FR2849114A1

FR2849114A1 - Dispositif d'attenuation des bruits sur un circuit d'admission d'air

Info

Publication number: FR2849114A1
Application number: FR0216486A
Authority: FR
Inventors: Jean Michel Coulon; Laurent Sence
Original assignee: Renault SA; Trelleborg Fluid and Acoustic Solutions; Renault SAS
Current assignee: Renault SA; Trelleborg Fluid and Acoustic Solutions; Renault SAS
Priority date: 2002-12-23
Filing date: 2002-12-23
Publication date: 2004-06-25
Anticipated expiration: 2022-12-23
Also published as: FR2849114B1; DE60321533D1; EP1433948A3; ATE398235T1; EP1433948B1; EP1433948A2

Abstract

L'invention concerne un dispositif d'atténuation des bruits sur un circuit d'admission d'air pour moteur à combustion interne suralimenté, du type se présentant sous forme d'une section (1) de conduit intégrable au circuit, ce conduit (1) étant équipé d'un premier groupe de chambres (5) circonférentielles externes, disposées en parallèle autour du conduit (1) et communiquant avec ce dernier par l'intermédiaire d'ouvertures (2) disposées en parallèle autour de la section de conduit (1).Ce dispositif est caractérisé en ce que le conduit (1) apte à constituer une section du conduit du circuit d'entrée d'air du turbocompresseur (11) comporte au moins une chambre (6) supplémentaire disposée en série avec le premier groupe de chambres (5), cette chambre (6) communiquant par au moins une ouverture (3) avec le conduit (1), étant dimensionnée par rapport à chaque chambre du premier groupe de manière à permettre une atténuation des bruits moyenne fréquence du circuit.

Description

i

Dispositif d'atténuation des bruits sur un circuit d'admission d'air La présente invention concerne un dispositif d'atténuation des bruits sur un circuit d'admission d'air pour moteur à 20 combustion interne suralimenté, ainsi qu'un circuit d'admission d'air équipé d'un tel dispositif d'atténuation.

La fonction principale d'un circuit d'admission d'air d'un moteur à combustion interne, équipé d'un turbocompresseur, 25 est de véhiculer vers le moteur l'air frais provenant de la facade de véhicule en nettoyant cet air Toutefois, on constate, outre les bruits générés par le fonctionnement du moteur, l'apparition de bruits issus notamment du fonctionnement du turbocompresseur Ces bruits de type 30 aérodynamique se situent dans une large bande de 500 Hertz à 3000 Hertz Ce bruit est une composante du bruit de bouche appelé bruit de soupir Il se propage en amont du turbocompresseur Pour éliminer les bruits de bouche haute fréquence, il est utilisé des matériaux absorbants et 35 poreux qui sont implantés dans le boîtier filtre et sur le conduit Cependant, la performance acoustique de ces matériaux absorbants poreux est très affectée au cours du temps par la poussière et l'infiltration de liquides De plus, l'atténuation par absorption nécessite une surface de 5 contact relativement importante avec l'air en circulation.

Cette contrainte d'encombrement peut se traduire par une augmentation des pertes de charge.

On connaît par ailleurs des dispositifs d'atténuation des 10 bruits destinés à être positionnés sur des conduites véhiculant un air sous pression, c'est à dire en aval du turbocompresseur Les bruits atténués par de tels dispositifs présentent essentiellement une composante haute fréquence De ce fait, de tels dispositifs sont constitués 15 de chambres circonférentielles externes communiquant avec le conduit par l'intermédiaire d'ouvertures comme l'illustre en particulier le brevet EP 1176355 De tels dispositifs ne permettent pas une atténuation de bruits émis dans une large bande de fréquences. 20 Un but de la présente invention est donc de proposer un dispositif d'atténuation des bruits du type précité dont la conception permet d'amortir des bruits de bouche s'étendant à l'intérieur d'une plage de fréquences importante de 500 25 Hertz à 3 000 Hertz.

