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EP3303815B1 - Dispositif d'atténuation des bruits de bouche et des bruits rayonnés - Google Patents

Dispositif d'atténuation des bruits de bouche et des bruits rayonnés Download PDF

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Publication number
EP3303815B1
EP3303815B1 EP16732692.5A EP16732692A EP3303815B1 EP 3303815 B1 EP3303815 B1 EP 3303815B1 EP 16732692 A EP16732692 A EP 16732692A EP 3303815 B1 EP3303815 B1 EP 3303815B1
Authority
EP
European Patent Office
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tube
conduit
air
noises
peripheral wall
Prior art date
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Application number
EP16732692.5A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP3303815A1 (fr
Inventor
Thomas JEAN
Aurelien LORENSKI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Novares France SAS
Original Assignee
Novares France SAS
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Filing date
Publication date
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M35/12—Intake silencers ; Sound modulation, transmission or amplification
    • F02M35/1255—Intake silencers ; Sound modulation, transmission or amplification using resonance
    • F02M35/1266—Intake silencers ; Sound modulation, transmission or amplification using resonance comprising multiple chambers or compartments
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/12—Intake silencers ; Sound modulation, transmission or amplification
    • F02M35/1205—Flow throttling or guiding
    • F02M35/1216—Flow throttling or guiding by using a plurality of holes, slits, protrusions, perforations, ribs or the like; Surface structures; Turbulence generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M35/1205—Flow throttling or guiding
    • F02M35/1233—Flow throttling or guiding by using expansion chambers in the air intake flow path
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    • F02M35/1272—Intake silencers ; Sound modulation, transmission or amplification using absorbing, damping, insulating or reflecting materials, e.g. porous foams, fibres, rubbers, fabrics, coatings or membranes
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    • F02M35/12—Intake silencers ; Sound modulation, transmission or amplification
    • F02M35/1277—Reinforcement of walls, e.g. with ribs or laminates; Walls having air gaps or additional sound damping layers

Definitions

  • the present invention relates to a device for attenuating mouth noises and radiated noises, comprising a gas supply duct connected to an internal combustion engine.
  • turbocharged engines there is a high frequency acoustic component ranging from 1kHz to 15kHz. This acoustic component is generated by the turbocharger and can also propagate and radiate through the air supply ducts.
  • mouth noise denotes the acoustic component which propagates in the air supply ducts
  • radiated noise denotes the acoustic component radiated by the air supply ducts
  • a silencer usually has a central tube in which air flows from the turbocharger, and the wall of which is perforated with several orifices which put the inside of the tube into communication with a peripheral chamber, delimited by a bell which surrounds the tube. central.
  • the small volume of air contained in each orifice acts substantially like a small mass, which would be suspended from a spring formed by the larger volume of air contained in the peripheral chamber. An attenuation of the noise is thus obtained in a spectral band situated in the vicinity of the characteristic frequency of this “mass-spring” system.
  • the silencer does not cover the entire frequency range. This is because the silencer does not have a sufficient level of attenuation in the low frequency range.
  • the resonator includes a central tube having a closed right angle lead. This kind of resonator is very selective and only works on a very thin frequency band.
  • an object of the present invention is to provide a device for attenuating mouth noise and radiated noise, making it possible to cover a wide range of frequencies, without however requiring a large volume.
  • the invention relates to a device for attenuating mouth sounds and radiated noise according to claim 1.
  • the synergy of the porous element arranged on the peripheral wall with the tube having at least one orifice enables the device according to the invention to attenuate mouth noises and radiated noises, over an increased frequency range.
  • the combination of the porous element arranged on the peripheral wall with the tube having at least one orifice allows the device according to the invention to be not very bulky.
  • the porous element makes it possible to attenuate the sound waves at certain frequencies, which makes it possible to avoid a long succession of orifices on the tube in order to cover a wide frequency range.
  • the invention proposes a device for attenuating mouth noise and radiated noise, making it possible to cover a wide range of frequencies, without however requiring a large volume.
  • the device according to the invention advantageously makes it possible to reduce the ingestion of hot air by the engine.
  • At least a portion of the tube surrounded by one of the compartments has a plurality of orifices so that said portion of tube and the corresponding compartment form an absorption silencer.
  • At least a portion of the tube surrounded by one of the compartments has an orifice so that said portion of tube and the corresponding compartment form a resonator.
  • At least a portion of the tube surrounded by one of the compartments has two diametrically opposed orifices so that said portion of tube and the corresponding compartment form an expansion chamber for the gas circulating in the tube.
  • the device has at least three successive portions forming absorption silencers, at least one portion forming an expansion chamber and at least one portion forming a resonator.
  • the device according to the invention advantageously makes it possible to combine the effects of absorption silencers, of the resonator and of the element porous to air.
  • the air-porous element has, according to the invention, at least one strip of material porous to air.
  • the device may comprise at least two elements porous to air diametrically opposed on the peripheral wall of the duct.
  • the device 1 comprises an air intake duct 2 configured to be connected to an internal combustion engine of a vehicle (not shown).
  • the duct 2 has two ends 21-22 and a peripheral wall 23.
  • the duct 2 has a projection 24 which is substantially parallelepiped.
  • the duct 2 is made from two injection-molded shells then assembled by their edges according to a welding process.
  • a strip of an air-porous element 4 is placed against a portion of the wall 23.
  • the element porous to air can be a fibrous material impregnated with acrylic.
  • the duct 2 comprises a tube 3.
  • the space between the outside of the tube 3 and the peripheral wall 23 defines a chamber 5.
  • Internal transverse partitions 24 divide the chamber 5 into several compartments 51.
  • the tube 3 has three portions having several orifices 30a each to form, with the corresponding compartment 51, an absorption silencer 31.
  • the three absorption silencers 31 are each calibrated to attenuate a distinct frequency range.
  • another portion of the tube 3 surrounded by a compartment 51 has two diametrically opposed orifices 30b so as to form an expansion chamber for the gases circulating in the tube 3.
  • the combination of the three silencers 31, of the expansion chamber 34, of the resonator 35 and of the air-porous element 4 allows the device 1 to attenuate mouth noises and radiated noises. over a wide frequency range.
  • an air intake duct without sound attenuation device emits a high level of muzzle noise over a wide frequency range.
  • the device 1 according to the invention makes it possible to substantially attenuate all the sound frequencies of the mouth noises emitted.
  • an air intake pipe having only one porous element does not allow the absorption of radiated noise over a wide frequency range.
  • the air intake pipe does not allow sound emissions around 500Hz to be absorbed.
  • the device 1 according to the invention makes it possible to substantially absorb all the sound frequencies of the radiated noise emitted.
  • the invention proposes a device 1 for attenuating mouth noise and radiated noise making it possible to cover a wide range of frequencies, without however requiring a large volume.

