Brevet FR3035923A1 — publié le 20161111

LIGNE D'ADMISSION DE MOTEUR THERMIQUE [0001] La présente invention porte sur une ligne d'admission de moteur thermique munie d'un dispositif de modification de l'écoulement d'air dans un conduit de décharge. [0002] De façon connue en soi, une ligne d'admission d'air d'un moteur suralimenté, comporte un filtre à air muni d'un carter, un compresseur de turbocompresseur, et une vanne de dosage de l'air disposés sur une branche principale. La ligne d'admission comporte en outre un conduit de décharge qui est situé en dérivation de la branche principale entre un point aval et un point amont du compresseur. A cet effet, une extrémité du conduit de décharge est reliée à la branche principale au travers d'un piquage réalisé dans le carter du filtre à air. La ligne d'admission comporte également une valve de décharge apte à interdire ou permettre une circulation d'un fluide à l'intérieur du conduit de décharge. [0003] Dans le cas où le moteur est suralimenté, et lors d'une phase de décélération du véhicule automobile, un volet papillon, que comporte la ligne d'admission, est placé en 15 position fermée, c'est-à-dire dans une position diminuant un passage d'air à l'intérieur de la ligne d'admission. [0004] Le compresseur, qui possède une inertie propre, continue néanmoins de comprimer l'air d'admission. Il en découle une surpression temporaire qui est susceptible d'entraîner un phénomène d'inversion du flux appelé "pompage" à l'intérieur du 20 compresseur du turbocompresseur. Il en résulte éventuellement une détérioration du compresseur. [0005] Le conduit de décharge met en communication la ligne d'admission en aval et en amont du compresseur, selon un sens de circulation d'air à l'intérieur de la ligne d'admission. Lors de la phase de décélération, une telle mise en communication, modulée 25 par la valve de décharge, permet de minimiser le phénomène de pompage. [0006] Toutefois, lors de l'ouverture de la valve de décharge, des nuisances sonores, éventuellement amplifiées par le filtre à air, sont susceptibles d'être entendues par un utilisateur du véhicule automobile. Il existe donc le besoin de diminuer le bruit de décharge. 3035923 2 [0007] A cette fin, l'invention propose une ligne d'admission d'un moteur thermique suralimenté comprenant : - une branche principale sur laquelle est Monté un filtre à air en relation avec un compresseur de turbocompresseur, et 5 - un conduit de décharge situé en dérivation de ladite branche principale de manière à mettre en tommunication ladite ligne d'admission en aval et en amont dudit compresseur et dans lequel est apte à circuler un écoulement d'air généré par ledit moteur thermique suralimenté lors d'une phase de décélération pour minimiser un phénomène de pompage, caractérisée en ce qu'un dispositif de modification locale dudit écoulement d'air est 10 positionné à l'intérieur dudit conduit de décharge. [0008] Ainsi, en modifiant localement la géométrie de l'écoulement dans le conduit, l'invention permet de réduire le rayonnement acoustique et donc le bruit généré lors d'une phase de décharge. [0009] Selon une réalisation, ledit dispositif de modification locale dudit écoulement d'air s'étend au moins en partie suivant une section dudit conduit de décharge. [0010] Selon une réalisation, ledit dispositif de modification locale dudit écoulement d'air comporte une plaque configurée pour diviser un écoulement principal en une pluralité d'écoulements secondaires de manière à réduire une vitesse desdits écoulements secondaires ou pour faire interagir lesdits écoulements secondaires dans une zone turbulente commune. [0011] Selon une réalisation, ladite plaque comporte un orifice central et une pluralité d'orifices en forme de lobes allongés positionnés autour dudit orifice central. [0012] Selon une réalisation, ladite plaque comporte une pluralité d'orifices de forme circulaire positionnés de telle façon qu'un ratio entre une distance entre deux orifices adjacents et un diamètre d'un orifice est compris entre 1,2 et 1,6, et est notamment de l'ordre de 1,4. [0013] Selon une réalisation, ladite plaque comporte au moins une première et une deuxième série d'orifices : les orifices de ladite première série présentant des centres situés sur un premier cercle, les orifices de ladite deuxième série présentant des centres situés sur un deuxième cercle, lesdits premier et deuxième cercles étant concentriques. 