APPAREIL POUR LA REDUCTION DES NUISANCES SONORES D'ECHAPPEMENT DES MOTEURS A EXPLOSION En automobile et plus généralement pour les moteurs à combustion (automobiles, motocyclettes, tondeuses à gazon, groupes électrogènes, machines de chantier, etc. ), les pots d'échappement et le collecteur sont propices à l'annulation des ondes de chocs afin de réduire les nuisances sonores. Les tubulures évacuent les gaz en sortie du bloc moteur. Chaque tubulure présente en entrée un diamètre similaire à la lumière ou trou d'échappement d'un cylindre du bloc moteur ; ce diamètre reste régulier jusqu'au collecteur, dans la partie couramment appelée pipe. Le collecteur est relié aux différentes pipes et regroupe vers une sortie les gaz en provenance des différents cylindres. Un pot d'échappement est monté en sortie du collecteur. Les gaz en sortie du bloc moteur sont à haute vitesse. Le différentiel de vitesse entre ces gaz et l'air ambiant provoque les bruits ; le pot a pour fonction d'abaisser les bruits en réduisant les déflagrations, qui sont imposées à son embouchure ; ainsi, les déflagrations sont régulées dans les tubulures et le pot.

Diverses solutions de réduction des nuisances sonores d'échappement ont déjà été proposées. Ainsi, FR-A-776 345 décrit des silencieux pour moteurs à explosion.

A la figure 17 de ce document, les tubes d'échappement pénètrent tangentiellement dans une chambre de détente, dans laquelle les gaz sont en rotation permanente. Les gaz sont refoulés à travers des tubes vers un conduit hélicoïdal. Les tubes débouchent tangentiellement dans le conduit hélicoïdal, en différents points du conduit.

JP-A-4 175 412 propose de disposer en sortie d'un moteur une chambre d'expansion et une chambre résonance ; des résonateurs séparent les deux chambres, l'un des résonateurs peut aussi, en fonction du régime moteur, tre utilisé comme échappement.

DE-A-42 11 600 propose un échappement pour moteurs à deux temps. En sortie de chaque cylindre est prévu un résonateur ; le résonateur présente une première section conique divergente, une section cylindrique et une deuxième section conique convergente. Les sorties de chaque résonateur sont reliées à un collecteur ; en sortie du collecteur est prévu un pot catalytique. La sortie du pot catalytique est reliée à un tube en U, dont la sortie débouche dans un dispositif d'amortissement du son.

L'utilisation des résonateurs a pour seul objectif d'augmenter la taille de l'ensemble des résonateurs et du collecteur, par rapport à la cylindrée totale.

US-A-1 740 805 propose un silencieux pour moteur à échappement. Le flux de gaz est divisé suivant plusieurs chemins de différentes longueurs ; les gaz pénétrant simultanément dans ces différents chemins sont délivrés en sortie sous forme d'une série d'impulsions.

EP-A-0 272 769 propose un collecteur d'échappement. Sur le collecteur est prévu un résonateur. Ce résonateur a la forme d'un tube relié au collecteur au voisinage d'une de extrémités. L'autre extrémité du tube est ouverte et débouche dans un volume statique fermé. Il est suggéré d'adapter la forme du résonateur pour atténuer les ondes acoustiques sur un spectre donné.

Il existe toujours un besoin de réduction des nuisances sonores d'échappement des moteurs à explosion. L'invention propose en conséquence, dans un mode de réalisation, une conduite d'échappement pour moteurs à explosion chimique, comprenant une entrée, une sortie et une chambre de détente asymétrique en rotation entre l'entrée et la sortie.

La conduite peut avantageusement présenter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - la chambre de détente présente une section supérieure ou égale à deux fois la section de l'entrée ; - la chambre de détente présente une section inférieure ou égale à neuf fois la section de l'entrée ; - la chambre de détente présente une forme ovoïde ; - la chambre de détente s'étend sur une longueur supérieure ou égale à deux fois son diamètre moyen ; - la chambre de détente s'étend sur une longueur inférieure ou égale à quatre fois son diamètre moyen ; - la chambre de détente présente des aspérités sur sa surface intérieure ; - au moins une deuxième sortie débouche de la chambre de détente ; - la chambre de détente s'étend de part et d'autre de l'axe de la conduite, défini par l'entrée et la sortie.