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Description

  • La présente invention concerne un dispositif d'atténuation des bruits de bouche et des bruits rayonnés, comprenant un conduit d'acheminement de gaz relié à un moteur à combustion interne.
  • Il est connu que les moteurs à combustion interne présentent une composante acoustique basse fréquence allant de 30Hz à 1kHz. Cette composante acoustique est générée par l'ouverture et la fermeture périodique des soupapes, ainsi que par les résonances des différentes cavités du moteur (chambres de combustion, conduits,...). La composante acoustique basse fréquence se propage et rayonne à l'entrée du circuit d'alimentation en air du moteur. En se propageant à l'intérieur des conduits d'alimentation en air du moteur, la composante acoustique basse fréquence excite la résonance des conduits, ce qui génère de fortes émissions acoustiques.
  • En outre, dans le cas des moteurs turbocompressés, il existe une composante acoustique haute fréquence allant de 1kHz à 15kHz. Cette composante acoustique est générée par le turbocompresseur et peut aussi se propager et rayonner à travers les conduits d'alimentation en air.
  • Traditionnellement, on désigne par bruit de bouche la composante acoustique qui se propage dans les conduits d'alimentation en air, et on désigne par bruit rayonné la composante acoustique rayonné par les conduits d'alimentation en air.
  • Un dispositif d'atténuation des bruits de bouche et des bruits rayonnés conforme au préambule de la revendication 1 a été décrit dans le brevet US 2,056,608 .
  • D'autres dispositifs similaires sont également décrits dans WO 02/101227 et US 2,166,417 .
  • Actuellement, pour atténuer les bruits émanant des conduits d'admission d'air, il est connu d'utiliser un silencieux. Un silencieux présente usuellement un tube central dans lequel circule de l'air en provenance du turbocompresseur, et dont la paroi est perforée de plusieurs orifices qui mettent en communication l'intérieur du tube avec une chambre périphérique, délimitée par une cloche qui entoure le tube central. Lorsqu'il est stimulé par des ondes sonores, le faible volume d'air contenu dans chaque orifice agit sensiblement comme une petite masse, qui serait suspendue à un ressort constitué par le volume d'air plus important contenu dans la chambre périphérique. On obtient ainsi une atténuation du bruit dans une bande spectrale située au voisinage de la fréquence caractéristique de ce système « masse-ressort ».
  • Cependant, le silencieux ne permet pas de couvrir toute la plage de fréquence. En effet, le silencieux ne présente pas un niveau d'atténuation suffisant dans le domaine des basses fréquences.
  • Une autre solution consiste à utiliser un résonateur. Le résonateur comprend un tube central présentant une dérivation fermée à angle droit. Ce type de résonateur est très sélectif et ne fonctionne que sur une bande de fréquence très mince.
  • En conséquence, un but de la présente invention est de proposer un dispositif d'atténuation des bruits de bouche et des bruits rayonnés, permettant de couvrir une vaste gamme de fréquences, sans toutefois nécessiter un volume important.
  • L'invention concerne un dispositif d'atténuation des bruits de bouche et des bruits rayonnés selon la revendication 1.
  • La synergie de l'élément poreux disposé sur la paroi périphérique avec le tube présentant au moins un orifice permet au dispositif selon l'invention d'atténuer les bruits de bouche et les bruits rayonnés, sur une gamme fréquentielle accrue. De plus, la combinaison de l'élément poreux disposé sur la paroi périphérique avec le tube présentant au moins un orifice permet au dispositif selon l'invention d'être peu volumineux. En effet, l'élément poreux permet d'atténuer les ondes sonores sur certaines fréquences, ce qui permet d'éviter une longue succession d'orifices sur le tube pour couvrir une large gamme fréquentielle.
  • Ainsi, l'invention propose un dispositif d'atténuation des bruits de bouche et des bruits rayonnés, permettant de couvrir une vaste gamme de fréquences, sans toutefois nécessiter un volume important.
  • En outre, par rapport aux conduits d'alimentation d'air de l'art antérieur, le dispositif selon l'invention permet avantageusement de diminuer l'ingestion d'air chaud par le moteur.
  • Selon l'invention, au moins une portion du tube entourée par l'un des compartiments présente une pluralité d'orifices de sorte que ladite portion de tube et le compartiment correspondant forment un silencieux à absorption.
  • Selon l'invention, au moins une portion du tube entourée par l'un des compartiments présente un orifice de sorte que ladite portion de tube et le compartiment correspondant forment un résonateur.
  • Selon l'invention, au moins une portion du tube entourée par l'un des compartiments présente deux orifices diamétralement opposés de sorte que ladite portion de tube et le compartiment correspondant forment une chambre d'expansion du gaz circulant dans le tube.
  • Selon l'invention, le dispositif présente au moins trois portions successives formant des silencieux à absorption, au moins une portion formant une chambre d'expansion et au moins une portion formant un résonateur.
  • Ainsi, le dispositif selon l'invention permet avantageusement de cumuler les effets des silencieux à absorption, du résonateur et de l'élément poreux à l'air.