3035923 3 [0014] Selon une réalisation, ledit dispositif de modification locale dudit écoulement d'air comporte une rondelle annulaire munie de protubérances s'étendant radialement en saillie depuis une périphérie interne de ladite rondelle vers un centre de ladite rondelle. [0015] Selon une réalisation, lesdites protubérances présentent une forme de chevron à extrémité plate. [0016] Selon une réalisation, lesdites protubérances sont réparties angulairement de manière régulière suivant la périphérie interne de ladite rondelle. [0017] Selon une réalisation, lesdites protubérances sont réalisées d'un seul tenant avec ledit conduit de décharge. 10 [0018] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. [0019] La figure 1 est une représentation schématique d'une ligne d'admission d'air d'un moteur à combustion interne munie d'un filtre à air selon la présente invention, 15 [0020] La figure 2 est une vue de face d'une extrémité du conduit de décharge de la ligne d'admission de la figure 1 comportant un dispositif de modification de l'écoulement d'air de type plaque multilobes; [0021] Les figures 3a à 3d illustrent quatre modes de réalisation du dispositif de modification d'écoulement d'air pouvant être intégré dans le conduit de décharge 20 selon la présente invention; [0022] La figure 4 représente deux spectres acoustiques d'une plaque de type multilobes intégrée dans le conduit de décharge respectivement du côté du piquage du filtre à air ou du côté de l'électrovanne d'une ligne d'admission selon la présente invention; [0023] Le tableau 1 apparaissant à la fin de la description présente des niveaux sonores 25 mesurés pour différentes configurations du dispositif de modifications de l'écoulement d'air à l'intérieur du conduit de décharge testées sur une ligne d'admission selon la présente invention. [0024] La figure 1 montre une ligne d'admission d'air 1 d'un moteur 2 suralimenté selon la présente invention. La ligne d'admission 1 comporte un filtre à air 3 muni d'un carter, un 3035923 4 compresseur 4 de turbocompresseur, et une vanne de dosage de l'air 5 disposés sur une branche principale 6. La ligne d'admission 1 comporte en outre un conduit de décharge 7, qui est situé en dérivation de la branche principale 6 entre un point aval et un point amont du compresseur 4. A cet effet, une extrémité du conduit de décharge 7 est reliée à la 5 branche principale 6 au travers d'un piquage 8 réalisé dans le carter du filtre à air 3. La ligne d'admission 1 comporte également ùne valve de décharge 9, aussi appelée électrovanne, apte à interdire ou permettre une circulation d'un fluide à l'intérieur du conduit de décharge 7. 10 [0025] Afin de minimiser le bruit perçu lors d'un phénomène de décharge, un dispositif de modification locale de l'écoulement d'air 10 est positionné à l'intérieur du conduit de décharge 7. Ce dispositif 10 s'étend au moins en partie suivant une section du conduit de décharge 7. [0026] Selon un premier mode de réalisation illustré par la figure 3a, le dispositif de 15 modification de l'écoulement d'air 10 comporte une rondelle annulaire 13 munie de protubérances 14 s'étendant radialement en saillie depuis une périphérie interne de la rondelle 13 vers le centre de la rondelle 13. Les protubérances 14 peuvent être en forme de chevron constituant chacun une dent autour de la périphérie interne de la rondelle 13. De préférence, les extrémités des chevrons sont plates. La rondelle 13 présente ainsi 20 une pluralité de dents réparties angulairement de manière régulière suivant la périphérie interne de la rondelle 13. [0027] Dans un exemple de réalisation, la rondelle annulaire 13 comporte dix protubérances 14 en forme de chevron réparties tous les 36 degrés. Chaque protubérance 14 mesure environ 2,5mm de large et environ 2mm de long. Le diamètre extérieur de la 25 rondelle 13 est sensiblement égal à 16mm et son épaisseur vaut sensiblement 3mm. Avantageusement, la longueur d'une protubérance 14 représente au moins 5% du diamètre de la rondelle annulaire 13. Bien entendu, le nombre de protubérances 14, l'angle de répartition, la taille et la forme des protubérances 14, ainsi que les dimensions de la rondelle 13 pourront être adaptés en fonction de l'écoulement d'air à l'intérieur du 30 conduit 7. ' [0028] Selon une variante de réalisation, les protubérances 14 sont directement moulées à l'intérieur du conduit de décharge 7. Les protubérances 14 sont ainsi réalisées d'un seul tenant avec le conduit de décharge 7. 