Brevet FR2907165A1 — publié le 20080418

DISPOSITIF D'ISOLATION ACOUSTIQUE POUR LA REDUCTION DE BRUIT D'INJECTEUR La présente invention se rapporte à un dispositif d'isolation acoustique pour la réduction de bruit d'injecteur. Ces dernières années de nombreux développements ont été conduits en vue de réduire des émissions sonores d'un certain nombre d'éléments constitutifs du châssis ainsi que du groupe motopropulseur des véhicules. La réduction de ces bruits de fond a pour conséquence de rendre le bruit généré par les injecteurs plus perceptible par rapport à ces bruits, d'autant plus que l'on utilise des injecteurs haute pression, plus bruyants que les injecteurs précédemment utilisés. Des solutions ont été proposées pour réduire le bruit émis par le haut moteur. Par exemple, la demande JP2004232485 porte sur un capot disposé sur la culasse d'un moteur de véhicule afin de diminuer le rayonnement acoustique de celle-ci. Ce capot est formé d'une chambre dans laquelle on module la qualité du vide pour atténuer le bruit émis par le moteur. Pour cela, le capot est relié à une pompe à vide pilotée en fonction de la vitesse et de la charge du moteur pour obtenir une pression variable et adaptée au niveau de bruit à isoler. D'autres systèmes d'isolation proposent de réaliser un vide partiel à l'intérieur d'un volume fermé à double paroi. Dans le brevet FR2762360, on isole thermiquement le bas d'un carter moteur pour réduire les pertes thermiques par rayonnement après l'arrêt du moteur. On augmente ainsi le temps pendant lequel le moteur pourra redémarrer à une température normale de fonctionnement du moteur, sans surconsommation particulière, ni pollution exagérée. Pour cela, le carter est du 2907165 -2- type double paroi, et l'on réalise un vide partiel limitant ainsi les transferts de chaleur par rayonnement. Ce type de système présente un effet inhérent de réduction des émissions sonores. Cependant, les systèmes proposés dans l'art antérieur 5 présentent certains désavantages et ne sont pas satisfaisants pour isoler des injecteurs. En particulier, la solution décrite dans la demande JP2004232485 permet de réduire le bruit émis par le moteur vers le capot mais ne permet pas de le réduire dans toutes les directions ni à toutes les fréquences. De plus, 10 les ondes acoustiques peuvent contourner l'écran en se réfléchissant sur la carrosserie du compartiment moteur. Pour les raisons exposées, ce système ne permet pas de réaliser un haut niveau d'isolation acoustique. La solution décrite dans le brevet FR2762360 ne peut 15 pas s'appliquer à des éléments de dimensions réduites tel que des injecteurs en grande série. En effet, doter les injecteurs de doubles parois se révèlerait très complexe et nécessiterait l'utilisation de matériaux robustes, ce qui ne serait pas économiquement envisageable. 20 On ne peut pas davantage disposer des mousses métallo -céramiques ou céramiques ou d'autres matériaux absorbants d'un type proche, généralement poreux autour ,de l'injecteur à cause des fluides inflammables transitant dans la région de l'injecteur qui pourraient poser des problèmes de sécurité. Ces 25 matériaux sont aussi sensibles aux salissures, ce qui réduit leur endurance et leur efficacité par l'obstruction de leurs pores. L'invention vise à améliorer les systèmes de l'art antérieur et se propose de remédier à leurs inconvénients précédemment cités. 30 On propose un dispositif d'isolation acoustique pour la réduction de bruit d'injecteur qui comprend une cloche munie 2907165 10 15 20 25 30 -3- d'une paroi délimitant un logement apte à encapsuler un injecteur, des moyens de fixation de la cloche prévus pour coopérer avec une culasse, des premiers moyens d'étanchéité de la cloche sur la culasse, et des moyens de pompage de l'air 5 dans le logement pour y créer au moins un vide partiel. Selon d'autres caractéristiques additionnelles prises indépendamment ou en combinaison, il est proposé dans l'invention que : les moyens de fixation de la cloche comprennent un socle comprenant au moins une partie des