L'invention propose encore, dans un autre exemple de réalisation, un moteur à explosion, présentant au moins une telle conduite d'échappement. Cette conduite peut s'étendre entre un cylindre du moteur et un collecteur. La conduite peut présenter une deuxième sortie et le moteur comprend alors un tuyau reliant la deuxième sortie au collecteur. Le moteur peut aussi présenter un pot, et l'entrée de la conduite d'échappement peut tre reliée (directement ou indirectement) à une sortie du pot.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de différents modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement en référence aux figures, qui montrent : - figure 1, une vue schématique d'un premier mode de réalisation de l'invention ; - figure 2, une vue schématique d'un second mode de réalisation de l'invention ; - figure 3, une vue schématique d'un troisième mode de réalisation de l'invention.

Le présent procédé et appareils se proposent d'utiliser une chambre de détente pour réduire les bruits parasites des déflagrations consécutives aux combustions des moteurs à explosion.

On appelle tubulure la partie de la ligne d'échappement du moteur. On appelle pipe la section de la tubulure la plus proche du moteur.

Dans l'exemple des figures 1 et 2, la chambre de détente est située sur la pipe d'échappement accolée au bloc moteur ; elle résout le différentiel de vitesse entre la chambre de combustion et l'échappement en permettant au gaz provenant de la chambre de combustion de ne pas se heurter violemment à l'air stationnaire dans la tubulure. En permettant au gaz de se développer dans la chambre de détente où il peut se détendre en grande partie de sa pression élevée, l'invention permet de diminuer le choc de l'onde frontale de la déflagration. Dans l'état de la technique, cette onde de choc s'exerçait habituellement sur une seule section, et se propageait sur toute la structure de la tubulure d'échappement. A l'inverse de cette tradition de flux forcé, l'invention propose de répartir les forces, agissantes comme un piston, et les modifie en des répartitions de pressions dans de axes différents qui annulent les ondes de chocs. Ceci engendre moins de vibrations et de bruits ; l'invention diminue ainsi les pollutions, sonores et de vibrations, sur tous les moteurs chimiques à explosion.

Avantageusement, cette mise en oeuvre de la chambre de détente est réalisée par un volume de section plus importante que la tubulure actuelle ; la section peut tre de une fois et demie à trois fois la section habituelle, voire plus ; la chambre de détente peut présenter une forme ovoïde, ce qui permet une détente du gaz sur lui- mme par un tourbillon induit par la forme de la chambre de détente. Le rapport de section et de progression ovoïde de la forme ainsi que l'aspect interne de la paroi à petites cavités sont propices à l'annulation des ondes de chocs.

Cette chambre de détente peut elle-mme tre trouée et tre en relation par au moins une tubulure adjacente annexe à la tubulure principale, à un espace plus éloigné de la chambre de détente. Cette deuxième tubulure peut ainsi évacuer une fraction de la pression de la déflagration. Cette voie parallèle oblige à également sectionner la pression dans un autre tronçon de l'échappement principal.

La figure 1 montre un exemple de réalisation de l'invention. On a représenté à la figure un moteur 2 à explosion dont un cylindre 4 présente une lumière d'échappement 6. En sortie de cette lumière est disposée une tubulure 8 ou pipe d'échappement. Cette tubulure présente une entrée 10 et une sortie 12. Entre cette entrée et cette sortie, la tubulure présente une chambre de détente 14, dont la fonction est de permettre la détente des gaz de combustion sortant du moteur, par une

circulation naturelle des gaz d'échappement. En sortie, la conduite de l'invention est reliée au pot 16 par un tuyau 18.

Pour favoriser la circulation des gaz, il est avantageux que la chambre de détente soit, comme dans l'exemple de la figure 1, décentrée par rapport à la tubulure 8 ; dans l'exemple, cette chambre 10 est disposée sur un côté de la tubulure. Plus généralement, la circulation naturelle est facilitée par le fait que la chambre de détente ne présente pas une symétrie de révolution autour de l'axe de la tubulure 8, qui peut tre défini par l'entrée et la sortie de la tubulure ; ainsi, dans l'exemple de la figure 2 sont prévues deux chambres de détente, disposées de part et d'autre de l'axe de la tubulure. Ces deux chambres sont symétriques par rapport à l'axe de la tubulure ; l'ensemble ne présente pas de symétrie en rotation autour de l'axe de la tubulure.

