FR2695430A1

FR2695430A1 - Exhaust system end piece for internal combustion engine - has inner and outer tubes carrying sound absorbing material in chamber formed between them

Info

Publication number: FR2695430A1
Application number: FR9210928A
Authority: FR
Inventors: Deville Paul
Original assignee: Devil SA
Current assignee: Devil SA
Priority date: 1992-09-08
Filing date: 1992-09-08
Publication date: 1994-03-11
Anticipated expiration: 2012-09-08
Also published as: FR2695430B1

Abstract

The end piece for the exhaust system is formed in a cylindrical body (4) and carries an inlet opening (1), which can be fitted to the upstream exhaust system, and an outlet (2), which is open to the atmosphere to enable the outlet of the exhaust gas. An internal tube (3) is fitted to ensure the passage of the gas from the inlet (1) to the outlet (2). The chamber (5), formed between the inner tube (3) and the outer body (4), is filled with a noise absorbing material.The two tubes (3,4) are both smooth and non perforated and towards the outlet end of the body, the inner tube and the outer body are linked together by a supporting link wall (6), which is perforated. USE/ADVANTAGE - It allows an increase in the volume of the exhaust outlet, without any increase in noise. It reduces the higher frequency sounds and suppresses metallic noise.

Description

SORTIE D'ECHAPPEMENT A DISPOSITIF DE POST-ABSORPTION
La présente invention concerne les sorties d'échappement destinées à former la zone d'extrémité d'une ligne d'échappement de moteurs à combustion interne.EXHAUST OUTLET WITH POST-ABSORPTION DEVICE
The present invention relates to exhaust outlets intended to form the end zone of an exhaust line of internal combustion engines.

Les sorties d'échappement sont généralement destinées à être raccordées en sortie d'une canalisation de conduction de gaz d'échappement, par exemple la sortie d'un silencieux, et elles comprennent un orifice d'entrée muni de moyens de raccordement à ladite canalisation de conduction de gaz d'échappement, et un orifice de sortie ouvert à l'air libre pour la sortie des gaz. Des moyens de conduction des gaz assurent le passage des gaz depuis l'orifice d'entrée jusqu'à orifice de sortie. The exhaust outlets are generally intended to be connected at the outlet of an exhaust gas conduction pipe, for example the outlet of a silencer, and they comprise an inlet orifice provided with means for connection to said pipe. of exhaust gas conduction, and an outlet open to the open air for the outlet of gases. Gas conduction means ensure the passage of gases from the inlet orifice to the outlet orifice.

Dans leur forme la plus dépouillée, les sorties d'échappement sont formées d'un simple tube. In their most stripped form, the exhaust outlets are formed of a simple tube.

On connait également des sorties d'échappement comprenant un tube intérieur de conduction des gaz assurant le passage des gaz d'échappement entre l'orifice d'entrée et l'orifice de sortie, et une enveloppe extérieure entourant le tube intérieur et ménageant un compartiment entre le tube intérieur et l'enveloppe extérieure. There are also known exhaust outlets comprising an inner tube for conduction of gases ensuring the passage of exhaust gases between the inlet port and the outlet port, and an outer envelope surrounding the inner tube and providing a compartment. between the inner tube and the outer casing.

On a toujours cherché à réduire le bruit produit par l'échappe- ment d'un moteur à combustion interne, notamment en disposant un ou plusieurs silencieux dans la ligne d'échappement. We have always sought to reduce the noise produced by the exhaust of an internal combustion engine, in particular by having one or more silencers in the exhaust line.

Le bruit d'un système d'échappement peut être aisément mesuré, pour divers régimes du moteur à combustion interne, et pour des régimes continus aussi bien que pour des régimes transitoires. Des essais normalisés ont été définis pour l'homologation d'échappements de véhicules équipant les moteurs à combustion interne. The noise of an exhaust system can be easily measured, for various speeds of the internal combustion engine, and for continuous speeds as well as for transient speeds. Standard tests have been defined for the approval of exhausts of vehicles fitted to internal combustion engines.