A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'atténuation des bruits sur un circuit d'admission d'air pour moteur à combustion interne suralimenté, ces bruits 30 étant notamment issus du fonctionnement du turbocompresseur, ce dispositif se présentant sous forme d'une section de conduit intégrable au circuit, ce conduit étant équipé d'un premier groupe de chambres circonférentielles externes, disposées en parallèle autour 35 du conduit et communiquant avec ce dernier par l'intermédiaire d'ouvertures disposées en parallèle autour de la section de conduit pour établir une communication du flux d'air entre conduit et chambres autorisant une atténuation des bruits haute fréquence, caractérisé en ce 5 que le conduit apte à constituer une section du conduit du circuit d'entrée d'air du turbocompresseur comporte au moins une chambre supplémentaire disposée en série avec le premier groupe de chambres, cette chambre, communiquant par au moins une ouverture avec le conduit, étant dimensionnée 10 par rapport à chaque chambre du premier groupe de manière à permettre une atténuation des bruits moyenne fréquence du circuit. Cette disposition des chambres à la fois en série et en 15 parallèle sur le circuit s'accompagnant d'un dimensionnement particulier des chambres, à savoir des volumes importants des chambres pour une atténuation moyenne fréquence et des volumes plus faibles par une atténuation haute fréquence, autorise une atténuation des 20 bruits dans une large plage de fréquences.

Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, les chambres du premier groupe s'étendent le long du conduit suivant une composante essentiellement axiale par rapport à 25 l'axe longitudinal du conduit, ces chambres communiquant avec le conduit par l'intermédiaire d'ouvertures, de préférence oblongues et axiales audit conduit La ou les chambres d'atténuation des bruits moyenne fréquence se présentent quant à elles, sous forme de chambres, de 30 préférence annulaires ou semi annulaires, s'étendant essentiellement transversalement au conduit, lesdites chambres communiquant avec le conduit par l'intermédiaire d'ouvertures de préférence oblongues et transversales audit conduit Ainsi, les chambres destinées à l'atténuation des 35 bruits haute fréquence sont des chambres de faible volume dont la disposition axiale et en parallèle permet de limiter l'encombrement sur le conduit Il en est de même des chambres d'atténuation des bruits moyenne fréquence qui, en dépit de leur volume important, encombrent peu le 5 conduit du fait de leur disposition essentiellement transversale au conduit Par ailleurs cette combinaison de chambres axiales et transversales au conduit permet de disposer d'un rapport dimensionnel entre chambres extrêmement élevé augmentant ainsi les possibilités sur le10 plan acoustique.

L'invention a encore pour objet un circuit d'admission d'air pour moteur à combustion interne suralimenté, ledit circuit comportant au moins une entrée d'air, un filtre à 15 air et un turbocompresseur reliés entre eux par un conduit, caractérisé en ce que la section de conduit d'entrée du turbocompresseur, s'étendant en amont du filtre à air ou respectivement en aval du filtre à air, est équipée d'un dispositif d'atténuation des bruits du type précité. 20 L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente une vue schématique d'ensemble d'un circuit d'admission d'air pour moteur à combustion interne suralimenté ; la figure 2 représente une vue en perspective d'un 30 dispositif d'atténuation des bruits conforme à l'invention en position éclatée des demi-coquilles.

Le dispositif d'atténuation des bruits, objet de l'invention, est plus particulièrement destiné à être 35 positionné sur un circuit d'admission d'air pour moteur 10 à combustion interne suralimenté Un exemple d'un tel circuit d'admission d'air est représenté à la figure 1.

Généralement, de tels circuits comportent au moins une entrée d'air, un filtre à air 12 et un turbocompresseur 11 5 reliés entre eux par un conduit Le turbocompresseur 11 est lui-même relié en sortie à un moteur 10 par l'intermédiaire d'un circuit équipé sur son trajet d'un échangeur 13.