  • L'élément poreux à l'air présente, selon l'invention, au moins une bande de matériau poreux à l'air.
  • Selon un mode de réalisation, le dispositif peut comprendre au moins deux éléments poreux à l'air diamétralement opposés sur la paroi périphérique du conduit.
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention se dégageront de la description qui va suivre, en regard des dessins annexés qui représentent un mode de réalisation de l'invention.
    • La figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif selon l'invention ;
    • La figure 2 est une vue en perspective, en coupe partielle, d'un dispositif selon l'invention ;
    • La figure 3 est une vue, en coupe, schématique d'un dispositif selon l'invention ;
    • La figure 4 est un graphique représentant le niveau de bruit de bouche et la plage de fréquence du bruit de bouche émis par un conduit d'admission d'air ne présentant aucun organe d'atténuation du bruit ;
    • La figure 5 est un graphique représentant le niveau de bruit de bouche et la plage de fréquence du bruit de bouche émis par un conduit d'admission d'air présentant plusieurs silencieux ;
    • La figure 6 est un graphique représentant le niveau de bruit de bouche et la plage de fréquence du bruit de bouche émis par un dispositif selon l'invention ;
    • La figure 7 est un graphique représentant le niveau de bruit rayonné et la plage de fréquence du bruit rayonné émis par un conduit d'admission d'air présentant un élément poreux ;
    • La figure 8 est un graphique représentant le niveau de bruit rayonné et la plage de fréquence du bruit rayonné émis par un dispositif selon l'invention.
  • En référence aux figures 1 et 2, le dispositif 1 comprend un conduit 2 d'admission d'air configuré pour être relié à un moteur à combustion interne d'un véhicule (non représenté). Le conduit 2 présente deux extrémités 21-22 et une paroi périphérique 23. De plus, selon l'exemple ici présenté, le conduit 2 présente une saillie 24 sensiblement parallélépipédique.
  • Selon le mode de réalisation ici présenté, le conduit 2 est réalisé à partir de deux coquilles moulées par injection puis assemblées par leurs bords selon un procédé de soudure.
  • Comme on peut l'observer sur les figures 1 et 4, une bande d'un élément poreux à l'air 4 est disposée contre une portion de la paroi 23.
  • Selon l'exemple ici présenté, l'élément poreux à l'air peut être un matériau fibreux imprégné d'acrylique.
  • En référence aux figures 2 et 3, le conduit 2 comprend un tube 3.
  • L'espace entre l'extérieur du tube 3 et la paroi périphérique 23 définit une chambre 5. Des cloisons 24 internes transversales divisent la chambre 5 en plusieurs compartiments 51.
  • On notera par ailleurs que différentes portions du tube 3, entourées chacune par un compartiment 51 différent, présentent plusieurs orifices 30 de géométries différentes.
  • Selon le mode de réalisation représenté sur les figures 2 et 3, le tube 3 présentent trois portions disposant de plusieurs orifices 30a pour former chacune, avec le compartiment 51 correspondant, un silencieux par absorption 31. Selon l'invention, les trois silencieux par absorption 31 sont calibrés chacun pour atténuer une gamme de fréquence distincte.
  • Selon le mode de réalisation ici présenté, une autre portion du tube 3 entourée par un compartiment 51 présente deux orifices 30b diamétralement opposés de sorte à former une chambre d'expansion des gaz circulant dans le tube 3.
  • On notera par ailleurs qu'une autre portion du tube 3 entourée par un compartiment 51 présente une dérivation à angle droit comprenant un orifice 30c, pour former un résonateur 35.
  • A l'usage, la combinaison des trois silencieux 31, de la chambre d'expansion 34, du résonateur 35 et de l'élément poreux à l'air 4, permet au dispositif 1 d'atténuer les bruits de bouche et les bruits rayonnés sur une large gamme de fréquence.
  • En effet, comme on peut le voir sur le graphique représenté sur la figure 4, un conduit d'admission d'air sans dispositif d'atténuation sonore émet un haut niveau de bruit de bouche sur une vaste gamme de fréquence.
  • Par comparaison avec le graphique représenté sur la figure 5, un conduit d'admission d'air présentant plusieurs silencieux permet d'atténuer les émissions sonores à haute fréquence mais a peu d'effet sur les basses fréquences.
  • En revanche, comme on peut le remarquer sur le graphique représenté sur la figure 6, le dispositif 1 selon l'invention permet d'atténuer sensiblement l'ensemble des fréquences sonores des bruits de bouches émis.
  • De plus, comme on peut l'observer sur la figure 7, un tuyau d'admission d'air présentant uniquement un élément poreux, ne permet pas l'absorption des bruits rayonnés sur une large gamme fréquentielle. Ainsi, dans l'exemple ici donné, le tuyau d'admission d'air ne permet pas d'absorber les émissions sonores autour des 500Hz. Par contre, il est remarquable sur le graphique présenté sur la figure 8 que le dispositif 1 selon l'invention permet d'absorber substantiellement l'ensemble des fréquences sonores des bruits rayonnés émis.
  • Ainsi, l'invention propose un dispositif 1 d'atténuation des bruits de bouche et des bruits rayonnés permettant de couvrir une vaste gamme de fréquences, sans toutefois nécessiter un volume important.

