[0001] Le domaine concerné par cette invention est celui des silencieux d'échappement destinés
à équiper les moteurs à combustion interne.
[0002] On sait que les spectres de bruit d'échappement de ces moteurs se caractérisent notamment
par la prépondérance des composantes graves par rapport aus autres (moyennes et aiguës).
Les exigences d'insonorisation devenant de plus en plus sévères, l'adoption de résonateurs
incorporés aux silencieux s'est généralisée dans les cas difficiles, sachant que seul
le principe du résonateur basse fréquence (BF) résonateur de Helmholtz à col ou résonateur
quart d'onde) est susceptible de faire face au problème de l'atténuation des graves,
qu'il s'agisse d'empêcher ces composantes graves de contribuer au niveau de bruit
intérieur du vèhicule ou de réduire le niveau sonore du bruit de bouche (bruit extérieur).
[0003] Il est donc devenu courant d'associer, dans un même silencieux, plusieurs principes
acoustiques d'atténuation: réflexion, interférence, absorption afin de couvrir au
mieux la plage des fréquences du spectre en fonction de l'importance relative des
différentes composantes. Tout silencieux moderne destiné à atténuer les composantes
correspondant à une bande de fréquences s'étendant des aiguës aux graves en passant
par les moyennes, comporte ainsi plusieurs étages d'atténuation.
[0004] C'est ainsi que la Fig. 1 annexée représente un silencieux connu comprenant une enveloppe
E séparée par une cloison transversale C en deux parties: une première, située à gauche
sur le dessin, dans laquelle sont disposés les moyens remplissant les fonctions de
réflexion et d'interférence, et une deuxième située à droite, qui constitue le résonateur
de Helmholz. Cette disposition connue par exemple par le FR-A-2 131 431 présente l'inconvénient
de raccourcir, pour une longueur totale de silencieux donnée, la longueur de l'étage
à réflexion et à interférence de la longueur de l'étage résonateur. Or, il se trouve
que l'atténuation des composantes de fréquences moyennes dont l'énergie se situé mi-chemin
entre celles des graves et des aiguës, obtenue dans l'étage à réflexion et à interférence,
est d'autant plus efficace que la longueur de cet étage est plus importante.
[0005] En effet, l'étage en question se compose d'au moins deux tuyaux perforés franchissant
une capacité et dont la disposition permet de superposer deux principes d'atténuation:
la réflexion et l'interférence.
- La réflexion est obtenue par les jeux de perforations dont les tubes sont munis,
chacune des ouvertures étant associée à la fraction correspondante de la capacité
et constituant avec celle-ci un résonateur de Helmholtz élémentaire. Pour des raisons
de perte de charge globale d'une part et d'efficacité acoustique d'autre part, on
retient habituellement une somme d'ouvertures par tube de l'ordre de la section débitante
de celui-ci. Ainsi, pour une perforation donnée, la fréquence de coupure est d'autant
plus basse que la capacité traversée est plus importante, d'ou l'intérêt, pour une
section de silencieux donnée, d'une longueur maximale.
- L'interférence est obtenue par les différences de marche réalisées. La bande de
fréquence intéressée par ce type d'atténuation est d'autant plus large que l'éventail
des différences de marche obtenu est plus important. Compte tenu des ordres de grandeur
mis en oeuvre (spectre et dimension du silencieux), les composantes moyenne fréquence
(MF) sont d'autant mieux atténuées que la longueur caractéristique est plus importante.
[0006] On connait par ailleurs, d'après le FR-A-1263608 un silencieux dans lequel est incorporé
un résonateur de type Helmholtz. Cependant ce silencieux ne comporte, en dehors de
ce résonateur, qu'une succession de résonateurs dont les enceintes sont disposées
en série. Cette disposition est encombrante en longueur et ne permet pas de loger
un étage à réflexion et/ou à interférence suffisamment long pour atténuer les moyennes
fréquences. De plus, ce dispositif se traduit par une perte charge importante due
aux nombreuses chicanes que constituent les cloisons relativement rapprochées et les
tubes non perforés.
[0007] Le but de cette invention est en conséquence de réaliser un silencieux du type comprenant
un étage à réflexion et interférence et au moins un résonateur de Helmholtz, qui,
à encombrement total égal, offre des caractéristiques d'atténuation améliorées.
[0008] A cet effet, elle a pour objet un silencieux d'échappement pour moteur à combustion
interne, comprenant une enveloppe formée d'une paroi latérale et de deux parois d'extrémité
et dans laquelle sont disposés au moins un premier étage d'atténuation à reflexion
et/ou interférence et au moins un deuxième étage constituant un résonateur de Helmholtz,
formé par une enceinte et un col constituant une prise de pression communiquant avec
le premier étage, caractérisé en ce que la prise de pression du deuxième étage s'effectue
à partir d'une paroi d'extrémité de l'enveloppe au moyen d'un col situé au moins en
partie à l'extérieur de l'enveloppe, et l'enceinte du résonateur est traversée par
des tubes faisant partie du premier étage.