La taille et la forme de la chambre de détente sont avantageusement choisies pour favoriser la détente des gaz. La section de la tubulure, au niveau de la chambre de détente est de préférence au moins 1,5 ou deux fois supérieure à la section de l'entrée ou de la sortie de la tubulure. Dans l'exemple de la figure, la tubulure et la chambre de détente présentent une section en forme de disque ; la figure montre les diamètres l de l'entrée et dz de la chambre de détente. Le rapport +2/+1 des diamètres est supérieur ou égal à ßg, pour assurer que le rapport des sections est supérieur ou égal à deux. Il est aussi avantageux que le rapport des sections soit inférieur ou égal à neuf ; de fait, au-delà de cette valeur, augmenter encore le volume de la chambre de détente ne favorise pas nécessairement la circulation des gaz, mais peut au contraire conduire à des masses stationnaires ; de telles masses stationnaires créent à nouveau un effet de bouchon et favorisent l'effet de piston du à l'échappement du moteur.

Dans le cas de sections circulaires, le rapport +2/+l des diamètres est inférieur ou égal à trois.

La longueur de la chambre de détente est aussi choisie pour favoriser la détente des gaz. Il est avantageux que la longueur de la chambre de détente soit supérieure ou égale à deux fois le diamètre de la chambre ou à deux fois la dimension transversale moyenne de la chambre. En dessous de cette valeur, il n'est pas certain que les gaz circulant dans la conduite se détendent en circulant ; ils pourraient simplement se produire une détente latérale d'une partie des gaz, sans pour autant diminuer l'effet de piston provoqué par le moteur à explosion. Il est aussi avantageux que la longueur de la chambre de détente soit inférieure ou égale à quatre fois le diamètre de la chambre ou à quatre fois la dimension transversale moyenne de la chambre. De fait au-delà de cette valeur, le volume de la chambre de détente peut encore conduire à des masses stationnaires.

La forme de la chambre est ovoïde dans l'exemple de la figure 1 ; cette forme sans angles abrupts favorise la circulation des gaz et limite la formation de turbulences dues à des ondes stationnaires.

Dans l'exemple de la figure, le conduit présente une forme cylindrique et la chambre de détente présente aussi une forme cylindrique ; la chambre et le conduit présentent une génératrice commune, de telle sorte que la chambre de détente est décentrée par rapport au conduit. Il est avantageux que l'ouverture entre l'entrée de la conduite et la chambre de détente, tout comme l'ouverture entre la sortie de la conduite et la chambre de détente, soit aussi importante que possible. De fait, la chambre de détente assure une détente des gaz par circulation des gaz ; cette détente par circulation répartit les pressions suivant des axes différents. Il est avantageux que l'ouverture entre l'entrée et la chambre de détente soit au moins égale à la section de l'entrée ; voire à deux fois la section de l'entrée.

Dans l'exemple de la figure 1, la chambre de détente présente aussi une deuxième sortie 20. Cette deuxième sortie débouche dans un tuyau 22, qui rejoint plus loin-à 15,20 ou 50 centimètres de la chambre de détente-le trajet des gaz issue de la sortie de la conduite. Cette distance répartit la pression de la déflagration sur le volume de la colonne de l'échappement principal sur un autre tronçon. Une telle sortie supplémentaire n'est pas indispensable à la circulation des gaz dans la chambre de détente ; elle a pour effet supplémentaire de répartir les gaz le long de l'échappement.

La figure 1 montre encore une variante de l'invention, à savoir des aspérités sur la surface intérieure de la chambre de détente. Ces aspérités peuvent présenter une dimension typique de quelques mm, en saillie vers l'intérieur de la chambre ; elles sont de préférence arrondies dans le sens de circulation pour décoller les gaz de la paroi. Une telle dimension est adaptée à favoriser la formation de couches d'air immobiles au voisinage des parois de la chambre de détente. Ceci diminue les turbulences provoquées par l'effet de sol au voisinage des parois et a aussi pour effet de repousser vers le centre de la chambre de détente les phénomènes sonores.

Dans l'exemple de la figure 1, l'appareil présente au moins une chambre de post-combustion, simple flux, qui permet la détente des gaz de combustion sortant du bloc moteur. Cette chambre de détente se situe sur la pipe d'échappement moulée dans la fonte, et sa forme optimisée décentrée par rapport à l'axe de la tubulure principale, permet une circulation naturelle d'air des gaz d'échappement, pour absorber la déflagration. La chambre de détente canalise et diminue ainsi les bruits dus aux contraintes mécaniques du choc de pression. Cette déflagration a l'espace immédiat pour se détendre et prendre le volume plus important qui lui est nécessaire

en sortie du bloc moteur du fait de la disponibilité d'espace où les pressions se régulent.