Le dispositif, objet de l'invention,: est destiné à atténuer 10 notamment les bruits issus du fonctionnement du turbocompresseur 11 Il s'avère que ces bruits générés par le turbocompresseur ne sont pas propagés dans le sens du flux d'air Ces bruits ont en effet tendance à remonter vers la bouche d'admission En conséquence, le dispositif 15 d'atténuation des bruits objet de l'invention se présente sous forme d'un conduit apte à constituer une section du conduit du circuit d'entrée d'air du turbocompresseur 11.

Un tel dispositif est donc positionné en amont du turbocompresseur 11, en amont ou en aval du filtre à air 20 12 Dans l'exemple représenté à la figure 1, ce dispositif d'atténuation des bruits est positionné en amont du filtre à air 12 Comme l'illustrent les figures, ce dispositif d'atténuation des bruits se présente sous forme d'une section 1 de conduit intégrable au circuit d'entrée du 25 turbocompresseur 11 Cette section 1 de conduit présente des ouvertures 2, 3 communiquant avec des chambres 5,6 disposées autour de la section de conduit pour établir une communication du flux d'air entre conduit 1 et chambres 5, 6 De manière caractéristique à l'invention, ce conduit 1, 30 apte à constituer une section du conduit du circuit d'entrée d'air du turbocompresseur 11, comporte au moins deux ouvertures 2, 3 disposées en série le long du conduit et communiquant chacune avec une chambre 5, 6 Au moins l'une 2 des ouvertures de la série est constituée d'une 35 pluralité d'ouvertures dites axiales positionnées en parallèle circonférentiellement audit circuit Chaque ouverture 2 en parallèle communique avec une chambre 5 dite axiale de manière à atténuer des bruits émis à haute fréquence Les chambres 5 sont dites axiales du fait que 5 leur composante longitudinale s'étend sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal du conduit 1 Ces chambres 5 peuvent être disposées en parallèle autour du conduit 1 du fait de leur faible volume Ces chambres 5 -axiales sont disposées en série avec au mcis une chambre 6 10 transversale audit conduit 1 Dans l'exemple représenté à la figure 2, le conduit 1 comporte deux chambres 6 transversales disposées de manière décalées axialement le long du conduit 1 et en série avec le groupe de chambres 5.

On obtient ainsi un groupe d'ouvertures 2 et de chambres 5 15 suivi, le long du conduit 1, d'une première ouverture 3 communiquant avec une première chambre transversale 6 puis d'une seconde ouverture 3 communiquant avec une seconde chambre 6 Ces ouvertures 3 transversales débouchent dans une chambre 6 de préférence annulaire ou semi-annulaire 20 s'étendant au moins partiellement autour dudit conduit 1 de manière à atténuer des bruits émis à moyenne fréquence Ce positionnement des ouvertures et des chambres à la fois en série et en parallèle sur ledit circuit permet d'obtenir un rapport dimensionnel entre les chambres qui peut varier à 25 l'intérieur d'une large plage En effet, les ouvertures 2 axiales s'étendant en parallèle sur la circonférence du conduit sont destinées à coopérer avec des chambres 5 de faible volume disposées côte à côte et de manière circonférentielle autour du conduit Cet ensemble chambres 30 5/ouvertures 2 permet l'atténuation des bruits émis à haute fréquence, c'est-à-dire à l'intérieur d'une plage s'étendant au-delà de 1 500 Hertz Du fait de cette disposition en parallèle des chambres et d'un développement axial imposé par cette disposition en parallèle, les 35 chambres 5 peuvent présenter un très faible volume et l'encombrement sur le conduit est réduit Ces ensembles ouverture/chambres coopèrent par ailleurs avec des ensembles constitués d'ouvertures 3 transversales au conduit, ces ouvertures 3 transversales coopérant avec des 5 chambres 6, dites transversales au conduit et de préférence annulaires ou semiannulaires Du fait de leur disposition, ces chambres peuvent présenter un grand volume En effet, ce grand volume est nécessaire pour atténuer des bruits émis '-a moyenne fréquence, c'est-à-dire à l'intérieur d'une 10 plage de fréquence comprise entre 500 Hertz et 1 500 Hertz.