moyens d'alimentation en fluide et/ou en énergie électrique de l'injecteur ainsi qu'au moins une partie des moyens de pompage de l'air dans le logement. On limite ainsi le nombre d'orifice dans la cloche ainsi que le traitement de leur étanchéité. le dispositif comprend des moyens d'asservissement des moyens de pompage en fonction d'une consigne de pression d'air dans la cloche et/ou d'une consigne de niveau sonore émis par les injecteurs. On peut ainsi réaliser des économies d'énergie et aussi permettre d'augmenter la longévité des moyens de pompage. le dispositif comprend au moins un orifice traversant dans la cloche pour le passage des moyens d'alimentation de l'injecteur, et au moins un deuxième moyen d'étanchéité disposé au niveau de l'orifice traversant pour assurer l'étanchéité entre le moyen d'alimentation et la cloche. On peut ainsi placer ce dispositif avec 2907165 -4- un nombre d'aménagement limité sur une culasse standard. les premiers moyens d'étanchéité sont déformables sous l'effet de l'aspiration 5 provoquée par le vide réalisé dans le logement de la cloche. Le plaquage et la fixation de la cloche sont accrus. les moyens de fixation comportent une composition adhérente disposé au niveau de 10 l'interface de la cloche avec la culasse, ladite composition formant au moins partiellement les premiers moyens d'étanchéité. les premiers moyens d'étanchéité constituent des moyens de découplage vibratoire de la 15 cloche par rapport à la culasse. L'efficacité du dispositif est accrue en n'amplifiant pas les vibrations de la culasse sur la surface de la cloche. L'invention propose également un moteur comportant un 20 injecteur fixé sur une culasse comportant un dispositif d'isolation acoustique selon l'invention, la cloche encapsulant l'injecteur. Selon d'autres caractéristiques additionnelles prises indépendamment ou en combinaison, il est proposé dans 25 l'invention que: l'air présent dans le logement interne de la cloche est aspiré par les moyens de pompage via une lumière ménagée dans la culasse. Cette caractéristique permet d'utiliser une 30 cloche rapportée sur la culasse dépourvue d'orifice. Le montage et démontage pour 2907165 -5- l'entretien des injecteurs est facilité car il suffit uniquement de réaliser l'étanchéité au niveau de l'interface cloche/ culasse. les moyens d'alimentation de l'injecteur sont au 5 moins sur une portion de leur longueur disposés dans la culasse et débouchent dans la région de la culasse recouverte par la cloche rapportée. Les moyens d'alimentation sont ainsi en parti protégés 10 le moteur comporte une pluralité d'injecteurs et une pluralité de cloches rapportées sur la culasse, chaque cloche encapsulant l'injecteur. De cette manière, on peut utiliser des cloches plus légères dont l'air peut être pompé par des 15 moyens de pompage de puissance modeste. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif, et illustré par les dessins annexés, sur lesquels : 20 - la figure 1 est une vue en coupe de la culasse et de la cloche placée autour de l'injecteur selon un premier mode de réalisation ; - la figure 2 est une vue en coupe du passage d'un moyen d'alimentation en fluide et/ou en énergie électrique de 25 l'injecteur selon le premier mode de réalisation ; - la figure 3 est une vue en coupe de la culasse et de la cloche placée autour de l'injecteur selon un deuxième mode de réalisation - la figure 4 est une vue en coupe de la culasse et de la 30 cloche placée autour de l'injecteur selon un troisième mode de réalisation. 2907165 6 Sur la figure 1 est représenté le dispositif d'isolation acoustique d'un injecteur selon un premier mode de réalisation de l'invention. 