3035923 5 [0029] En implantant une telle rondelle 13 à l'intérieur du conduit de décharge 7, un gain acoustique d'environ 2,6 dBA est enregistré par rapport à la configuration d'origine, à savoir la ligne d'admission 1 seule, résultat visible sur le tableau 1. L'atténuation produite par la rondelle 13 à chevrons est ainsi modérée et permet d'obtenir une amélioration sensible de la perception du bruit de décharge dans le véhicule. La rondelle 13 présente l'avantage d'être facile d'implantation, robuste, et avec une quasi transparence sur la perte de charge. En outre, la rondelle 13 a une efficacité acoustique sur une large bande de fréquence. On rappelle que le niveau sonore exprimé en dBA correspond à un niveau sonore auquel est appliquée une pondération standard associée aux fréquences audibles. 10 [0030] Dans un deuxième mode de réalisation, le dispositif de modification de l'écoulement d'air 10 à l'intérieur du conduit de décharge 7 est configuré pour diviser l'écoulement principal en écoulements secondaires pour en réduire la vitesse, et/ou pour faire interagir les écoulements secondaires dans une zone turbulente commune. [0031] A cet effet, le dispositif 10 comporte une plaque dite « multilobes » 15 montrée 15 sur la figure 3b munie d'une pluralité d'orifices traversant la plaque 15 de part en part. La plaque 15 présente en l'occurrence une forme de disque ayant un orifice central 16 de forme circulaire et une pluralité d'orifices 18 en forme de lobes allongés positionnés autour de l'orifice central 16. Les orifices 18 sont répartis angulairement de manière régulière autour de l'orifice central 16 avec un rayon de courbure R1, R2 qui augmente en 20 s'éloignant de l'orifice central 16. Les lobes allongés 18 sont répartis sur la surface de la plaque multilobes 15 en respectant une symétrie de révolution, ce qui permet de s'affranchir d'une indexation une fois que la plaque multilobes 15 est insérée dans le conduit de décharge 7. [0032] Dans un exemple de réalisation, la plaque multilobes 15 est composée de huit 25 lobes allongés 18 et d'un orifice central 16. Proche de l'axe et de l'orifice central 16, le rayon de courbure R2 d'un lobe allongé 18 est de l'ordre de 2mm et croit linéairement pour atteindre à la périphérie externe de la plaque multilobes 15 un rayon de courbure R1 de l'ordre de 3mm. L'orifice central 16 présente un diamètre de l'ordre de 3mm. Dans cette configuration le taux de perçage de la plaque 15 est d'environ 45%. 30 [0033] Avec cette configuration de plaque multilobes 15, un gain acoustique de l'ordre de 4,5 dBA environ est obtenu par rapport à la configuration d'origine, comme cela ressort du tableau 1. 3035923 6 [0034] Ces caractéristiques permettent de maximiser les surfaces d'échange entre l'écoulement turbulent et la plaque multilobes 15 tout en contrecarrant l'augmentation de perte de charge liée à la mise en place d'un obstacle dans un circuit hydraulique. [0035] Bien entendu, le nombre de lobes 18, l'angle de répartition des lobes 18, la taille 5 des lobes 18, la forme de leurs périphéries internes, le diamètre de l'orifice central 16, la forme de l'orifice central 16, les dimensions de la plaque 15, ainsi que les rayons de courbures R1, R2, peuvent être adaptés en fonction de l'écoulement d'air à l'intérieur du conduit 7. [0036] Dans un autre mode de réalisation montré sur la figure 3c, afin de transformer un 10 écoulement principal en écoulements secondaires, une plaque 19, dite « multitrous », comporte une pluralité d'orifices 20 circulaires. Afin de faire interagir les écoulements secondaires entre eux dans une zone turbulente commune, le positionnement d'un orifice 20 par rapport à un autre est déterminé à partir de règles de similitude et de paramètres sans dimension. Le maximum d'atténuation acoustique est 15 obtenu pour un ratio entre une distance b entre deux orifices 20 adjacents et un diamètre D d'un orifice 20 de l'ordre de 1,4. [0037] Dans un exemple de réalisation, la plaque multitrous 