Brevet FR2899330A1 — publié le 20071005

L'invention concerne un dispositif de test d'une ligne d'échappement de moteur à combustion interne ou similaire. ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION On connaît des dispositifs pour tester des lignes d'échappement ou similaire, notamment du point de vue de leur acoustique, comportant un générateur de débit d'air périodique connecté à la ligne d'échappement pour débiter directement dans celle-ci. Ces générateurs sont de deux types: les générateurs chauds, dans lesquels on utilise une combustion in-terne pour générer des débits d'air chaud semblables à ceux provenant d'un collecteur d'échappement de moteur à combustion interne, et des générateurs froids dans les- quels on crée un débit d'air périodique sans faire appel à une combustion interne. L'invention a plus particulièrement trait aux générateurs froids. On connaît des générateurs froids réalisés à partir d'un cylindre de moteur dans lequel le piston est bloqué au point mort bas. Les arbres à cames commandant la soupape d'admission et la soupape d'échappement sont entraînés par des moteurs électriques tandis que de l'air comprimé est envoyé à l'admission. Ainsi, l'air comprimé entre dans le cylindre lorsque la soupape d'admission s'ouvre, y est enfermé quand la soupape d'admission est fermée, puis sort du cylindre lorsque la sou-pape d'échappement s'ouvre. On obtient ainsi à l'échappe-ment un débit pulsé d'air froid représentatif du débit reçu par une ligne d'échappement, ce qui permet, en con- nectant la ligne d'échappement au générateur de débit pé- riodique ainsi constitué, d'en tester l'acoustique. OBJET DE L'INVENTION L'invention a pour objet un dispositif de test de ligne d'échappement ne nécessitant pas de source d'air comprimé. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION En vue de la réalisation de ce but, on propose un dispositif de test d'une ligne d'échappement ou similaire, comportant selon l'invention: - au moins une première enceinte qui définit un volume rempli de gaz et qui est munie d'une sortie destinée à être reliée à la ligne d'échappement; - des moyens de modification de volume agencés et commandés pour modifier périodiquement le volume de l'en-ceinte en vue de créer à la sortie de l'enceinte un débit de gaz périodique. Ainsi, on simule un débit de gaz périodique à l'entrée de la ligne d'échappement grâce à une machine volumique capable de générer un débit périodique. Une source de gaz sous pression devient dès lors inutile, ce qui simplifie considérablement la mise en oeuvre du dispositif de l'invention. Avantageusement, les moyens de modification de volume comportent au moins un actionneur électromécani- que, de préférence un haut-parleur ayant une membrane qui forme une portion de paroi de l'enceinte. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit en référence aux figures des des-sins annexés parmi lesquelles : - la figure 1 est un schéma d'un dispositif de test selon un premier mode de réalisation particulier de l'invention, donnant lieu à un débit d'air périodique sensiblement sinusoïdal ; - la figure 2 est un schéma du dispositif de la figure 1, modifié pour intégrer un générateur acoustique ; - la figure 3 est un schéma d'une variante de réalisation du dispositif de la figure 2; - la figure 4 est un schéma du dispositif de test selon un deuxième mode de réalisation particulier de l'invention, donnant lieu à un débit d'air périodique semi-sinusoïdal; - la figure 5 est un schéma du dispositif de test selon un troisième mode de réalisation particulier de l'invention, donnant lieu à un débit d'air périodique pulsé; - la figure 6 est un graphe en fonction du temps des débits d'air obtenus selon les trois modes particu- Tiers de réalisation de l'invention illustrés aux figures 1 à 5. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Conformément à un premier mode de réalisation particulier de l'invention illustré à la figure 1, le dispositif comporte une enceinte 1 généralement de révolution comportant un col aérodynamiquement profilé convergent vers une sortie 2 de l'enceinte 1. La sortie 2 est prévue pour être reliée à une ligne d'échappement 3 que l'on désire tester. L'enceinte 1 est équipée de moyens électromécaniques de modification de son volume 10 sous la forme ici d'un haut-parleur 4 disposé au fond de l'enceinte dans l'axe de l'enceinte 1 et piloté par une unité de contrôle 5. Le haut-parleur 4 a une membrane 6 qui forme une portion de paroi de l'enceinte. Ici, la ligne d'échappement 3 est une ligne d'échappement de berline moyenne; le haut-parleur a un diamètre de 30 cm et est capable d'une course de 10 mm à une fréquence d'environ 20 hertz. Le volume de l'enceinte 1 est de l'ordre de 15 litres. Lorsque l'unité de contrôle 5 alimente la bobine 7 du haut-parleur 4 avec un signal d'excitation sinusoïdal, la membrane 6 est animée d'un mouvement périodique de va-et-vient provoquant des modifications du volume de l'enceinte 1, de sorte que, par conservation du débit, l'air au niveau de la sortie 2 de l'enceinte entre et sort de celle-ci, provoquant un débit d'air périodique dans la ligne d'échappement 3. Pour ce faire, il est avantageux de faire fonctionner le haut-parleur 4 de préférence à une fréquence au voisinage ou en dessous de la fréquence d'Helmholtz de l'ensemble composé de l'enceinte 1 et de la ligne d'échappement 3. Ainsi, le haut-parleur 6 n'est pas utilisé ici comme un transducteur acoustique, mais comme un moyen de faire varier le volume de l'enceinte. Un microphone 8 est disposé à la sortie de la ligne d'échappement 3 pour mesurer le bruit émis par la ligne d'échappement 3 soumise au débit d'air périodique du dispositif de l'invention. On peut ainsi mesurer le bruit émis par la ligne d'échappement 3 en réponse à un débit périodique. Grâce aux moyens de modification du volume, on peut simuler à volonté le débit d'air de différents moteurs, par exemple un moteur à 4,6 ou 8 cylindres. Il suffit de changer le signal d'excitation des haut- parleurs. En particulier, on peut utiliser un signal d'excitation périodique mais non sinusoïdal, pour simuler par exemple la perte d'in cylindre. La période du signal pourra être modifiée à volonté pour simuler divers régi-mes du moteur. Le dispositif de test est ici équipé d'un capotage 9 qui empêche l'onde arrière générée par la membrane 6 de rayonner vers l'extérieur. Ce capotage 9 est nécessaire si l'onde arrière du haut-parleur 4 risque de perturber les mesures de bruit faites par le microphone 8. Cependant, si le dispositif de test est isolé du micro-phone par un mur ou une cloison, un tel capotage n'est pas utile. En pratique, le capotage peut être constitué par un conteneur de transport du dispositif de test, le conteneur comportant un orifice laissant dépasser la sortie 2 de l'enceinte 2 en vue de son raccord à la ligne d'échappement 3. En variante, en lieu et place du capotage 9, on pourra prévoir des moyens actifs anti-bruit pour neutraliser l'onde arrière du haut-parleur 4. Selon une variante représentée à la figure 2, le dispositif de la figure 1 est complété par une source acoustique 20 sous la forme d'un haut-parleur auxiliaire 11 accouplé à un conduit 12 qui débouche dans l'axe de la sortie 2 de l'enceinte 1. Le haut-parleur auxiliaire sert à générer une onde acoustique et rayonne de préférence dans une bande de fréquence supérieure à la fréquence d'Helmholtz de l'enceinte de sorte que la propagation de l'onde acoustique met en oeuvre l'élasticité de l'air dans l'enceinte 1. A ces fréquences, le haut-parleur auxiliaire 11, qui est ici commandé par une unité de contrôle 13 indépendante de l'unité de contrôle 5, ne génère aucun débit d'air significatif à la sortie de l'enceinte. Le haut-parleur auxiliaire 11 permet de reproduire des bruits internes au moteur et de mesurer l'effet de la propagation de ces bruits dans la ligne d'échappement 3. Ces bruits peuvent être des bruits de sifflement qui se produisent par exemple à la fermeture ou l'ouverture des soupapes dans le moteur. Grâce à la source acoustique distincte des moyens de modification du volume, on peut tester indépendamment l'effet du débit d'air et l'effort de la propagation d'une onde ce qui n'est pas possible avec dispositifs connus. En référence à la figure 3, les moyens 10 de modification du volume de l'enceinte 1 comportent quatre haut-parleurs 4 qui sont commandés par l'unité de contrôle 5 pour fonctionner de façon synchronisée de sorte que les modifications de volume de l'enceinte provoquées par chacun des haut-parleurs se cumulent. A cet effet, tous les haut-parleurs 4 sont alimentés par le même si- gnal d'excitation périodique. La multiplication des haut- parleurs permet d'augmenter la modification de volume de l'enceinte 1. Quant à la source acoustique 20, elle comporte comme auparavant un premier haut-parleur auxiliaire 11 associé à un conduit 12 