Brevet FR3079001A1 — publié le 20190920

FILTRE A AIR AVEC PROTECTION ACOUSTIQUE Domaine technique de l'invention La présente invention concerne un moteur thermique agencé dans un compartiment moteur de véhicule automobile et équipé d'un filtre à air. La présente invention concerne plus particulièrement une protection acoustique du moteur et du filtre à air. Etat de la technique De manière connue, un moteur thermique de véhicule automobile comporte un circuit d'admission d'air pour amener de l'air frais au-moins vers le moteur et plus particulièrement dans une chambre à combustion où il sera mélangé et compressé afin de pouvoir amener une combustion. L'air frais est généralement capté depuis une face frontale avant du véhicule pour être amené dans un filtre à air apte à le dégager des impuretés telles que poussières avant son entrée dans le moteur. Le circuit d'admission fait partie avec le moteur d'un groupe motopropulseur ou GMP qui est placé dans un compartiment moteur généralement en avant du véhicule automobile. Le fonctionnement du GMP génère des bruits dont les niveaux doivent être maitrisés. Il existe des normes sur les niveaux maxima de bruit générés par un moteur de véhicule et en particulier par le GMP d'un véhicule automobile. De cette façon, on cherche à mieux absorber le bruit d'un GMP placé dans le compartiment moteur d'un véhicule automobile. Le fait d'absorber le bruit du GMP permet de réduire la propagation dudit bruit dans d'autres milieux que celui du compartiment moteur. Les autres milieux sont l'extérieur du véhicule et l'intérieur du véhicule. Les normes de bruits à ne pas dépasser se réfèrent à la génération de bruit dans ces deux milieux par le fonctionnement du GMP du véhicule. 2 Il faut également diminuer le niveau de bruit transmis à ces deux milieux pour limiter la gêne acoustique des personnes qui s'y trouvent. La réduction du bruit transmis par le GMP à ces deux milieux est donc 5 primordiale. De manière connue, l'homme du métier place des matériaux acoustiques sur les parois fixes du compartiment moteur. Ces matériaux acoustiques limitent la propagation du bruit du GMP grâce à leurs propriétés d'absorption acoustique. Les ondes sonores sont absorbées partiellement ou totalement par le matériau 10 acoustique. Ces matériaux sont appelés des « absorbants acoustiques ». Cependant, le niveau de bruit rayonné par le GMP augmente quand on modifie les réglages de la combustion du moteur pour réduire la consommation de carburant du moteur ou pour réduire les quantités de polluants contenus dans les gaz d'échappement. 15 Il faut donc diminuer le niveau du bruit qui est transmis par le compartiment moteur aux autres milieux. Mais on rencontre deux problèmes : (1) Toutes les surfaces fixes et disponibles du compartiment moteur sont déjà recouvertes avec des 'absorbants acoustiques'. D'autres surfaces fixes 20 du compartiment moteur sont indisponibles. Elles sont indisponibles pour de multiples raisons : contraintes de montage des 'absorbants acoustiques', trop grande proximité avec des organes du GMP, contraintes de circulation de l'air dans le compartiment moteur, ou autres. (2) Au-delà d'une certaine plage de fréquences, il n'y a plus de gain 25 quand on augmente l'épaisseur des « absorbants acoustiques » existants. Dans ces matériaux acoustiques, l'absorption augmente avec la fréquence de l'onde acoustique. Au-delà d'une certaine épaisseur, l'onde acoustique est totalement atténuée dans le matériau absorbant. 3 Pour diminuer le bruit communiqué à l'extérieur du compartiment moteur, il faut augmenter alors les surfaces du GMP qui sont susceptibles d'être recouvertes par des 'absorbants acoustiques'. Ces surfaces sont limitées pour d'autres raisons que celles relatives aux 5 absorbants du compartiment moteur telles que les contraintes de tenue en température des « absorbants acoustiques », les surfaces des carters du GMP très encombrées, nervurées et traversées par de multiples tuyaux et capteurs, les impératifs de circulation d'air pour refroidir la peau du GMP. Divers éléments du GMP peuvent engendrer du bruit ou propager du 10 bruit. Parmi lesdits éléments, figure le filtre à air du moteur. Il est connu de mettre un isolant acoustique à l'intérieur d'un carter d'une machine. Le document W09319291-A1 propose une isolation par l'intégration d'une enveloppe d'isolant acoustique hautement amortissant en mousse à 15 cellules fermées à l'intérieur du carter d'un filtre à air. Ledit document propose de recouvrir les parois d'un filtre à air avec un complexe acoustique en deux parties : une enveloppe en mousse à cellules ouvertes en