Brevet FR2982905A1 — publié le 20130524

FLEXIBLE DE DECOUPLAGE ACOUSTIQUE POUR UNE LIGNE D'ECHAPPEMENT DE VEHICULE AUTOMOBILE. pool La présente invention concerne un flexible de découplage acoustique, qui est monté sur une ligne d'échappement d'un véhicule automobile, en particulier sur une ligne d'échappement d'un véhicule automobile équipé d'un système - dit système « SCR » - d'injection de fluide, par exemple une solution d'urée et d'eau distillée, destiné à réduire les émissions d'oxydes d'azote du véhicule (« NOx »). [0002] Elle concerne aussi un véhicule automobile équipé d'un tel flexible. [0003] Dans le système « SCR » (acronyme de l'anglais « Selective Catalyst Reduction »), la chaleur inhérente décompose la solution d'urée et d'eau distillée en ammoniac, ce qui aide à réduire les NOx en azote (N2) inoffensif et en oxygène (02). [0004] Un tel système « SCR », qui convient bien aux bus, camions ou véhicules lourds, peut être installé en première monte ou en post équipement pour permettre aux véhicules de respecter les normes internationales en matière d'émissions à l'échappement, en particulier la norme européenne dite « Euro 6 ». [0005] La ligne d'échappement d'un véhicule automobile comprend, de manière classique, un ou plusieurs pots, catalytique, de détente ou acoustique, qui constituent des masses le long de la tubulure d'échappement en un ou plusieurs éléments rigidement raccordés. L'ensemble, suspendu à la caisse par des moyens plus ou moins souples, doit supporter les débattements du moteur liés notamment aux accélérations et aux changements de vitesses. A cette fin, la ligne d'échappement comporte aussi un élément de tuyauterie souple ou « flexible », qui protège la ligne d'échappement des différentes sollicitations mécaniques ou thermiques. [0006] Ce flexible est, le plus souvent, constitué par un segment de tube onduleux, logé dans un segment tubulaire de tresse externe, les deux segments étant assemblés l'un à l'autre, à leurs extrémités, par sertissage et/ou par soudage. La partie interne du flexible est une pièce en forme d'un agrafé, en 2 982 905 2 acier inoxydable par exemple, qui facilite la déformation mécanique du flexible dans toutes les directions et qui a une fonction de canalisation des gaz d'échappement pour éviter des bruits de sifflement dus à l'écoulement des gaz dans le tube onduleux. 5 [0007] Dans le cas d'une injection SCR en amont du flexible, il est nécessaire de supprimer l'agrafé pour des raisons d'encrassement à l'urée. Cette suppression se traduit par un risque élevé de casse anticipée du flexible. mos] C'est la raison pour laquelle on a déjà cherché à perfectionner ces flexibles pour améliorer leur résistance à des sollicitations particulièrement 10 élevées. [0009] Ainsi, à titre d'exemple, le document EP 1 084 333 B1 décrit un dispositif comportant un corps alvéolaire avec un côté entrée de fluide et un côté sortie de fluide, notamment corps support de catalyseur pour véhicules automobiles, de couches de tôles au moins partiellement structurées, qui après leur empilage 15 et/ou enroulement forment des canaux pouvant être traversés par un fluide. Le corps alvéolaire est entouré d'un tube d'enveloppe intérieur et d'un tube d'enveloppe extérieur, qui est agencé de manière concentrique par rapport au tube d'enveloppe intérieur. Le tube d'enveloppe intérieur est réalisé en tant que tuyau onduleux avec des ondulations de tuyau dans au moins une zone partielle 20 axiale. Le tube d'enveloppe intérieur présente au moins une zone partielle axiale additionnelle, qui s'applique de façon lisse contre le corps alvéolaire. La zone partielle lisse et le corps alvéolaire sont reliés au moins de façon axiale-partielle par une technique de jointement. Plusieurs ondulations de tuyau agencées les unes à côté des autres de la zone partielle ondulée et le tube d'enveloppe 25 extérieur sont reliés de façon axiale-partielle par une technique de jointement. Chaque zone partielle ondulée prévue pour une liaison par technique de jointement avec le tube d'enveloppe extérieur est dimensionnée dans sa longueur partielle de telle manière que des techniques de liaison connues, notamment des procédés de brasage et/ou de soudage, soient applicables. [001 0] Le but de la présente invention est de fournir un nouveau flexible de découplage acoustique de ligne d'échappement de véhicule automobile, qui permette de supprimer ou réduire substantiellement le risque de résonance acoustique des gaz d'échappement et, par conséquent, de sifflement. pou ] Un autre but de la présente invention est de fournir un tel flexible de découplage, qui accompagne le flux d'injection de l'urée, qui limite la projection de l'urée liquide sur les parois du flexible et, par conséquent, qui réduise la cristallisation de l'urée et le risque d'encrassement du flexible. [0012] Un autre but de la présente invention est de fournir un tel flexible de découplage, qui permette une limitation de la déperdition thermique des gaz. [0013] Enfin, c'est également un but de la présente invention