. La pièce de compression et de guidage amont 6' présente une corps tubulaire 9' et une extrémité amont convexe 8', tandis que la pièce de compression et de guidage aval 6" comporte un corps tubulaire 9" et une extrémité amont convexe 8". Ces deux pièces de compression et de guidage sont rigidement reliées par une tige axiale 17'. Ce mode d'exécution peut être retenu lorsque l'on a besoin d'un volume important pour faciliter l'écoulement des gaz et de "casser" le son, en fonction de la cylindrée des moteurs et des vitesses des gaz. REVENDICATIONS 1. Silencieux pour gaz d'échappement de moteurs à combustion interne, du genre comportant : une enveloppe tubulaire allongée (1), présentant, à ses extrémités, un orifice d'entrée (2) et un orifice de sortie (3) des gaz, respectivement, et dont la surface interne longitudinale est recouverte d'un matériau d'absorption acoustique (4) disposé autour d'un manchon perforé (5), et, au moins un corps central de forme allongée (6) logé dans ladite enveloppe (1-4-5) entre l'orifice d'entrée (2) et l'orifice de sortie (3) des gaz, avec un passage annulaire (7) ménagé autour dudit corps central (6) pour la circulation des gaz en direction dudit orifice de sortie (3), caractérisé en ce que l'extrémité amont (8) du corps central (6) présente une forme ou surface convexe, de sorte que ledit corps central constitue une pièce de guidage des gaz d'échappement et de répartition optimum de la pression de ceux-ci sur les parois insonorisantes (5, 9). 2. Silencieux pour gaz d'échappement, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface latérale (9) du corps central (6) est recouverte, extérieurement, en aval de son extrémité convexe (8), d'un matériau d'absorption acoustique. 3. Silencieux pour gaz d'échappement, suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le corps central (6) présente, en aval de son extrémité convexe (8) une paroi tubulaire perforée (9) recouverte, intérieurement, d'un matériau d'absorption acoustique (10). 4. Silencieux pour gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'extrémité amont (8) de la pièce de compression et de guidage (8-9) est pourvue de perforations. 5. Silencieux pour gaz d'échappement selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'extrémité aval de la pièce de compression et de guidage (8-9) est obturée par une plaque (11) pleine ou perforé. 6. Silencieux pour gaz d'échappement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la pièce de compression et de guidage (8-9) a une longueur correspondant sensiblement à la longueur de l'enveloppe insonorisée (1-4-5). 7. Silencieux pour gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la pièce de compression et de guidage (8-9) a une longueur inférieure à la longueur de l'enveloppe insonorisée (1-4-5). 8. Silencieux pour gaz d'échappement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte deux pièces de compression et de guidage (6', 6") logée dans l'enveloppe insonorisée (1-4-5) et disposées à la suite et à distance l'une de l'autre, ces deux pièces de compression et de guidage étant, de préférence, reliée rigidement par une tige axiale (17'). 9. Silencieux pour gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le matériau d'absorption acoustique (4) disposé entre l'enveloppe extérieure (1) et le manchon coaxial intérieur (5) comprend de la laine de verre (4A) recouvrant la surface interne de ladite enveloppe, et de la laine d'inox (4B) disposée autour dudit manchon coaxial. 10. Silencieux pour gaz d'échappement suivant l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le matériau d'absorption acoustique (10) recouvrant, extérieurement ou intérieurement, la surface tubulaire (9) de la pièce de compression et de guidage (8-9) est constitué par de la laine d'inox, ou de la laine de verre, ou de la laine de céramique, ou de la laine acoustique résistant à la température, aux pressions et aux vibrations auxquelles sont soumis les silencieux en cours d'utilisation.