5 Une cloche 1 est disposée autour d'un injecteur 2 sur la paroi supérieure d'une culasse 3 sur laquelle les injecteurs 2 sont fixés. Cette cloche 1 est distincte du reste du moteur et est rapportée sur la culasse 3 par des moyens de fixation. Des premiers moyens d'étanchéité 4 sont disposés à 10 l'interface entre la cloche 1 et la culasse 3 de sorte qu'un logement étanche soit constitué entre la paroi supérieure de la culasse 3 et la cloche 1, de manière à pouvoir réaliser un vide au moins partiel autour de l'injecteur 2. Le vide est réalisé à l'intérieur du logement grâce à des moyens de pompage 5 15 pouvant comprendre outre une pompe, un tube d'aspiration 6 qui permet de déporter la pompe de la cloche 1. Selon ce premier mode de réalisation, le tube d'aspiration 6 transite alors à travers un orifice réalisé dans la cloche 1. Pour assurer l'étanchéité au niveau de l'orifice de 20 passage du tube d'aspiration 6, des deuxièmes moyens d'étanchéité 7 sont disposés entre le tube 6 et la cloche 1. Des moyens d'alimentation 8 de l'injecteur 2 transitent à travers un orifice réalisé dans la cloche 1. Ces moyens d'alimentation 8 peuvent comprendre au moins un câble 25 d'alimentation électrique et au moins un conduit d'alimentation en fluide de l'injecteur. Le tube d'aspiration 6 et les moyens d'alimentation 8 peuvent transiter à travers le même orifice et un moyen d'étanchéité commun. Ceci a pour avantage de réduire le 30 nombre d'orifices nécessaires dans la cloche 1, ce qui réduit le nombre de zones de la cloche à traiter pour l'étanchéité. On 2907165 réalise de cette manière un gain économique ainsi qu'un gain en terme de fiabilité. Les moyens de fixation permettent de maintenir la cloche 1 en position sur la culasse 3 lorsque le vide n'est pas réalisé 5 ou pas entretenu, notamment lorsque le moteur est à l'arrêt. Lorsque le vide est réalisé dans le logement de la cloche 1, les moyens de fixation conservent leur fonction mais sont secondés par l'effet de plaquage de l'élément 1 sur la culasse 3 en raison des différences de pression à l'intérieur et à l'extérieur de la 10 cloche 1. Selon une variante, les premiers moyens d'étanchéité 4 sont déformables, ces premiers moyens 4 constituant alors des ventouses. Ces ventouses permettent de renforcer l'étanchéité et la fixation de la cloche 1 sur la culasse avec la diminution de 15 la pression dans la cloche 1. Les premiers moyens d'étanchéité 4 ainsi que les moyens de fixations sont constitués par tout moyen que l'homme du métier estimera appropriés dans l'application envisagée de ce dispositif. Ces moyens de fixation peuvent 20 comporter une composition adhérente disposée au niveau de l'interface de la cloche 1 avec la culasse 3, ladite composition pouvant être au moins partiellement les premiers moyens d'étanchéité 4. Les moyens de pompage 5 peuvent être alimentés en 25 énergie par le moteur du véhicule. Ces moyens 5 peuvent être à fonctionnement électrique ou mécanique. Dans un mode de réalisation de l'invention, les moyens de pompage 5 sont asservis afin de maîtriser la qualité du vide réalisé dans la cloche 1. Pour cela, la pression à l'intérieur de 30 la cloche 1 est mesurée par un manomètre ou par tout autre moyen permettant d'obtenir une idée de la pression à l'intérieur 2907165 -8- de la cloche 1. Ceci peut être un capteur de couple mesurant le couple résistant appliqué sur les moyens de pompage 5, qui est proportionnel à la pression à l'intérieur de la cloche 1. On peut ainsi optimiser la consommation énergétique des moyens de 5 pompage 5 ainsi que leur usure lorsque la pression dans la cloche 1 est satisfaisante. Le volume sonore émis par les injecteurs 2 peut varier par exemple en fonction du régime moteur et de la charge qui y est appliquée, il est donc avantageux d'asservir les moyens de 10 pompage 5 par rapport à une consigne du volume sonore après atténuation par la cloche 1. Au moins l'un parmi les premiers moyens d'étanchéité 4 ou les deuxièmes moyens d'étanchéité 7 réalisent un découplage vibratoire de la cloche par rapport à son 15 environnement. Sur la figure 2 est représentée une vue en coupe du passage de la gaine contenant les moyens d'alimentation 8 de l'injecteur 2 ou du passage du tube d'aspiration 6 dans la cloche 1 selon un premier mode de réalisation. 