Le fait de combiner des ouvertures et des chambres axiales avec des ouvertures et des chambres transversales à l'axe longitudinal du conduit permet, pour un faible encombrement de l'ensemble, d'obtenir un rapport dimensionnel entre 15 chambres extrêmement élevé Ainsi, les chambres 6 transversales coopérant avec les ouvertures 3 transversales peuvent atteindre des volumes importants supérieurs au volume de chaque chambre 5 axiale disposée en parallèle et coopérant avec une ouverture axiale De préférence, le 20 volume de chaque chambre 6 est cinq à douze fois supérieur à celui d'une chambre 5 La section de l'ouverture 2 ou 3 est quant à elle supérieure au dixième de la section du conduit 1 Ainsi, le volume de la chambre 6 pour un diamètre du conduit compris entre 40 et 60 mm s'étend entre 25 0,03 et 0,1 1 La combinaison de ces chambres permet ainsi de couvrir une large plage de fréquences.

Par ailleurs, les formes et dimensions des ouvertures de même que les formes et dimensions des chambres sont 30 adaptées pour obtenir différents effets d'atténuation.

Ainsi, au moins l'une des ouvertures dites transversales de la série est équipée d'un col 7 débouchant dans une chambre, de préférence annulaire ou semi-annulaire, pour constituer avec ladite chambre 6 un résonateur de type 35 Helmholtz dont la fréquence est établie à partir de la formule: f = c/2 I (S/h x V) 1/2 o c correspond à la célérité du son dans l'air, S à la section de l'ouverture 3, h à la hauteur de l'ouverture 3 et V au volume de la chambre 6.

A l'inverse, les ouvertures 2 axiales coopèrent avec les chambres 5 axiales pour obtenir une atténuation des bruits sur la ba'é du principe quart d'onde ou constitu'i-' des 10 chambres d'expansion Généralement, la section de l'ouverture 2 correspond sensiblement à la section de la chambre 5 La fréquence de ce résonateur quart d'onde est établie à partir de la formule: f = c/4 x h o h correspond à la hauteur de la chambre 5 et c à la célérité du son dans l'air.

Pour augmenter encore la plage de fréquences couverte, le conduit 1 comporte en outre des ouvertures 4 débouchant à 20 l'air libre de manière à atténuer les bruits basse fréquence, c'est-à-dire ceux produits à une fréquence inférieure à 500 Hertz Ces ouvertures 4 du conduit 1 débouchant à l'air libre sont positionnées de part et d'autre d'une série d'ouvertures 2, 3 débouchant dans des 25 chambres 5, 6 Ces ouvertures sont ici constituées par de simples fentes axiales, c'est à dire d'axe longitudinal parallèle à l'axe longitudinal du conduit 1 Ces ouvertures 4 présentent une largeur de l'ordre de 1 % du périmètre du conduit soit par exemple 11,5 à 2,5 mm et une longueur de 30 l'ordre du diamètre du conduit soit 40 à 60 mm.