contact avec la paroi externe du filtre à air et une enveloppe en mousse hautement compressée à cellules fermées à l'extérieur du complexe. Le document propose d'atténuer le bruit 20 provenant de l'intérieur du filtre à air (conduits et volumes). Les cellules ouvertes permettent de maximiser l'absorption du bruit dans le matériau. Les cellules fermées servent à donner un effet isolant au bruit se propageant dans le matériau. L'enveloppe externe sert à réfléchir les bruits provenant de l'intérieur du 25 filtre à air vers le matériau absorbant à cellules ouvertes. Cette approche a l'inconvénient de rendre le complexe acoustique peu absorbant au bruit extérieur qui arrive sur le filtre à air. La source de bruit à traiter est surtout à l'extérieur du filtre à air. 4 Le but de l'invention est de remédier à ces problèmes et un des objets de l'invention est un filtre à air d'un moteur thermique de véhicule automobile avec une protection acoustique optimisée. Présentation de l'invention 5 La présente invention concerne plus particulièrement un filtre à air d'un groupe motopropulseur de véhicule automobile comprenant un moteur thermique agencé dans un compartiment moteur, ledit filtre est fixé dans un compartiment moteur avec le moteur et comprend un carter avec des parois latérales verticales entre une paroi plane supérieure et une paroi plane inférieure, 10 Caractérisé en ce que ledit filtre comporte une enveloppe de protection acoustique extérieure autour du carter et tournée vers le moteur. De manière avantageuse, l'enveloppe de protection acoustique recouvre le filtre à air. Ladite enveloppe est formée de matériau absorbant acoustiquement pour réduire le niveau de bruit et la propagation du bruit. 15 Selon d'autres caractéristiques de l'invention : -l'enveloppe de protection recouvre au moins une partie libre et dégagée du filtre à air. De manière avantageuse, l'enveloppe s'étend pour recouvrir au-moins les parties dégagées du filtre à air, c'est-à-dire les parties dudit filtre qui ne sont 20 pas susceptibles d'être cachées par d'autres éléments du groupe moto-propulseur pour bénéficier d'espace disponible et accroitre l'efficacité de la réduction de bruit. -l'enveloppe de protection est maintenue plaquée contre la paroi extérieure du filtre à air. 25 De manière avantageuse, l'enveloppe de protection est maintenue plaquée contre la paroi extérieure du filtre à air afin d'optimiser l'encombrement de l'ensemble formé par le filtre à air avec l'enveloppe de protection en couverture. 5 -l'enveloppe de protection est maintenue contre la paroi extérieure du filtre à air par des moyens de fixation rapide et réversible. De manière avantageuse, l'enveloppe de protection est maintenue contre la paroi extérieure du filtre à air pour d'une part faciliter la mise en place 5 de ladite enveloppe autour dudit filtre et d'autre part faciliter le retrait de ladite enveloppe du filtre lorsque l'ensemble formé par le filtre et l'enveloppe de protection sera recyclé sans générer de pollution. -l'enveloppe de protection comprend des orifices entourant des débouchés du filtre à air. 10 De manière avantageuse, l'enveloppe de protection comporte des orifices entourant des débouchés du filtre à air afin de bien envelopper le carter du filtre à air. -l'enveloppe de protection est formée de matériau absorbant de structure souple. 15 De manière avantageuse, l'enveloppe de protection est formée de matériau absorbant de structure souple afin de faciliter la mise en place de ladite enveloppe autour du filtre à air. -l'enveloppe de protection est formée par un matériau de densité inférieure à 100g/I. 20 De manière avantageuse, l'enveloppe de protection est formée par un matériau de densité inférieure à 100g/I afin de réduire la propagation des bruits. -l'enveloppe de protection est formée de mousse polyuréthane réticulée. De manière avantageuse, la mousse de polyuréthane réticulée à faible densité est un matériau qui offre de bonnes caractéristiques d'absorption de bruit. 25 -l'enveloppe de protection est obtenue par moulage. De manière avantageuse, l'enveloppe de protection est obtenue par moulage pour obtenir une enveloppe de protection acoustique qui sied parfaitement à la forme du filtre à air avec ses excroissances et nervures. 6 -l'enveloppe de protection est obtenue en deux pièces pour couvrir séparément le corps du filtre à air. De manière avantageuse, l'enveloppe de protection acoustique est obtenue en deux pièces sensiblement jointives pour recouvrir parfaitement le 5 filtre à air et faciliter le changement de cartouche de filtre qui nécessite de détacher le couvercle du filtre à air. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation de l'invention 10 donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés sur les dessins annexés, dans lesquels : -la figure 1 est une vue schématique de coupe transversale de filtre à air selon l'état de l'art. -la figure 2 est une vue schématique de coupe transversale de filtre à air 15 avec l'invention. Description détaillée des figures Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires. De manière connue, un véhicule automobile avec un ensemble moteur 20 thermique comporte un filtre à air pour retirer les particules indésirables d'un flux d'air d'admission avant son entrée dans ledit moteur. Le filtre à air est agencé généralement dans un compartiment moteur dudit véhicule où est disposé un groupe motopropulseur comportant le moteur thermique avec des éléments nécessaires à son fonctionnement avec par exemple, une pompe à eau. En 25 général, les particules indésirables peuvent être de la poussière ou des insectes mais dans certains cas cela peut être aussi des particules de sable qui pourraient endommager gravement le moteur. 7 Tel que représenté en figure 1, un filtre à air 10 est généralement un carter 11 de préférence en matière plastique dans lequel est logée une cartouche filtrante (non représentée) et qui comprend une ouverture 12 amont connectée à un conduit d'amenée d'air et une ouverture aval 13 connectée à un conduit de 5 circuit d'admission d'air vers le moteur. Le carter 11 du filtre à air est sensiblement de forme parallélépipédique avec des parois latérales verticales 14 comprises entre une paroi plane supérieure 15 et une paroi plane inférieure 16. Par la suite de la description, on associe le terme filtre à air au carter de filtre à air, la cartouche filtrante est connue et n'est pas un élément de l'invention. Le filtre à air 10 comporte au moins deux parties jointives et détachables qui sont un corps 17 et un couvercle 18, dans le but de pouvoir ouvrir le filtre et remplacer la cartouche filtrante. De manière préférentielle, les surfaces intérieures du filtre à air 10 sont lisses afin de ne pas perturber les écoulements d'air à l'intérieur du carter. Cependant les parois 14,15,16 du filtre à air doivent aussi être 15 suffisamment rigides pour limiter des déformations dites « de respiration » qui se manifestent sous la forme de contractions et détentes des parois, lesdites parois sont soumises aux pulsations de l'air dans le circuit d'admission en air. Pour limiter ces déformations de parois, il est connu d'accroitre l'épaisseur des parois 14,15,16 ou de disposer de nervures 22 de rigidification 20 sur lesdites parois tournées vers l'extérieur 19 du filtre à air. Le filtre à air peut être disposé soit au-dessus du moteur (non représenté) soit de façon déportée par rapport au moteur comme sur les figures 1 et 2. Lorsque le filtre à air est déporté du moteur comme sur les figures 1 et 2, il est fixé sur un support 20 qui est soit une paroi du compartiment moteur, soit un 25 organe présent dans le compartiment moteur (non représenté). Le filtre à air subit différentes vibrations générées par le moteur qui sont d'une part un transfert de vibrations par le moteur en fonctionnement qui sont par exemple des excitations internes et des excitations par la paroi des conduits d'air, et d'autre part les débattements du GMP par rapport au filtre à air quand le filtre à air est fixé au support 20 lui-même fixé à la caisse du véhicule. 8 Afin de réduire ces vibrations, le filtre à air 10 peut être fixé par l'intermédiaire de plots filtrants 21 sur ce support. Ces plots servent à diminuer les vibrations transmises par le filtre à air à son support et au reste du véhicule. Selon ce mode d'agencement, le filtre à air présente ses parois latérales 5 verticales 14 et plane supérieure 15 et inférieure 16 libres ou dégagées de tout obstacle susceptible de les cacher. Selon l'invention, le filtre à air est entouré par une enveloppe de protection 30 acoustique formée à partir d'un matériau absorbant. De manière préférentielle, le matériau absorbant présente une structure 10 souple. Dans l'environnement contraint défini par les limites de la zone entourant le filtre à air, il est difficile d'utiliser des matériaux acoustiques absorbants à structure raide, comme de la mousse de mélamine ou de la mousse de polyuréthane (ou mousse PUR) à forte densité (supérieure à 100g/1). En effet un 15 matériau absorbant dont la structure interne est raide a tendance à être plus rigide, ce qui entraine des problèmes de mise en place autour du corps du filtre à air notamment si le corps du filtre à air