19 présente douze orifices 20 de forme circulaire, un diamètre de 3mm et d'un entraxe de 4,2mm, avec le ratio b/D égal à 1,4. Les orifices 20 ont été percés en ligne afin de maximiser leur nombre. Le taux 20 de perçage est de 45%. [0038] Les performances acoustiques d'une telle plaque multitrous 19 sont sensiblement identiques aux performances de la plaque multilobes 15, soit un gain de 4,5 dBA environ par rapport au circuit seul, résultat visible sur le tableau 1. [0039] Compte-tenu du mécanisme physique mis en jeu pour réduire le bruit de 25 l'écoulement, la position angulaire de la plaque multitrous 19 dans le conduit de décharge 7 a peu d'importance, d'autant plus que la directivité résultante des écoulements secondaires est inchangée par rapport à celle d'un écoulement unique. [0040] Bien entendu, le nombre d'orifice 20, le diamètre D des orifices 20, l'entraxe b entre deux orifices, la répartition et la forme des orifices 20, ainsi que les dimensions de la 30 plaque 19 peuvent varier en fonction de la configuration de l'écoulement d'air dans le conduit de décharge 7. 3035923 7 [0041] Dans un autre mode de réalisation montré sur la figure 3d, la plaque 21 appelée plaque « multitrous radiale », comporte deux séries d'orifices 22 de forme circulaire. Les orifices 22 de la première série présentent des centres situés sur un premier cercle Cl de la plaque 21, les orifices 22 de la deuxième série présentent des centres situés sur un deuxième cercle C2 de la plaque 21, et les cercles Cl, C2 sont de dimensions différentes et de préférence concentriques. [0042] Dans un exemple de réalisation, la plaque multitrous radiale 21 est percée de seize orifices 22 ayant un diamètre de 1mm répartis régulièrement sur deux cercles concentriques Cl, C2 et d'un orifice central 17. Compte-tenu de l'espace disponible sur la 10 plaque multitrous radiale 21, la géométrie globale a été privilégiée au dépend du respect des diamètres relatifs des orifices 17, 22. Chaque cercle Cl, C2 comporte huit orifices 22 de forme circulaire répartis tous les 45 degrés. Compte tenu de la symétrie de révolution de la plaque multitrous radiale 21, la position angulaire de cette plaque 21 dans le conduit de décharge 7 a peu d'importance. Le taux de perçage de la plaque multitrous radiale 21 15 est de 12%. [0043] Les niveaux acoustiques d'une telle géométrie de plaque 21 sont en nette baisse par rapport à la configuration d'origine, à savoir la ligne d'admission 1 seule, et par rapport à la plaque multitrous 19, comme cela est visible dans le tableau 1. En effet, l'atténuation acoustique obtenue est d'environ 11,2 dBA. En revanche, la perte de 20 charge générée par la plaque 21 est importante, ce qui rend difficile son intégration dans un conduit de décharge 7. [0044] Bien entendu, la plaque 21 pourra comporter plus de deux séries d'orifices 22. En outre, le nombre d'orifices 22, le diamètre des orifices 17, 22, leur répartition, et leurs formes peuvent être adaptés en fonction de l'écoulement d'air à l'intérieur 25 du conduit de décharge 7. [0045] Le dispositif de modification de l'écoulement d'air 10 est avantageusement placé à une extrémité du conduit de décharge 7. Pour assurer le maintien du dispositif 10, la périphérie externe du dispositif 10, de type _plaque 15, 19, 21 ou rondelle 13, vient en appui contre un épaulement interne 11 du conduit de décharge 7, comme 30 représenté sur la figure 2. [0046] L'extrémité du conduit 7 intégrant le dispositif 10 pourra être située soit du côté de l'électrovanne 9, c'est-à-dire à l'endroit de l'éjection d'air comprimé, soit du côté du 3035923 8 piquage 8 dans le filtre à air 3. Le spectre acoustique présenté en figure 4 met en évidence que l'atténuation acoustique mesurée est sensiblement identique quelle que soit la position du dispositif 10 aux extrémités du conduit de décharge 7. En effet, en figure 4, on observe une quasi-superposition entre la courbe S1 pour un dispositif 10 placé du côté 5 piquage 8 dans le filtre à air 3 et la courbe S2 pour un dispositif 10 placé du côté de l'électrovanne 9. [0047] En variante, le dispositif 10 est positionné à l'intérieur du conduit 7 à un endroit autre que ses extrémités, et pourra ainsi par exemple être situé dans une partie intermédiaire du conduit de décharge 7, telle que sa partie médiane. 