convergent s'étendant selon l'axe de l'enceinte, ainsi qu'un deuxième haut-parleur auxiliaire 11' plus petit associé à un conduit 12' qui débouche également dans l'axe de l'enceinte. L'utilisation de haut-parleurs auxiliaires de tailles différentes permet de produire des sons dans une gamme de fréquence plus étendue. Conformément à un deuxième mode particulier de réalisation de l'invention illustré à la figure 4, l'en-ceinte comporte des moyens 10 de modification du volume de l'enceinte comportant deux haut-parleurs 4 et une source acoustique 20 comportant un haut-parleur auxiliaire 11. L'enceinte est équipée des moyens d'entrée/sortie d'air 30 comportant: - une vanne d'admission 32 pour admettre sélecti- vement de l'air dans l'enceinte; - une vanne d'échappement 31 pour ouvrir sélectivement la sortie 2; une unité de contrôle 33 commandant la vanne d'admission 31 et la vanne d'échappement 31 de sorte que lorsque les moyens de modification du volume 10 provoquent une augmentation du volume de l'enceinte 1, la vanne d'admission est ouverte pour permettre à de l'air de pénétrer dans l'enceinte tandis que la vanne d'échap- pement 31 est fermée, et lorsque les moyens de modification du volume 10 provoquent une diminution du volume de l'enceinte 1, la vanne d'admission d'air 21 est fermée tandis que la vanne d'échappement 31 est ouverte, ce qui permet à de l'air de s'échapper par la sortie 2. L'effet des moyens d'entrée/sortie est visible à la figure 6 sur laquelle le graphe supérieur illustre en fonction du temps le débit d'air en sortie de l'enceinte pour un dispositif selon le premier mode particulier de réalisation de l'invention non équipé des moyens d'en- trée/sortie d'air, et le graphe intermédiaire illustre en fonction du temps le débit d'air en sortie de l'enceinte pour un dispositif selon le deuxième mode particulier de réalisation de l'invention équipé des moyens d'entrée/sortie d'air. Les deux débits d'air sont obtenus au moye d'un même signal d'excitation sinusoïdal. Sur le graphe supérieur, on constate que le débit d'air, périodique, est positif pendant une demi-période et négatif pendant la demi-période complémentaire, reproduisant ainsi le signal d'excitation des haut-parleurs 4. Par contre, sur le graphe intermédiaire, le débit d'air est positif pendant une demi-période (celle où la vanne d'échappement 31 est ouverte), puis nul pendant la demi-période complémentaire (celle où la vanne d'échappement 31 est fermée). Ainsi, bien que toujours périodique, le débit d'air est toujours positif ou nul, ce qui correspond mieux au débit d'air sortant d'un collecteur d'échappement d'un moteur à combustion interne. Conformément à un troisième mode particulier de réalisation de l'invention illustré à la figure 5, le dispositif comporte maintenant deux enceintes 1 et l'. Chacune des enceintes 1,1' comporte des moyens de modification du volume 10,10' comportant des haut-parleurs 4,4' pilotés par une unité de contrôle 5. Chacune des enceintes 1,1' comporte également une source acoustique 20,20' comportant un haut-parleur auxiliaire 11,11', les deux sources acoustiques étant pilotées par une unité de contrôle 13. Chacune des enceintes comporte en outre des moyens d'entrée/sortie d'air 30,30', comportant une vanne d'échappement 31,31' et une vanne d'admission d'air 32,32', contrôlées par une unité de contrôle 33. Les sorties 2,2' sont reliées à un collecteur 40 qui possède une sortie unique 41 ouverte ou fermée par une vanne de hachage 42. La sortie 41 du collecteur est reliée à la ligne d'échappement 3. Les moyens d'entrée/sortie d'air 30 sont synchronisés avec les moyens de modification de volume 10 selon le principe explicité en relation avec le deuxième mode particulier de réalisation de l'invention. De même, les moyens d'entrée/sortie d'air 30' sont synchronisés avec les moyens de modification de volume 10' selon le principe explicité en relation avec le deuxième mode particulier de réalisation de l'invention. Conformément à une disposition essentielle, les moyens de modification de volume associés 10,10' des deux enceintes 1,1' fonctionnent selon la même période de temps, mais en décalage d'une demi-période. Ainsi, lors-que la vanne d'échappement 31 est fermée, la vanne d'échappement 31' est ouverte, et vice-versa. Grâce à cette disposition, le débit d'air à la sortie 41 (à sup- poser que la vanne de hachage 42 soit ouverte) a la forme illustrée sur le graphe inférieur de la