On doit notamment distinguer d'une part le bruit d'échappement produit en régime continu du moteur, le moteur étant alors à vide, à régime stabilisé, et d'autre part le bruit de ravalement. Le bruit de ravalement correspond à ltélévation très brève du niveau sonore d'un échappement lorsque l'on relâche brutalement l'accélérateur. Il s'agit d'un pic de bruit dans les fréquences relativement basses, de l'ordre de 100 hertz, qui suit le bruit continu produit par l'échappement lorsque le moteur est en régimecontinu, et qui précède la diminution ultérieure de bruit faisant suite à la diminution de régime du moteur. La mesure du bruit de ravalement fait partie des essais normalisés d'homologation des échappements. One must in particular distinguish on the one hand the exhaust noise produced in continuous engine speed, the engine then being idle, at steady speed, and on the other hand the noise of restoration. Facing noise corresponds to the very brief rise in noise level of an exhaust when the accelerator is suddenly released. It is a noise peak in relatively low frequencies, of the order of 100 hertz, which follows the continuous noise produced by the exhaust when the engine is in continuous mode, and which precedes the subsequent reduction in noise making following the reduction in engine speed. The measurement of the face noise is part of the standard tests for homologation of exhausts.

Parallèlement, on a constaté qu'une réduction de bruit d'échappement entraine assez souvent une réduction de la puissance que peut délivrer le moteur à combustion interne auquel est raccordé l'échappement. Ainsi, pour un meme régime moteur, un premier échappement connecté au moteur et produisant un bruit relativement faible conduira généralement à une diminution de puissance moteur par rapport à un échappement procurant un bruit plus élevé. At the same time, it has been observed that a reduction in exhaust noise quite often leads to a reduction in the power which the internal combustion engine can deliver to which the exhaust is connected. Thus, for the same engine speed, a first exhaust connected to the engine and producing a relatively low noise will generally lead to a reduction in engine power compared to an exhaust providing a higher noise.

Le problème proposé par la présente invention est de concevoir une nouvelle structure de sortie d'échappement permettant, sans augmentation sensible du volume de ladite sortie d'échappement, de réduire sensiblement le bruit de ravalement. The problem proposed by the present invention is to design a new exhaust outlet structure making it possible, without appreciable increase in the volume of said exhaust outlet, to substantially reduce the noise of the restoration.

Un autre objet de la présente invention est d'obtenir un dispositif d'échappement à haute fréquence, présentant une meilleure qualité de son, en supprimant les bruits métalliques. Another object of the present invention is to obtain a high frequency exhaust device, presenting a better quality of sound, by suppressing metallic noises.

Un autre objet de l'invention est de réaliser ces améliorations sans perturber le fonctionnement du moteur à combustion interne, en diminuant les pertes de charge des gaz lors de leur traversée de la sortie d'échappement. Another object of the invention is to achieve these improvements without disturbing the operation of the internal combustion engine, by reducing the pressure losses of the gases when they pass through the exhaust outlet.

Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, la sortie d'échappement selon l'invention comprend un orifice d'entrée et des moyens de raccordement amont, un orifice de sortie ouvert à l'air libre pour la sortie des gaz d'échappement, un tube intérieur de conduction des gaz d'échappement assurant le passage des gaz d'échappement entre orifice d'entrée et l'orifice de sortie, et une enveloppe extérieure entourant le tube intérieur et ménageant un compartiment entre le tube intérieur et ltenveloppe extérieure ; selon l'invention - le tube intérieur est un tube lisse, non perforé, - l'enveloppe extérieure est lisse, non perforée, - dans la zone de l'orifice de sortie, le tube intérieur et l'enveloppe extérieure sont reliés par une paroi aval de liaison perforée, - le compartiment entre le tube intérieur et l'enveloppe extérieure contient un matériau d'absorption de bruit. To achieve these and other objects, the exhaust outlet according to the invention comprises an inlet orifice and upstream connection means, an outlet orifice open to the open air for the outlet of the exhaust gases. , an inner tube for the conduction of exhaust gases ensuring the passage of exhaust gases between the inlet port and the outlet port, and an outer casing surrounding the inner tube and providing a compartment between the inner tube and the outer casing ; according to the invention - the inner tube is a smooth, unperforated tube, - the outer casing is smooth, unperforated, - in the region of the outlet orifice, the inner tube and the outer casing are connected by a downstream perforated connection wall, - the compartment between the inner tube and the outer envelope contains a noise absorption material.