Claims (1)

  1. Dispositif (1) d'atténuation des bruits de bouche et des bruits rayonnés, comprenant un conduit (2) d'admission de gaz destiné à être relié à un moteur à combustion, le conduit (2) présentant une paroi périphérique (23) sur au moins une portion de laquelle est disposé au moins un élément poreux à l'air (4), des moyens d'atténuation sonore comprenant au moins un tube (3) disposé dans le conduit d'admission, au moins une chambre périphérique (5) étant délimitée à l'intérieur du conduit (2) entre le tube (3) et la paroi périphérique (23) du conduit (2), le tube (3) comprenant au moins une portion présentant un orifice (30) qui permet à l'intérieur du tube (3) de communiquer avec la chambre périphérique (5), le conduit (2) présentant au moins quatre cloisons (24) internes sensiblement transversales positionnées autour du tube (3) et permettant de délimiter, avec la paroi périphérique (23), au moins cinq compartiments (51) de la chambre périphérique (5), caractérisé en ce que le tube (3) présente au moins trois portions successives disposant chacune de plusieurs orifices (30a) formant chacune, avec un compartiment (51) correspondant, un silencieux par absorption (31), chacun des silencieux par absorption (31) étant calibré pour atténuer une gamme de fréquences distinctes, en ce qu'une autre portion du tube (3) entourée par l'un des autres compartiments (51) présente un orifice (30c) de sorte que ladite autre portion de tube (3) et le compartiment (51) correspondant forment un résonateur (35), et en ce qu'une autre portion du tube (3) entourée par l'un des autres compartiments (51) présente deux orifices (30) diamétralement opposés de sorte que ladite autre portion de tube (3) et le compartiment (51) correspondant forment une chambre d'expansion (34) du gaz circulant dans le tube (3) et en ce que l'élément poreux à l'air (4) comprend une bande de matériau poreux à l'air disposée contre une portion de la paroi périphérique (23) du conduit (2).
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