20 Un orifice est réalisé dans la cloche 1 pour permettre le passage de la gaine. Pour obtenir la qualité de vide désirée pour l'application, ou pour garantir la tenue du vide pendant la durée désirée, il est nécessaire de veiller à la bonne étanchéité de la cloche 1. En particulier, l'étanchéité au niveau de l'orifice 25 de passage des éléments 6, 8 doit être assurée. On place donc des deuxième moyens d'étanchéité 7 entre les éléments 6, 8 et la cloche 1 au niveau de l'orifice de passage. Ces deuxième moyens d'étanchéité 7 peuvent être des joints toriques lorsque la géométrie des éléments 6, 8 ou de la 30 gaine les entourant le permet. 2907165 9 On préférera une gaine rigide pour éviter que des déformations de celle-ci ne viennent perturber l'étanchéité. En effet, si les déformations de la gaine excèdent une certaine valeur, les moyens d'étanchéité peuvent ne pas pouvoir se 5 déformer suffisamment en amplitude ou suffisamment rapidement. Ceci est d'autant plus sensible pour des dispositifs subissant des variations de pression importantes pour lesquels les moyens d'étanchéité sont choisis de sorte qu'ils ne présentent que de faibles amplitudes de déformation. 10 Sur la figure 3 est représenté le dispositif d'isolation acoustique d'un injecteur selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Une cloche 1 est disposée autour d'un injecteur 2 sur la paroi supérieure d'une culasse 3 sur laquelle les injecteurs 2 15 sont fixés. Cette cloche 1 est distincte du reste du moteur et est solidarisée à la culasse 3 par des moyens de fixation. Des premiers moyens d'étanchéité 4 sont disposés à l'interface entre la cloche 1 et la culasse 3 de sorte qu'un logement étanche soit constitué entre la paroi supérieure de la 20 culasse 3 et la cloche 1, de manière à pouvoir réaliser un vide au moins partiel autour de l'injecteur 2. Le vide est réalisé à l'intérieur du logement grâce à des moyens de pompage 5 comprenant outre une pompe, éventuellement comme représenté sur la figure 3 un conduit d'aspiration 16. Ce conduit 25 16 est réalisé dans la culasse 3. Ses deux extrémités débouchent de la partie supérieure de la culasse 3. Une première extrémité 16a débouche de la culasse 3 dans une région se trouvant sous la cloche 1 et la deuxième extrémité 16b débouche de la culasse 3 dans une région se trouvant à 30 côté de la cloche 1. Les moyens de pompage 5 peuvent aussi comprendre lorsqu'ils sont déportés de la cloche 1, un tube 2907165 -d'aspiration 6 fixé à l'extrémité 16b du conduit d'aspiration 16. On dispose des moyens d'étanchéité 20 à au moins l'une parmi l'extrémité 16a et l'extrémité 16b. Un conduit d'alimentation 18 est réalisé dans la culasse 5 3 et présente deux extrémités débouchant de la partie supérieure de la culasse 3. Une première extrémité 18a débouche de la culasse 3 dans une région se trouvant sous la cloche et la deuxième extrémité 18b débouche de la culasse 3 dans une région se trouvant à côté de la cloche 1. On dispose 10 des moyens d'étanchéité 21 à au moins l'une parmi l'extrémité 18a ou l'extrémité 18b. Une première portion de la gaine d'alimentation 8a est disposée entre l'injecteur 2 et la première extrémité 18a du conduit d'alimentation 18. Une deuxième portion de gaine 15 d'alimentation 8b est connectée à la deuxième extrémité 18b et permet d'alimenter l'injecteur 2 en combustible et/ou en énergie électrique. Selon une variante non représentée, le conduit d'alimentation 18 est un passage permettant de guider et 20 d'accueillir au moins une partie des moyens d'alimentation 8 de l'injecteur 2. Ces conduits d'aspiration 16 et d'alimentation 18 peuvent être réalisés au moment de la coulée de la culasse et sont donc particulièrement économiques. De plus, la gestion de 25 l'étanchéité de la cloche 1 est facilitée en réduisant le nombre d'interface avec l'air ambiant, et donc le nombre de moyens d'étanchéité à disposer sur la cloche 1. On réduit aussi la complexité des moyens d'étanchéité en connectant des conduits à des tubes ou à des câbles. 