figure 6. A chaque demi-période, le débit d'air est positif. Il provient alternativement de l'enceinte 1 et de l'enceinte 1'. Ainsi, on obtient un débit d'air périodique pul- sé, très proche de celui provenant d'un collecteur d'échappement d'un moteur à combustion interne. La vanne de hachage 42 permet de modifier le dé-bit d'air ainsi obtenu, par exemple en la commandant pour qu'elle s'ouvre ou ferme selon une période plus petite que la période du signal d'excitation des haut-parleurs 4,4'. On obtient le signal en pointillés sur le graphe inférieur de la figure 6. L'invention n'est pas limitée à ce qui vient d'être décrit, mais bien au contraire englobe toute va- riante entrant dans le cadre défini par les revendica- tions. En particulier, bien que l'ont ait illustré les moyens de variation du volume de l'enceinte comme comprenant un ou plusieurs haut-parleurs, on pourra utiliser d'autres types d'actionneurs électromécanique, comme une paroi solide déplaçable en bloc perpendiculairement à elle-même au moyen d'un moteur électrique. Bien que le dispositif ait été décrit comme générant un débit d'air, on pourra bien sûr utiliser d'autres gaz que l'air. En outre, bien que le dispositif ait été décrit comme fonctionnant avec un gaz à température ambiante, on pourra faire varier la température du gaz. 9 REVENDICATIONS 1. Dispositif de test d'une ligne d'échappement ou similaire, caractérisé en ce qu'il comporte: - au moins une enceinte (1) qui définit un volume rempli de gaz et qui est munie d'une sortie (2) destinée à être reliée à la ligne d'échappement; - des moyens de modification du volume de l'en-ceinte (10) commandés pour modifier périodiquement le vo- 10 lume de l'enceinte en vue de créer à la sortie de l'en-ceinte un débit de gaz périodique. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans le-quel les moyens de modification du volume (10) sont de type électromécanique. 3. Dispositif selon la revendication 1, dans le-quel les moyens de modification du volume de l'enceinte comportent au moins un haut-parleur (4) ayant une membrane (6) formant une portion de paroi de la première en-ceinte. 4. Dispositif selon la revendication 2, dans le-quel les moyens de modification du volume de l'enceinte comportent plusieurs haut-parleurs (4) ayant chacun une membrane (6) formant une portion de paroi de l'enceinte, lesdits haut-parleurs étant synchronisés entre eux de 25 sorte que les modifications de volume de l'enceinte pro- voquées par chacun des haut-parleurs se cumulent. 5. Dispositif selon la revendication 1, compor- tant en outre une source acoustique (20) disposée pour créer dans l'enceinte une onde acoustique adaptée à se 30 propager dans la ligne d'échappement. 6. Dispositif selon la revendication 5, dans le- quel la source acoustique comporte au moins un haut- parleur (11) agencé pour rayonner dans l'enceinte. 7. Dispositif selon l'une des revendications pré- 35 cédentes, comportant un capotage (9) qui entoure la pre- 15 20mière enceinte pour empêcher une propagation vers l'extérieur d'une onde acoustique arrière générée par les moyens de modification du volume de l'enceinte. 8. Dispositif selon l'une des revendications pré- cédentes, comportant des moyens commandés d'entrée/sortie de gaz (30) comportant au moins une vanne d'admission de gaz (32) dans l'enceinte et une vanne d'échappement de gaz (31) de l'enceinte par la sortie de celle-ci, lesdits moyens étant synchronisés avec les moyens de modification du volume (10) de l'enceinte de sorte que: - la vanne d'admission de gaz (32) est fermée et la vanne d'échappement (31) est ouverte lorsque les moyens de modification du volume (10) de l'enceinte provoquent une diminution du volume de l'enceinte; - la vanne d'admission de gaz (32) est ouverte et la vanne d'échappement (31) est fermée lorsque les moyens de modification du volume (10) de l'enceinte provoquent une augmentation du volume de l'enceinte. 9. Dispositif selon la revendication 8, compor- tant deux enceintes (1,1') munies respectivement de moyens de modification de volume (10,10') et de moyens d'entrée/sortie de gaz (30,30') qui sont pour chacune des enceintes synchronisés, les moyens (10,30) associés à une enceinte et les moyens (10'30') associés à l'autre en- ceinte fonctionnant selon une même période mais étant dé-calés d'une demi-période, un collecteur (40) étant disposé pour collecter les débits de gaz générés à la sortie de chacune des enceintes (1,1').30