De préférence, l'orifice de sortie est formé par le bord extrême aval de l'enveloppe extérieure, le bord extrême aval du tube intérieur étant en retrait vers l'amont de l'orifice de sortie. La paroi aval de liaison perforée est généralement conique, s'envasant vers 1 'aval. Preferably, the outlet orifice is formed by the extreme downstream edge of the outer casing, the extreme downstream edge of the inner tube being set back upstream from the outlet orifice. The downstream perforated connecting wall is generally conical, silting downstream.

D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles - la figure 1 est une vue de côté en coupe longitudinale d'une structure de sortie d'échappement selon la présente invention - la figure 2 est une vue en bout de la structure d'échappement de la figure 1, montrant la zone d'orifice de sortie ; et - la figure 3 est une vue de côté en coupe longitudinale d'une structure d'échappement comportant un silencieux associé à une sortie d'échappement selon la présente invention. Other objects, characteristics and advantages of the present invention will emerge from the following description of particular embodiments, given in relation to the appended figures, among which - FIG. 1 is a side view in longitudinal section of a structure of exhaust outlet according to the present invention - Figure 2 is an end view of the exhaust structure of Figure 1, showing the outlet port area; and - Figure 3 is a side view in longitudinal section of an exhaust structure comprising a silencer associated with an exhaust outlet according to the present invention.

Comme le représente la figure 1, la sortie d'échappement selon l'invention comprend un orifice d'entrée 1, un orifice de sortie 2 ouvert à l'air libre, un tube intérieur 3 de conduction des gaz, et une enveloppe extérieure 4. As shown in FIG. 1, the exhaust outlet according to the invention comprises an inlet orifice 1, an outlet orifice 2 open to the open air, an inner tube 3 for gas conduction, and an outer casing 4 .

Le tube intérieur 3 est un tube lisse, c'est à dire non perforé. L'absence de perforation facilite l'écoulement des gaz d'échappement et provoque moins de turbulences et de pertes de charge, contrairement aux structures de sortie d'échappement munies d'un tube perforé. Le tube intérieur 3 présente avantageusement un diamètre relativement important, par exemple de 50 à 55 millimètres selon les modèles, pour favoriser l'écoulement des gaz. The inner tube 3 is a smooth tube, that is to say an unperforated tube. The absence of perforation facilitates the flow of exhaust gases and causes less turbulence and pressure losses, unlike exhaust outlet structures equipped with a perforated tube. The inner tube 3 advantageously has a relatively large diameter, for example from 50 to 55 millimeters depending on the model, to promote the flow of gases.

Le tube intérieur 3 est entouré de l'enveloppe extérieure 4, un compartiment 5 étant ménagé entre le tube intérieur 3 et l'enveloppe extérieure 4. Ce compartiment 5 contient un matériau d'absorption de bruit, par exemple à base de fibres minérales, tel que les matériaux couramment utilisés dans les structures de silencieux pour échappements. The inner tube 3 is surrounded by the outer envelope 4, a compartment 5 being formed between the inner tube 3 and the outer envelope 4. This compartment 5 contains a noise absorption material, for example based on mineral fibers, such as the materials commonly used in exhaust muffler structures.