Dans les exemples représentés, les ouvertures 2, 3, 4 du conduit sont venues de fabrication avec le conduit, les chambres 5, 6 étant constituées à partir de pièces 8 A, 8 B 35 rapportées autour dudit conduit Les chambres 5, 6 du dispositif sont ainsi ménagées à partir de deux demicoquilles 8 A, 8 B rapportées autour dudit conduit 1 Ces demicoquilles 8 A, 8 B présentent un profil 9 intérieur courbe apte à s'adapter à la manière d'une selle au profil 5 du conduit 1 Ainsi, les faces latérales ou transversales desdites coquilles présentent ce profil courbe tandis que les faces longitudinales sont à contact jointif une fois positionnées de part et d'autre du conduit en enserrant ce, dernier 10 Dans les exemples représentés, ces demi-coquilles 8 A, 8 B sont maintenues sur ledit conduit par liaison, en particulier par encliquetage des demi-coquilles entre elles Les chambres 5, 6 sont quant à elles obtenues par 15 cloisonnement des demi-coquilles par l'intermédiaire de parois s'étendant sensiblement parallèlement ou orthogonalement à l'axe longitudinal du conduit 1 Ainsi, les chambres 5 disposées en parallèle sont obtenues à partir de cloisons s'étendant entre les parois 20 transversales des demi-coquilles, perpendiculairement à ces dernières, tandis que les chambres 6 destinées à coopérer avec les ouvertures 3 transversales dudit conduit sont obtenues à partir de cloisons s'étendant parallèlement aux parois transversales des demi-coquilles Ces demicoquilles 25 peuvent encore être reliées entre elles par soudage et/ou collage Ces demi-coquilles peuvent également être maintenues assemblées au conduit par liaison telle que soudure ou collage entre demi-coquilles et conduit Dans les exemples représentés, du fait que les demi-coquilles 30 sont reliées entre elles par encliquetage, la liaison entre demicoquilles et conduit est une liaison non étanche.

Toutefois, du fait du positionnement du dispositif en amont du turbocompresseur, cette portion de conduit étant en dépression, l'étanchéité n'est pas indispensable.

35 Un tel dispositif d'atténuation est en effet agencé pour être positionné sur le circuit d'entrée du turbocompresseur, soit en amont du filtre à air 12 équipant le circuit d'entrée du turbocompresseur 11, soit en aval du 5 filtre à air 12 entre filtre à air 12 et entrée du turbocompresseur 11 Les bruits atténués au moyen d'un tel dispositif peuvent s'étendre à l'intérieur d'une plage de fréquences extrêmement importante comprise entre 500 Hertz et 3 000 Hertz

Claims

REVENDICATIONS

1 Dispositif d'atténuation des bruits sur un circuit d'admission d'air pour moteur ( 10) à combustion interne 5 suralimenté, ces bruits étant notamment issus du fonctionnement du turbocompresseur ( 11), ce dispositif se présentant sous forme d'une section ( 1) de conduit intégrable au circuit, ce conduit ( 1) étant équipé d'un premier groupe de chambres ( 5) circonférentielles externes, 10 disposées en parallèle autour du conduit ( 1) et communiquant avec ce dernier par l'intermédiaire d'ouvertures ( 2) disposées en parallèle autour de la section de conduit ( 1) pour établir une communication du flux d'air entre conduit ( 1) et chambres ( 5) autorisant une 15 atténuation des bruits haute fréquence, caractérisé en ce que le conduit ( 1) apte à constituer une section du conduit du circuit d'entrée d'air du turbocompresseur ( 11) comporte au moins une chambre ( 6) supplémentaire disposée en série avec le premier groupe de 20 chambres ( 5), cette chambre ( 6), communiquant par au moins une ouverture ( 3) avec le conduit ( 1), étant dimensionnée par rapport à chaque chambre du premier groupe de manière à permettre une atténuation des bruits moyenne fréquence du circuit. 2 Dispositif d'atténuation des bruits selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ou les chambres ( 6) d'atténuation des bruits moyenne fréquence se présentent sous forme de 30 chambres, de préférence annulaires ou semi annulaires, s'étendant essentiellement transversalement au conduit ( 1), lesdites chambres ( 6) communiquant avec le conduit ( 1) par l'intermédiaire d'ouvertures ( 3) de préférence oblongues et transversales audit conduit ( 1).