10 [0048] L'avantage de la réduction du bruit aérodynamique à l'éjection de l'air comprimé dans le conduit de décharge 7 au moyen du dispositif 10, prenant la forme d'une rondelle 13 à protubérances 14 ou d'une plaque 15, 19, 21 divisant l'écoulement principal, permet d'atténuer le bruit sans pour autant nécessiter un complément d'isolation de l'habitacle de la voiture. 15 [0049] En variante, il serait possible d'utiliser plusieurs rondelles 13 et/ou plaques 15, 19, 21 positionnées les unes à la suite des autres à l'intérieur du conduit de décharge 7. Dispositif testé Niveau global Ecart par rapport Niveau global Ecart par rapport [50Hz-10kHz] à la configuration [1250Hz- à la configuration origine 5000kHz] origine Circuit seul 116.8 dBA o 114.2 dBA 0 Rondelle à chevrons 114.2 dBA -2.6 dBA 111.6 dBA -2.6 dBA Plaque multilobes 112.3 dBA -4.5 dBA 110.2 dBA -4 dBA Plaque multitrous 112.3 dBA -4.5 dBA 110.2 dBA -4 dBA Plaque multitrous radiale 105.6 dBA -11.2 dBA 102.1 dBA -12.1 dBA Tableau 1 REVENDICATIONS1. Ligne d'admission (1) d'un moteur (2) thermique suralimenté comprenant : - une branche principale (6) sur laquelle est monté un filtre à air (3) en relation avec un compresseur (4) de turbocompresseur, et - un conduit de décharge (7) situé en dérivation de ladite branche principale (6) de manière à mettre en communication ladite ligne d'admission (1) en aval et en amont dudit compresseur (4) et dans lequel est apte à circuler un écoulement d'air généré par ledit moteur (2) thermique suralimenté lors d'une phase de décélération pour minimiser un phénomène de pompage, caractérisée en ce qu'un dispositif de modification locale (10) dudit écoulement d'air est positionné à l'intérieur dudit conduit de décharge (7). 2. Ligne d'admission selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit dispositif de modification locale (10) dudit écoulement d'air s'étend au moins en partie suivant une section dudit conduit de décharge (7). 3. Ligne d'admission selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit dispositif de modification locale (10) dudit écoulement d'air comporte une plaque (15, 19, 21) configurée pour diviser un écoulement principal en une pluralité d'écoulements secondaires de manière à réduire une vitesse desdits écoulements secondaires ou pour faire interagir lesdits écoulements secondaires dans une zone turbulente commune. 4. Ligne d'admission selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite plaque (15) comporte un orifice central (16) et une pluralité d'orifices en forme de lobes allongés (18) positionnés autour dudit orifice central (16). 5. Ligne d'admission selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite plaque (19) comporte une pluralité d'orifices (20) de forme circulaire positionnés de telle façon qu'un ratio entre une distance (b) entre deux orifices (20) adjacents et un diamètre (D) d'un orifice (20) est compris entre 1,2 et 1,6, et notamment est de l'ordre de 1,4. 3035923 10 6. Ligne d'admission selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite plaque (21) comporte au moins une première et une deuxième série d'orifices (22) : les orifices (22) de ladite première série présentant des centres situés sur un premier cercle (Cl), les orifices (22) de ladite deuxième série présentant des centres situés sur 5 un deuxième cercle (C2), lesdits premier et deuxième cercles (C1, C2) étant concentriques. 7. Ligne d'admission selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit dispositif de modification locale (10) dudit écoulement d'air comporte une rondelle (13) annulaire munie de protubérances (14) s'étendant radialement en saillie depuis une 10 périphérie interne de ladite rondelle (13) vers un centre de ladite rondelle (13). 8. Ligne d'admission selon la revendication 7, caractérisée en ce que lesdites protubérances (14) présentent une forme de chevron à extrémité plate. 9. Ligne d'admission selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que lesdites protubérances (14) sont réparties angulairement de manière régulière suivant la 15 périphérie interne de ladite rondelle (13). 10. Ligne d'admission selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisée en ce que lesdites protubérances (14) sont réalisées d'un seul tenant avec ledit conduit de décharge (7).