Dans la zone de l'orifice de sortie 2, le tube intérieur 3 et l'enveloppe extérieure 4 sont reliés par une paroi aval de liaison 6. In the area of the outlet orifice 2, the inner tube 3 and the outer casing 4 are connected by a downstream connecting wall 6.

Cette paroi aval de liaison 6 est perforée, selon des perforations telles que le trou 7, de préférence régulièrement réparties sur toute sa surface comme le représente la figure 2.This downstream connecting wall 6 is perforated, according to perforations such as the hole 7, preferably regularly distributed over its entire surface as shown in FIG. 2.

Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, l'orifice de sortie 2 est formé par le bord extrême aval 8 de l'enveloppe extérieure 4, et le bord extrême aval 9 du tube intérieur 3 est en retrait de l'orifice de sortie 2 vers l'amont par rapport au sens d'écoulement 10 des gaz d'échappement. In the embodiment shown in FIG. 1, the outlet orifice 2 is formed by the extreme downstream edge 8 of the outer casing 4, and the extreme downstream edge 9 of the inner tube 3 is set back from the orifice of outlet 2 upstream with respect to the direction of flow 10 of the exhaust gases.

La paroi aval de liaison 6 perforée est généralement conique, s'évasant vers l'aval. Elle forme généralement un cône d'angle au sommet compris entre 90 degrés et 160 degrés environ. The perforated downstream connecting wall 6 is generally conical, widening downstream. It generally forms a cone with an angle at the top between 90 degrees and 160 degrees approximately.

Selon une construction avantageuse telle que représentée, le bord extrême aval 8 de l'enveloppe extérieure 4 est replié vers l'intérieur pour former un bourrelet enveloppant le bord extrême aval 11 de la paroi aval de liaison 6. Le bord extrême amont 12 de la paroi aval de liaison 6 est solidarisé au bord extrême aval 9 du tube intérieur 3, par exemple par soudure annulaire. According to an advantageous construction as shown, the downstream end edge 8 of the outer casing 4 is folded inwards to form a bead enveloping the downstream end edge 11 of the downstream connecting wall 6. The upstream end edge 12 of the downstream connecting wall 6 is secured to the extreme downstream edge 9 of the inner tube 3, for example by annular welding.

Bien qu'une telle structure de sortie d'échappement comportant une zone d'orifice de sortie ainsi décrite puisse être utilisée avec une zone d'orifice d'entrée 1 de forme différente, on a représenté un mode de réalisation dans lequel l'orifice d'entrée a une structure particulière avantageuse : dans ce cas, l'orifice d'entrée est formé par le bord extrême amont 13 de l'enveloppe extérieure 4, le bord extrême amont 14 du tube intérieur 3 étant en retrait de l'orifice d'entrée 1 vers l'aval dans le sens 10 d'écoulement des gaz d'échappement. Although such an exhaust outlet structure comprising an outlet orifice area thus described can be used with an inlet orifice area 1 of a different shape, an embodiment has been shown in which the orifice inlet has a particular advantageous structure: in this case, the inlet orifice is formed by the upstream end edge 13 of the outer casing 4, the upstream end edge 14 of the inner tube 3 being set back from the orifice inlet 1 downstream in the direction of flow of the exhaust gases.

Une paroi amont de liaison 15, généralement conique et se rétrécissant vers l'aval, relie l'enveloppe extérieure 4 au bord amont 14 du tube intérieur 3. La paroi amont de liaison 15 forme généralement un cône d'angle au sommet compris entre 60 degrés et 150 degrés. Elle est solidarisée à la fois au tube intérieur 3 et à l'enveloppe extérieure 4, par exemple par soudures annulaires. An upstream connecting wall 15, generally conical and narrowing downstream, connects the outer casing 4 to the upstream edge 14 of the inner tube 3. The upstream connecting wall 15 generally forms a cone with an angle at the apex between 60 degrees and 150 degrees. It is secured both to the inner tube 3 and to the outer casing 4, for example by annular welds.