[0009] L'invention va être décrite plus en détail ci-dessous en se référant au dessin annexé
sur lequel:
la Fig. 1 représente comme on l'a déjà indiqué ci-dessus une vue en coupe développée
d'un silencieux d'échappement constituant l'art antérieur;
la Fig. 2 est est une vue analogue d'un silencieux perfectionné selon l'invention;
la Fig. 3 est une vue également en coupe développée d'une variante; et
les Fig. 4 et 5 sont deux vues de détail à plus grande échelle d'une partie du silencieux
de la Fig. 3.
[0010] On ne décrira pas en détail le silencieux de l'art antérieur représenté à la Fig.
1 qui servira cependant de référence lors de l'énoncé des avantages qu'offre l'invention.
[0011] Cette dernière, dont une première variante est représentée à la Fig. 2, porte sur
un silencieux comprenant une enveloppe 1 fermée à ses deux extrémités par deux parois
2 et 3. Par ailleurs, cette enveloppe est séparée par trois cloisons 4, 5 et 6 en
quatre chambres portant respectivement les références 7, 8, 9 et 10. Il est complété
par trois tubes ou tuyaux, un tube d'entrée 11, un tube intermédiaire 12 et un tube
de sortie 13 qui sont munis, de façon classique, d'orifices ou d'ouvertures tels que
désignés par exemple par les références 14, 15 et 16. Les orifices 14 constituent
avec un tronçon de tube extérieur 17 un résonateur haute fréquence, l'ensemble des
trois tubes 11, 12, 13, avec leurs orifices et les volumes qui les entourent constituent
par ailleurs un étage d'atténuation à réflexion et interférence.
[0012] Suivant l'invention, la chambre 9 qui est traversée par les tubes 11, 12 et 13 constitue
un résonateur basse fréquence ou résonateur de Helmholtz, dont la prise de pression
se trouve dans la paroi d'extrémité 3, dans l'alignement axial du tube d'entrée 11.
Le col 19 du résonateur basse fréquence s'étend à partir de cette prise de pression,
et comporte une partie incurvée 19a située à l'extérieur de l'enveloppe, et une partie
rectiligne 19
b qui pénètre à nouveau à l'intérieur de cette enveloppe et débouche dans la chambre
9 à une relativement faible distance de la cloison 5. Si l'on compare cette disposition
à celle de la Fig. 1, qui représente un silencieux de dimensions identiques (la différence
apparente de diamètre entre les Fig. 1 et 2 ne résulte que du développement de la
section), on peut faire ressortir en faveur de l'invention les avantages suivants:
-en ce qui concerne l'atténuation par interférence, l'agencement suivant l'invention
permet d'utiliser toute la longueur du silencieux qui, dans l'art antérieur est écourté
de la longueur du volume du résonateur basse fréquence. Ceci résulte de la disposition
de la prise de pression et du col de ce résonateur et au fait que la chambre 9 qui
est utilisée comme capacité du résonateur basse fréquence est située dans l'étage
de réflexion et d'interférence et est traversée par les tubes qui font partie de cet
étage.
en ce qui concerne l'atténuation par réflexion, l'agencement suivant l'invention permet
de bénéficier, pour une même fréquence de coupure du résonateur basse fréquence, d'une
capacité accrue par rapport à la disposition connue.
en ce qui concerne le résonateur basse fréquence lui-même, l'agencement suivant l'invention
permet d'accroître notablement la longueur du col sans pour autant raccourcir la longueur
caractéristique de l'étage de réflexion et d'interférence, et d'abaisser la fréquence
de coupure, pour un volume égal de la capacité. Par ailleurs, à fréquence de coupure
et section de la capacité égales, le volume nécessaire de la capacité peur être réduit.
[0013] Ces avantages sont par conséquent substantiels, si l'on considère qu'ils sont obtenus
sans modification de l'encombrement du silencieux et sans augmentation de son coût.
[0014] La variante de réalisation représentée à la Fig. 3 illustre le fait que l'application
de l'invention peut être mise en oeuvre dans des silencieux de diverses constructions.
Dans cette variante, le silencieux comporte une enveloppe 31, deux parois d'extrémité
32, 33 et des cloisons intermédiaires 34, 35, 36, 37, 38, délimitant des chambres
39,40,41, 42, 43,44. Trois tubes sont également prévus, un tube d'entrée 45, une tube
intermédiaire 46 et un tube de sortie 47. Le résonateur basse fréquence est ici constitué
par la chambre 42 et par un col 48 s'étendant à partie de la paroi d'extrémité 33
et constituant une prise de pression disposée dans l'alignement du tube d'entrée 45.