3 Dispositif d'atténuation des bruits selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins l'une ( 3) des ouvertures dites transversales de la série d'ouvertures ( 2, 3) 5 communiquant avec une chambre ( 6) d'atténuation des bruits moyenne fréquence est équipée d'un col ( 7) débouchant dans ladite chambre ( 6) pour constituer avec ladite chambre ( 6) un résonateur de type Helmholtz 4 Dispositif d'atténuation des bruits selon l'une des

revendications 1 à 3,

caractérisé en ce que les chambres ( 5) du premier groupe s'étendent le long du conduit ( 1) suivant une composante essentiellement axiale par rapport à l'axe longitudinal du 15 conduit, ces chambres ( 5) communiquant avec le conduit ( 1) par l'intermédiaire d'ouvertures ( 2) de préférence oblongues et axiales audit conduit ( 1) Dispositif d'atténuation des bruits selon l'une des 20 revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le conduit ( 1) comporte en outre des ouvertures ( 4) débouchant à l'air libre de manière à atténuer les bruits basse fréquence.

6 Dispositif d'atténuation des bruits selon la revendication 5, caractérisé en ce que les ouvertures ( 4) du conduit ( 1) débouchant à l'air libre sont positionnées de part et d'autre d'une série d'ouvertures ( 2, 3) débouchant dans des 30 chambres ( 5, 6).

7 Dispositif d'atténuation des bruits selon l'une des

revendications 1 à 6,

caractérisé en ce que les ouvertures ( 2, 3, 4) du conduit 35 sont venues de fabrication avec la section ( 1) de conduit, les chambres ( 5, 6) étant constituées à partir de pièces ( 8 A, 8 B) rapportées autour dudit conduit ( 1).

8 Dispositif d'atténuation des bruits selon l'une des

revendications 1 à 7,

caractérisé en ce que les chambres ( 5, 6) du dispositif sont ménagées à partir de deux demi-coquilles ( 8 A, 83 B) rapportées autour dudit conduit ( 1), les demi-coquilles : ( 8 A, 8 B) présentant un profil ( 9) intérieur courbe apte à 10 s'adapter à la manière d'une selle au profil du conduit ( 1).

9 Dispositif d'atténuation des bruits selon la revendication 8, caractérisé en ce que les chambres ( 5, 6) sont obtenues par cloisonnement des demi-coquilles par l'intermédiaire de parois s'étendant sensiblement parallèlement ou orthogonalement à l'axe longitudinal du conduit ( 1).

10 Dispositif d'atténuation des bruits selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que les demi-coquilles ( 8 A, 8 B) sont maintenues sur ledit conduit par liaison, en particulier par encliquetage des demicoquilles entre elles. 25 11 Dispositif d'atténuation des bruits selon l'une des

revendications 8 et 9,

caractérisé en ce que les demi-coquilles ( 8 A,8 B) sont reliées entre elles par soudage et/ou collage. 30 12 Dispositif d'atténuation des bruits selon l'une des

revendications 8 et 9,

caractérisé en ce que les demi-coquilles sont maintenues assemblées au conduit par liaison telle que soudure, 35 collage entre demi-coquilles et conduit.

13 Dispositif d'atténuation des bruits selon l'une des

revendications 1 à 12,

caractérisé en ce qu'il est agencé pour être positionné 5 soit en amont du filtre à air ( 12) équipant le circuit d'entrée du turbocompresseur ( 11), soit en aval du circuit du filtre à air ( 12) équipant le circuit d'entrée du turbocompresseur ( 11) 14 Circuit d'admission d'air pour moteur ( 10) à combustion interne suralimenté, ledit circuit comportant au moins une entrée d'air, un filtre à air( 12) et un turbocompresseur ( 11) reliés entre eux par un conduit, caractérisé en ce que la section ( 1) de conduit d'entrée du 15 turbocompresseur ( 11), s'étendant en amont du filtre à air ( 12) ou respectivement en aval du filtre à air ( 12), est équipée d'un dispositif d'atténuation des bruits conforme à

l'une des revendications 1 à 13.