30 Selon ce mode de réalisation, les moyens d'étanchéité de la cloche 1 se réduisent aux seuls premiers moyens 2907165 - 11 - d'étanchéité 4 à l'interface entre la cloche 1 et la culasse 3. Ces premiers moyens 4 sont du type de ceux utilisés dans le dispositif selon le premier mode de réalisation. De même, les moyens de fixation sont identiques à ceux 5 décrits pour le premier mode de réalisation de l'invention. Les moyens de pompage 5 sont eux aussi du même type que ceux qui sont utilisés pour le premier mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 4 est représenté le dispositif d'isolation 10 acoustique d'un injecteur selon un troisième mode de réalisation de l'invention. Une cloche 1 est disposée autour d'un injecteur 2 sur un socle 9 prenant place sur la paroi supérieure d'une culasse 3 sur laquelle les injecteurs 2 sont fixés. 15 Cette cloche 1 est distincte du reste du moteur et est solidarisée à la culasse 3 par l'intermédiaire du socle 9 par l'intermédiaire de premier moyens de fixation. Le socle 9 est distinct de la culasse 3 et y est relié par des deuxième moyens de fixation et des moyens d'étanchéité. 20 Des premiers moyens d'étanchéité 4 sont disposés à l'interface entre la cloche 1 et le socle 9 de sorte qu'un logement étanche soit constitué entre la paroi supérieure de la culasse 3 et la cloche 1, de manière à pouvoir réaliser un vide au moins partiel autour de l'injecteur. Le vide est réalisé à 25 l'intérieur du logement grâce à des moyens de pompage 5 comprenant outre une pompe déportée de la cloche 1, un conduit d'aspiration 16 permettant de pomper l'air. Ce conduit 16 est réalisé dans le socle 9 et ses deux extrémités débouchent de celui-ci. Une première extrémité 16a débouche 30 du socle 9 dans une région se trouvant sous la cloche 1 et la 2907165 - 12 - deuxième extrémité 16b débouche du socle 9 dans une région se trouvant à côté de la cloche 1. Selon une variante non représentée, un tube d'aspiration 6 est fixé à l'extrémité 16b du conduit d'aspiration 16 et relié à 5 des moyens de pompage 5 déportés. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 4, les moyens de pompage 5 sont fixés par une liaison étanche directement à l'extrémité 16b du conduit d'aspiration 16, qui aura avantageusement une forme complémentaire de l'extrémité de raccord des moyens de 10 pompage 5. Un conduit d'alimentation 18 est réalisé dans le socle 9 et présente deux extrémités débouchant de celui-ci. Une première extrémité 18a débouche du socle 9 dans une région se trouvant sous la cloche 1 et la deuxième extrémité 18b 15 débouche du socle 9 dans une région se trouvant à côté de la cloche 1. Une première portion de la gaine d'alimentation 8a est disposée entre l'injecteur 2 et la première extrémité 18a du conduit d'alimentation 18. Une deuxième portion de la gaine 20 d'alimentation 8b est connectée à la deuxième extrémité 18b et permet d'alimenter l'injecteur 2 en combustible. Le conduit d'alimentation 18 est aussi un passage permettant de guider et d'accueillir les moyens d'alimentation 8 de l'injecteur 2 gaines d'alimentation de l'injecteur. 25 En utilisant, un socle 9 tel que décrit, on peut placer ce dispositif sur une culasse 3 standard, tout en limitant les problèmes d'étanchéité dus à des perçages dans la cloche 1 pour y faire passer les moyens d'alimentation 8 de l'injecteur 2 ainsi que les tubes d'aspiration 6, 16 de l'air. 30 Comme il est représenté à la figure 4, en choisissant un socle 9 de cloche 1 avec une rainure 19 adaptée à la forme de 2907165 - 13 - la cloche 1, on peut aussi augmenter la fiabilité de l'étanchéité. En effet, on peut disposer les premiers moyens d'étanchéité 4 sur une plus grande surface de la cloche 1 que lorsque l'interface cloche/socle est plane. 5 Le socle 9 peut être en formé d'un élément unique ou de plusieurs éléments, s'empilant les uns aux autres de manière à former la rainure 19 observée à la figure 4. Selon une variante de réalisation non représentée qui peut être appliquée à l'une quelconque des trois modes de 10 réalisations de l'invention, une cloche unique est utilisée dans le dispositif pour réduire le bruit émis par tous les injecteurs. Une telle cloche présente autant de logements que d'injecteurs à isoler et sont de préférence communiquant de manière à n'utiliser qu'un moyen de pompage unique par moteur. On 15 réduit aussi le nombre d'orifices nécessaires et les moyens d'étanchéité qui y sont liés. Ce dispositif est avantageusement simple à démonter et à remonter afin de faciliter les interventions mécaniques sur les injecteurs et sur la culasse. 