Par ailleurs, les différents moyens prévus dans l'étage de réflexion et d'interférence
sont les suivants, en considérant l'ordre de passage des gaz:
- une sourdine 49 constituant un résonateur très haute fréquence contribuant à la
suppression du bruit de coupure;
- un étage à réflexion et à interférence, haute fréquence et moyenne fréquence constitué
par des orifices à persiennes 50 prévus sur les tubes 45 et 46. Un exemple de ces
persiennes est représenté plus en détail aux Fig. 4 et 5;
- un second étage à réflexion et interférence 51;
- une perforation spéciale dite de référence, 52;
- un étage de sortie haute fréquence 53, à réflexion ou à absorption.
[0015] Bien entendu, les mêmes avantages sont obtenus que dans l'exemple précédent et il
est bien clair que l'invention peut s'appliquer à ces silencieux de structure et de
construction différentes de celles qui sont été représentées.
1. Silencieux d'échappement pour moteur à combustion interne, comprenant une enveloppe
formée d'une paroi latérale (1; 31) et de deux parois d'extrémité (2, 3; 32, 33) et
dans laquelle sont disposés au moins un premier étage d'atténuation à réflexion et/ou
interférence et au moins un deuxième étage constituant un résonateur de Helmholtz,
formé par une enceinte et un col constituant une prise de pression communiquant avec
le premier étage, caractérisé en ce que la prise de pression du deuxième étage s'effectue
à partir d'une paroi d'extrémité (3; 33) de l'enveloppe au moyen d'un col (19; 48)
situé au moins en partie à l'extérieur de l'enveloppe, et l'enceinte (9, 42) du résonateur
est traversée par des tubes (11, 12, 13, 45, 46, 47) faisant partie du premier étage.
2. Silencieux suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la prise de pression
du résonateur est située dans la paroi d'extrémité (3, 33) de l'enveloppe opposée
à l'entrée de gaz et dans l'alignement d'une tube d'entrée (11; 45).
3. Silencieux suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'enceinte (9; 42)
du résonateur est disposée entre deux chambres (8, 10; 41, 43) faisant partie du premier
étage,
4. Silencieux suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce
que le col (19; 48) constituant la prise de pression du résonateur de Helmholtz comporte
une partie incurvée (19a) située à l'extérieur de l'enveloppe et une partie rectiligne
(19b) s'étendant jusqu'à l'enceinte (9; 42) du résonateur.
1. Auspuff-Vorschalldämpfer für einen Motor mit innerer Verbrennung, mit einem Gehäuse,
das von einer Seitenwand (1:31) und zwei Endwänden (2, 3; 32, 33) gebildet ist und
in dem zumindest eine erste Abschwächungsstufe für Reflexion und/oder Interferenz
und mindestens eine einen Helmholtz-Resonator bildende zweite Stufe angeordnet sind,
der von einer Kammer und einem Hals gebildet ist und einen Druckabgriff bildet, der
mit der ersten Stufe in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Druckabgriff
der zweiten Stufe von der einen Endwand (3; 33) des Gehäuses mittels eins Halses (19;
48) vollzieht, der zumindest teilweise ausserhalb des Gehäuses liegt, und daß die
Kammer (9; 42) des Resonators von Rohren (11, 12, 13; 45, 46, 47) durchdrungen ist,
die Teil der ersten Stufe sind.
2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckabgriff des
Resonators in der Außenwand (3; 33) des Gehäuses dem Gaseintritt gegenüberliegend
und mit einem Eintrittsrohr (11; 45) fluchtend angeordnet ist.
3. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (9; 42) des
Resonators zwischen zwei Kammern (8, 10; 41, 430 angeordnet und Teil der ersten Stufe
ist.
4. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
den Druckabgriff des Helmholtz-Resonators bildende Hals (19; 48) einen gekrümmten
Teil enthält, der außerhalb des Gehäuses liegt,. und einen geradlinigen Teil (19b)
aufweist, der sich bis in die Kammer (9; 42) des Resonators erstreckt.
1. An exhaust silencer for an internal combustion engine, comprising a case formed
by a lateral wall (1; 31) and two end walls (2, 3; 32, 33) and in which case are disposed
at least a first reflection and/or interference attenuation stage and at least a second
stage constituting a Helmholtz resonator, formed by a chamber and a neck constituting
a pressure take-off communicating with the first stage, characterised in that the
pressure take-off of the second stage is effected from an end wall (3; 33) of the
case by means of a neck (19; 42) located at least partly outside the case, and the
chamber (9; 42) of the resonator has extending therethrough pipes (11; 12, 13, 45,
46, 47) which are part of the first stage.
2. A silencer according to claim 1, characterised in that the pressure take-off the
resonator is located in the end wall (3, 33) of the case opposed to the gas inlet
and in alignment with an inlet pipe (11; 45).
3. A silencer according to claim 1, characterised in that the chamber (9; 42) of the
resonator is disposed between two chambers (8, 10; 41, 43) which are part of the first
stage.
4. A silencer according to any one of the claims 1 to 3, characterised in that the
neck (19; 48) constituting the pressure take-off of the Helmholtz resonator has a
curve part (19a) located outside the case and a rectilinear part (19b) which extends
to the chamber (9; 42) of the resonator.