comporte localement des excroissances par rapport à la surface du corps. Lesdites excroissances sont par exemple des éléments sensiblement tubulaires de liaison aux conduits d'air. 20 Dans l'environnement contraint défini par les limites de la zone entourant le filtre à air, il est également difficile d'utiliser des matériaux acoustiques absorbants de type multi-enveloppes. De manière générale, lesdits matériaux multi-enveloppes comportent une enveloppe de matériau absorbant solidaire d'une coque thermo-compressée. Le plaquage d'un matériau multi-enveloppes 25 contre la paroi du filtre à air nécessite donc de plaquer la coque thermo- compressée contre la paroi du filtre à air et de présenter l'enveloppe de protection avec le matériau absorbant vers l'extérieur de façon opposée à ladite paroi du filtre à air pour obtenir l'effet d'absorption désiré. Cependant ladite coque porteuse thermo-compressée est assez peu 30 tolérante aux géométries dont la surface présente des forts rayons de courbure. L'homme de l'art emploie donc ce genre de matériaux lorsqu'il dispose d'une 9 surface assez lisse c'est-à-dire, avec peu - ou pas - de nervures dépassant de cette surface. Pour employer un matériau multi-enveloppes avec une coque thermo-compressée, il faudrait pouvoir supprimer les nervures de rigidification qui assurent la rigidité du filtre à air, ce qui n'est pas possible. 5 Il est aussi connu l'emploi de matériaux absorbants à base de fibre de verre. La fibre de verre peut être traitée avec un liant et formée par thermocompression entre deux enveloppes de film non tissé imperméable à l'eau et à l'huile. Ce matériau absorbant conserve des propriétés absorbantes sous le film non tissé. Mais la thermocompression est peu compatible avec les nervures 22 10 de rigidification qui assurent la rigidité du filtre à air. Le volume d'absorbant est donc minimisé en cas d'emploi de cette technologie. De manière générale, il existe des problèmes de mise en place d'une enveloppe de protection acoustique autour du corps du filtre à air notamment quand ledit corps comporte localement des zones formant une excroissance 15 importante par rapport à la surface de la paroi du corps. Lesdites zones à problèmes sont, par exemple, celles des éléments de liaison ou celles des raccordements des conduits. Dans lesdites zones, il s'avère difficile de plier ou tordre des matériaux obtenus par thermo-com pression de fibres de verre. De plus, avec le problème de souplesse à l'installation de l'enveloppe de 20 protection 30 acoustique, vient un problème de tenue dans le temps du matériau à base de fibre de verre si les fibres sont cassées durant la mise en place sur le corps du filtre à air, réduisant de fait l'efficacité de l'enveloppe de protection acoustique. Les contraintes pratiques d'installation de ce matériau absorbant conduisent de fait à limiter la surface et l'épaisseur de l'enveloppe de protection 25 avec un tel matériau au contact des parois du corps. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'enveloppe de protection 30 acoustique est obtenue par moulage à la forme du corps de filtre à air et de ses nervures de rigidification. L'enveloppe de protection présente alors une face intérieure destinée à être tournée vers le filtre à air, ladite face intérieure 30 prend au moins la forme d'une empreinte du corps du filtre à air avec les nervures de rigidification. On obtient ainsi une enveloppe de protection 30 dont la forme 10 de la paroi intérieure est complémentaire à la paroi extérieure du carter du filtre à air. De manière avantageuse, la forme de cette face intérieure est facile à obtenir au moulage car ladite forme vient recouvrir la paroi du filtre à air qui est 5 déjà conçu en fonction des contraintes de démoulage d'une pièce en plastique. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, le matériau absorbant moulé à la forme du carter 11 et de ses nervures 22 est en mousse de polyuréthane réticulée de faible densité. De manière préférentielle, la densité du matériau est inférieure à 100g/I et peut être comprise dans une plage entre 15 et 10 100 g/I. De cette façon, la souplesse du matériau facilite son montage autour du corps et des nervures 22 et ses propriétés d'absorption acoustique soient préservées. De manière préférentielle, l'enveloppe de protection comporte des zones de découpe essentiellement autour des zones du corps du filtre à air comportant 15 une excroissance par rapport à la surface du corps du filtre à air afin de faciliter la mise en place de ladite enveloppe de protection autour du filtre à air. On rappelle que lesdites zones sont, par exemple, celles