de fournir un tel flexible de découplage, qui soit, de manière générale, simple, stable, fiable et économique. [0014] Pour parvenir à ces buts, la présente invention a pour objet un flexible de découplage acoustique pour une ligne d'échappement de véhicule automobile, et ce flexible nouveau est constitué par un tronçon de tube à paroi onduleuse formée par une succession, selon l'axe longitudinal du tronçon, d'ondes radiales annulaires de diamètre maximal externe identique. Au moins une cote géométrique radiale des ondes radiales annulaires n'est pas constante selon l'axe longitudinal du tronçon. Ainsi est créé, entre l'entrée et la sortie du flexible, un « léchage » des ondes variable par le gaz d'échappement et, par conséquent, une limitation du sifflement acoustique. [0015] Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la cote géométrique des ondes radiales annulaires, qui n'est pas constante selon l'axe longitudinal du tronçon onduleux, est la hauteur radiale desdites ondes, laquelle diminue de façon régulière entre l'entrée et la sortie du flexible, de telle sorte que ce dernier présente une surface interne régulièrement croissante de l'entrée à la sortie du flexible. [0016] Selon un second mode de réalisation de l'invention, qui peut être ou non combiné au premier, le flexible présente au moins deux distances inter ondes différentes sur la longueur du tronçon. [0017] Selon ce second mode de réalisation également, le flexible peut présenter trois distances inter ondes différentes sur la longueur du tronçon, par exemple une distance inter onde différente dans chacun des tiers de la longueur du flexible. [0018] La section longitudinale des ondes annulaires peut avantageusement être semi circulaire. [0019] La présente invention a aussi pour objet une ligne d'échappement d'un moteur à combustion, qui comporte un flexible de découplage acoustique conforme à celui décrit ci-dessus dans ses grandes lignes. [0020] La ligne d'échappement peut comporter un système SCR d'injection de fluide en amont du flexible de découplage acoustique, ledit système d'injection de type classique étant utilisé pour réduire les émissions d'oxydes d'azote. [0021] La présente invention porte également sur un véhicule automobile comportant une telle ligne d'échappement. Le véhicule automobile peut être un véhicule à motorisation Diesel. [0022] D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'un exemple de réalisation, non limitatif de l'objet et de la portée de la présente demande de brevet, accompagnée de dessins dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective, schématique, qui illustre la situation d'un flexible de découplage sur une ligne d'échappement de véhicule automobile, et - la figure 2 est une vue de face d'un flexible de découplage, selon la présente invention. [0023] En référence au dessin de la figure 1, on a représenté une partie de la ligne d'échappement d'un véhicule automobile équipé d'un système SCR. La référence 1 désigne le catalyseur incorporant une entrée (non représentée) de solution d'urée et d'eau distillée, par exemple une solution aqueuse d'urée à 32,5 5 % commercialisée sous la marque « AdBlue® » pour réduire les émissions d'oxydes d'azote. La référence 10 désigne le flexible de découplage selon la présente invention, décrit en détail dans la suite du texte. La référence 2 désigne un tube intermédiaire d'échappement, la référence 3 un ensemble comprenant le système SCR et le filtre à particules de la ligne d'échappement et la référence 4 10 la suspente d'échappement. [0024] En référence au dessin de la figure 2, le flexible de découplage 10 de l'invention est constitué par un tronçon de longueur L de tube à paroi onduleuse formée par une succession, selon l'axe longitudinal XX' du tronçon, d'ondes radiales annulaires, qui sont désignées collectivement par la référence numérique 15 12 et qui présentent un diamètre externe maximal D identique. [0025] A titre d'exemple, le tronçon de tube de la figure 2 peut comporter 9 ondes annulaires. Il va de soi que ce nombre peut être différent sans sortir du cadre de la présente invention. [0026] Selon un premier mode de réalisation, l'intégration de la fonction anti- 20 sifflement dans le flexible 10 peut se faire en donnant une forme conique à l'intérieur du tronçon de longueur L, c'est-à-dire en lui donnant un diamètre interne régulièrement croissant selon l'axe longitudinal XX' du tronçon. Pour réaliser cette forme conique, la hauteur radiale hi (i allant de 1 à 9) des ondes annulaires 12 diminue régulièrement de l'entrée E vers la sortie S du flexible 10. 