Une autre version, qui donne plus d'efficacité, est le positionnement d'au moins une section tubulaire adjacente, échappement secondaire simple qui prend origine dans la chambre de détente et rejoint la tubulure principale plus loin à environ 15,20 ou 50 centimètres de distance de la chambre de détente. Cette distance répartit la pression de la déflagration sur le volume de la colonne de l'échappement principal sur un autre tronçon suivant la configuration du moteur.

La figure 2 montre un autre mode de mise en oeuvre de l'invention. Dans l'exemple de la figure 2, la conduite 30 présente deux chambres de détente 32 et 34, de part et d'autre de l'axe 36 de la conduite. Comme indiqué plus haut, l'ensemble n'a pas de symétrie autour de l'axe 36, de sorte à favoriser la circulation latérale des gaz.

Chaque chambre présente une sortie 38,40, ou échappement secondaire. En aval de ces sorties sont prévus des canalisation ou tuyaux multiples 42,44. Les différents flux se rejoignent en différents points.

Ainsi, l'appareil présente une chambre de détente à double flux et chaque flux a un échappement secondaire à multiples sorties. En effet, la répartition de la pression résiduelle en divers niveaux de la colonne principale 46 permet d'atténuer fortement les bruits et répartit la pression des gaz sur une multitude de sections et de volumes de gaz de la tubulure principale qui absorbent une fraction de pression par section.

En réalité la chambre de détente crée une circulation complexe des gaz où alternent des dépressions et des pressions dans la ou les tubulures annexes, ce qui facilite l'écoulement général du flux des gaz en cassant les effets de la déflagration.

La figure 3 montre une vue schématique d'encore un mode de réalisation de l'invention. Dans l'exemple de la figure 3, le moteur utilise un pot catalytique : l'efficacité d'un tel pot dépend de la température des gaz et il est donc avantageux de le disposer aussi près que possible du moteur. La conduite de l'invention et la chambre de détente sont donc disposées en aval du pot. La figure montre donc, en vue de dessus, un moteur à explosion 50, avec les pipes d'échappement 52 qui relient les lumières d'échappement du moteur à un collecteur 54. En sortie du collecteur est prévu un pot catalytique 56. En sortie du pot, on reconnaît une conduite d'échappement 58 selon l'invention, avec sa chambre de détente 60. La conduite est similaire à celle de la figure 1, à ceci près qu'elle ne présente pas de sortie dans la chambre de détente ; on aurait aussi pu disposer en aval du pot une conduite similaire à celle de la figure 1 ou à celle de la figure 2, avec une ou des sorties secondaires et/ ou plusieurs chambres de détente.

On comprend de l'exemple de la figure 3 que la position de la conduite d'échappement de l'invention le long de la ligne d'échappement du moteur n'est pas

cruciale. La position de la figure 1 ou de la figure 2 est avantageuse, en ce qu'elle conduit à une diminution maximale des nuisances sonores : l'effet de piston est diminué, dès la sortie du moteur. Dans l'exemple de la figure 3, cet effet de piston peut provoquer des nuisances sonores lors de la traversée des pipes d'échappement, du collecteur et du pot ; la présence de la conduite d'échappement de l'invention permet toutefois de diminuer les nuisances sonores en aval du pot.

Dans tous les cas, l'invention permet aussi d'optimiser la combustion en favorisant la purge correcte de la chambre de combustion ; il en résulte une augmentation du couple du moteur.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples proposés. On peut prévoir plus d'une sortie dans la chambre de détente ; on peut aussi prévoir plus de deux chambres de détente, ou des dimensions ou formes différentes de celles proposées dans les exemples. On peut se passer des aspérités, ou encore n'en prévoir que sur une partie de la paroi interne de la ou des chambres de détente. Le moulage dans la fonte de la conduite n'est qu'un exemple d'une technique de fabrication et d'un matériau approprié ; on pourrait utiliser d'autres techniques ou d'autres matériaux tels que tube soudé ou feuillard d'inox soudé. Dans les exemples sont mentionnés des moteurs à plusieurs cylindres ; l'invention s'applique aussi bien aux moteurs monocylindres.

Procédé et appareils de mise en oeuvre de la chambre de détente en sortie de chambre de combustion ou en aval, pour les moteurs à combustion chimique ou à explosion, permettent de diminuer les bruits parasites et les contraintes mécaniques engendrées par les déflagrations.