des éléments de liaison ou celles des raccordements des conduits d'air. Une opération de découpe de l'enveloppe de protection dans ces zones de découpe peut être prévue avant 20 mise en place de ladite enveloppe de protection autour du corps du filtre à air, afin que les bords de la zone de découpe épousent la frontière entre l'enveloppe de protection et les zones où des excroissances sont présentes. Selon un mode de réalisation, notamment lorsque le filtre à air est fixé au-dessus du moteur et ne présente pas de face inférieure libre ou dégagée, 25 l'enveloppe de protection peut avoir une forme de cloche et peut être issue d'une seule pièce par moulage. Selon un mode de réalisation, notamment lorsque le filtre à air est porté par un support et déporté par rapport au moteur, l'enveloppe de protection en matériau absorbant est obtenue par moulage en deux pièces pour couvrir 30 séparément d'une part le corps et d'autre part le couvercle du filtre à air. 11 De manière préférentielle, l'enveloppe de protection est maintenue plaquée contre la paroi extérieure du filtre à air grâce à des moyens de fixation rapide et réversible. Lesdits moyens sont par exemple des pions qui traversent ladite enveloppe pour être enfoncés dans des orifices de fixations creusés dans 5 la paroi du filtre à air. Ainsi la fixation de l'enveloppe de protection contre la paroi du filtre à air est rapide et simple. La fixation est réversible c'est-à-dire que ladite enveloppe peut être enlevée du filtre à air principalement en cas de recyclage des éléments composant le filtre à air. En effet, une enveloppe de protection collée contre la paroi du filtre à air est plus difficile à ôter ce qui peut générer des 10 pollutions en fin de fonctionnement du filtre à air. Selon le mode réalisation préféré, ladite enveloppe est simple à enlever sans laisser de déchets collés contre ladite paroi. La gestion des formes et du matériau de l'enveloppe de protection acoustique permet d'obtenir une enveloppe de matériau absorbant dont la 15 surface extérieure est maintenue dans le volume disponible autour du filtre à air. L'objectif est atteint : l'enveloppe de protection acoustique 30 formée avec un absorbant acoustique, issue du moulage puis fixée de manière simple et réversible en entourant le filtre à air permet d'une part d'absorber les bruits générés par le filtre à air et d'autre part de réduire la propagation des bruits de 20 fonctionnement du moteur thermique. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de cette prise, décrites ci-dessus à titre d'exemples, REVENDICATIONS1. Filtre à air (10) d'un ensemble moteur, notamment d'un groupe motopropulseur, de véhicule automobile comprenant un moteur thermique agencé dans un compartiment moteur, ledit filtre (10) est fixé dans le compartiment moteur avec le moteur et comprend un carter (11) avec des parois latérales verticales (14) entre une paroi plane supérieure (15) et une paroi plane inférieure (16), Caractérisé en ce que ledit filtre (10) comporte une enveloppe de protection (30) acoustique extérieure autour du carter (11) et tournée vers le moteur. 2. Filtre à air (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe de protection (30) recouvre au moins une partie libre et dégagée du filtre à air. 3. Filtre à air (10) selon le revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'enveloppe de protection (30) est maintenue plaquée contre la paroi extérieure du filtre à air. 4. Filtre à air (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'enveloppe de protection (30) est maintenue contre la paroi extérieure du filtre à air par des moyens de fixation rapide et réversible. 5. Filtre à air (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'enveloppe de protection (30) comprend des orifices entourant des débouchés du filtre à air. 6. Filtre à air (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'enveloppe de protection (30) est formée de matériau absorbant de structure souple. 13 7. Filtre à air (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'enveloppe de protection (30) est formée par un matériau de densité inférieure à 100g/I. 5 8. Filtre à air (10) selon la revendication 7 précédente, caractérisé en ce que l'enveloppe de protection (30) est formée de mousse polyuréthane réticulée de faible densité. 10 9. Filtre à air (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'enveloppe de protection (30) est obtenue par moulage. 10. Filtre à air (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'enveloppe de protection (30) est obtenue en deux pièces 15 pour couvrir séparément le carter (11) du filtre à air.