25 II résulte de cette croissance régulière de la hauteur des ondes 12 à diamètre externe D constant une augmentation régulière du diamètre interne de l'entrée E (diamètre interne dE) vers la sortie S (diamètre interne dS) du flexible 10. [0027] Pour un débit constant de gaz d'échappement dans le flexible, le changement de section du tube de passage provoque une réduction de la vitesse 2 982 905 6 d'écoulement des gaz au sein du flexible et, par conséquent, un « léchage » des ondes 12 variable par les gaz, ce qui limite le sifflement acoustique. [0028] Selon un deuxième mode de réalisation non représenté sur les figures, l'intégration de la fonction anti-sifflement dans le flexible 10 peut se faire en modifiant la distance p inter ondes. A titre d'exemple non limitatif de l'objet et de la portée de la présente invention, le flexible 10 peut présenter trois parties longitudinales P1, P2 et P3, de longueur sensiblement égale au tiers de la longueur L du tronçon, les distances inter ondes p étant différentes d'une partie à l'autre. En modifiant ainsi la distance inter ondes p le long du flexible, on crée une modulation de fréquence et on évite, pour un débit de gaz constant, la création d'une résonance acoustique qui pourrait provoquer un sifflement. [0029] Selon un troisième mode de réalisation, l'intégration de la fonction anti- sifflement dans le flexible 10 se fait par la combinaison des deux modes d'intégration décrits ci-dessus, appelés premier et deuxième modes de réalisation. [0030] Dans les différents modes de réalisation décrits ci-dessus, la vitesse des gaz d'échappement au sein du flexible est réduite, du fait du changement de dimension de la section de passage des gaz. [0031] Comme montré sur le dessin de la figure 2, la section longitudinale des ondes annulaires 12 est, de préférence, semi circulaire. [0032] On notera que la hauteur et l'évolution géométrique des ondes mentionnées précédemment sont conditionnées par la tenue mécanique du flexible lors des débattements du moteur du véhicule. [0033] Le flexible est réalisé en métal, de préférence en acier inoxydable. Il peut avantageusement être soudé au tube intermédiaire 2 et relié à la sortie du catalyseur 1 par un moyen connu en soi de type collier de fixation et de serrage. [0034] Le flexible de découplage acoustique décrit ci-dessus présente d'autres avantages que ceux déjà mentionnés précédemment, en particulier les avantages suivants : - il permet, lorsqu'il présente le profil interne sensiblement conique mentionné précédemment, d'accompagner l'injection d'urée liquide (ou d'un fluide équivalent), et, par conséquent, de limiter la projection d'urée sur ses parois, ce qui limite le risque d'encrassement, - il permet de limiter le contact des gaz d'échappement avec ses parois et, par conséquent, de limiter la déperdition thermique. - il est économique, parce qu'il permet d'intégrer directement à la source, c'est-à-dire au moment du formage de l'onduleux, un moyen d'anti-sifflement et d'éviter de rajouter un déviateur de gaz en son sein. REVENDICATIONS1. Flexible de découplage acoustique pour une ligne d'échappement de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il est constitué par un tronçon de tube à paroi onduleuse formée par une succession, selon l'axe longitudinal (XX') du tronçon, d'ondes radiales annulaires (12) de diamètre maximal externe (D) identique, et en ce qu'au moins une cote géométrique desdites ondes (12) n'est pas constante selon l'axe longitudinal (XX') dudit tronçon. 2 . Flexible selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite cote géométrique des ondes (12), qui n'est pas constante selon l'axe longitudinal (XX') du tronçon, est la hauteur radiale (hi) des ondes (12), qui diminue de façon régulière entre l'entrée (E) et la sortie (S) du flexible (10), de telle sorte que ce dernier présente un diamètre interne régulièrement croissant du diamètre interne d'entrée (dE) au diamètre interne de sortie (dS) du flexible (10). 3. Flexible selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce ladite cote géométrique des ondes (12), qui n'est pas constante selon l'axe longitudinal (XX') du tronçon, est la distance inter ondes (p). 4. Flexible selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il présente au moins deux distances inter ondes (p) différentes sur la longueur (L) du tronçon. 5. Flexible selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il présente trois distances inter ondes (p) différentes sur la longueur (L) du tronçon. 6. Flexible selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il présente trois parties (P1, P2, P3) longitudinales sensiblement égales chacune au tiers de la longueur (L) du tronçon, les distances inter ondes (p) étant différentes d'une partie à l'autre. 7. Flexible selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la section longitudinale des ondes annulaires (12) est semi circulaire. 8. Ligne d'échappement d'un moteur à combustion, caractérisée en ce qu'elle comporte un flexible (10) de découplage acoustique conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 7. 9. Ligne d'échappement selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle comporte un système d'injection de fluide en amont du flexible (10) de découplage acoustique, ledit système d'injection étant utilisé pour réduire les émissions d'oxydes d'azote du véhicule. 10. Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte une ligne d'échappement selon l'une des revendications 8 et 9.10