20 Cette invention peut être appliquée à l'encapsulation d'autres pièces rayonnant un champ acoustique. Cette invention est particulièrement avantageuse à l'isolation acoustique d'éléments de dimensions réduites et rayonnant une quantité mesurée de chaleur. 25 REVENDICATIONS 1) Dispositif d'isolation acoustique pour la réduction de bruit d'injecteur caractérisé en ce qu'il comprend une cloche (1) munie d'une paroi délimitant un logement apte à encapsuler un injecteur (2), des moyens de fixation de la cloche (1) prévus pour coopérer avec une culasse (3), des premiers moyens d'étanchéité (4) de la cloche (1) sur la culasse (3), et des moyens de pompage (5) de l'air dans le logement pour y créer au moins un vide partiel. 2) Dispositif d'isolation acoustique selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de fixation de la cloche (1) comprennent un socle (9) comprenant au moins une partie des moyens d'alimentation (8) en fluide et/ou en énergie électrique de l'injecteur (2) ainsi qu'au moins une partie des moyens de pompage (5) de l'air dans le logement. 3) Dispositif d'isolation acoustique selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'asservissement des moyens de pompage (5) en fonction d'une consigne de pression d'air dans la cloche (1) et/ou d'une consigne de niveau sonore émis par les injecteurs (2). 4) Dispositif d'isolation acoustique selon la revendication 1 ou 3 caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins un orifice traversant dans la cloche (1) pour le passage des moyens d'alimentation (8) de l'injecteur (2), et au moins un deuxième moyen d'étanchéité (7) disposé au 2907165 - 15 - niveau de l'orifice traversant pour assurer l'étanchéité entre le moyen d'alimentation et la cloche (1). 5) Dispositif d'isolation acoustique selon l'une des 5 revendications précédentes caractérisé en ce que les premiers moyens d'étanchéité (4) sont déformables sous l'effet de l'aspiration provoquée par le vide réalisé dans le logement de la cloche (1). 10 6) Dispositif d'isolation acoustique selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens de fixation comportent une composition adhérente disposé au niveau de l'interface de la cloche (1) avec la culasse (3), ladite composition formant au moins partiellement les premiers 15 moyens d'étanchéité (4). 7) Dispositif d'isolation acoustique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les premiers moyens d'étanchéité (4) constituent des 20 moyens de découplage vibratoire de la cloche (1) par rapport à la culasse (3). 8) Moteur comportant un injecteur fixé sur une culasse caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'isolation 25 acoustique selon l'une quelconque des revendications précédentes, la cloche (1) rapportée sur la culasse (3) encapsulant l'injecteur (2). 9) Moteur comportant un injecteur fixé sur une culasse 30 (3) caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'isolation acoustique selon l'une des revendications 1, 3, 4, 5, 6 et 7, la 2907165 - 16 - cloche (1) rapportée sur la culasse (3) encapsulant l'injecteur (2) et en ce que l'air présent dans le logement interne de la cloche (1) est aspiré par les moyens de pompage (5) via une lumière ménagée dans la culasse (3). 5 10) Moteur selon la revendication 9 caractérisé en ce que les moyens d'alimentation (8) de l'injecteur (2) sont au moins sur une portion de leur longueur disposés dans la culasse (3) et débouchent dans la région de la culasse (3) 10 recouverte par la cloche (1). 11) Moteur selon la revendication 8 caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité d'injecteurs (2) et une pluralité de cloches (1) rapportées sur la culasse (3), chaque cloche (1) 15 encapsulant l'injecteur (2).