Le tube intérieur 3 peut prendre différentes formes et différentes sections. Par exemple, sans sortir du cadre de l'invention, on peut utiliser un tube intérieur 3 cylindrique à section circulaire, ou cylindrique à section ovale ou oblongue. On peut également prévoir un tube intérieur 3 conique. The inner tube 3 can take different shapes and different sections. For example, without departing from the scope of the invention, one can use a cylindrical inner tube 3 with circular section, or cylindrical with oval or oblong section. One can also provide an inner tube 3 conical.

La structure de sortie d'échappement ainsi représentée peut avantageusement être raccordée directement en sortie d'un silencieux d'échappement. Par exemple, on a représenté sur la figure 3 une telle structure de sortie d'échappement 16 selon l'invention, dont la zone d'orifice d'entrée 1 se raccorde directement en sortie d'un silencieux 17. Le silencieux 17 peut être de tout type connu. The exhaust outlet structure thus shown can advantageously be connected directly at the outlet of an exhaust silencer. For example, FIG. 3 shows such an exhaust outlet structure 16 according to the invention, the inlet orifice area 1 of which is connected directly at the outlet of a silencer 17. The silencer 17 can be of any known type.

En alternative, on peut concevoir dtincorporer la sortie d'échappement à un silencieux d'échappement dont elle forme alors un compartiment aval de sortie. As an alternative, it is conceivable to incorporate the exhaust outlet into an exhaust silencer, of which it then forms a downstream outlet compartment.

Dans tous les cas, la sortie d'échappement est placée en aval du silencieux dans le sens d'écoulement des gaz d'échappement, et elle constitue une structure de post-absorption qui réduit sensiblement les bruits métalliques et les bruits de ravalement. In all cases, the exhaust outlet is placed downstream of the silencer in the direction of flow of the exhaust gases, and it constitutes a post-absorption structure which significantly reduces the metallic noises and the noises of swallowing.

On remarquera que la structure de sortie d'échappement telle que représentée sur la figure produit un léger effet Venturi, par un rétrécissement dans la zone d'orifice d'entrée 1 et un élargissement dans la zone d'orifice de sortie 2. It will be noted that the exhaust outlet structure as shown in the figure produces a slight Venturi effect, by a narrowing in the area of inlet port 1 and a widening in the area of outlet port 2.

La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après. The present invention is not limited to the embodiments which have been explicitly described, but it includes the various variants and generalizations thereof contained in the field of claims below.

Claims

1 - Exhaust outlet intended to form the end zone of an exhaust line of an internal combustion engine, comprising an inlet orifice (1) and upstream connection means, an outlet orifice (2) open to the open air for the exhaust gas outlet, an internal gas conduction tube (3) ensuring the passage of the exhaust gases between the inlet port (1) and the outlet port ( 2), and an outer casing (4) surrounding the inner tube (3) and providing a compartment (5) between the inner tube (3) and the outer casing (4), characterized in that - the inner tube (3 ) is a smooth, unperforated tube, - the outer casing (4) is smooth, unperforated, - in the area of the outlet orifice (2), the inner tube (3) and the outer casing (4 ) are connected by a perforated downstream connecting wall (6), - the compartment (5) between the inner tube (3) and the outer casing (4) contains an absorbent material noise ion.

2 - Exhaust outlet according to claim 1, characterized in that - the outlet orifice is formed by the extreme downstream edge (8) of the outer casing (4), - the extreme downstream edge (9) of the tube inside (3) is set back from the outlet orifice (2) upstream, - the perforated downstream connection wall (6) is generally conical flaring downstream.

3 - Exhaust outlet according to claim 2, characterized in that the downstream connecting wall (6) generally forms a cone of angle at the apex comprised between 90 degrees and 160 degrees approximately.

4 - Exhaust outlet according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the downstream connecting wall (6) has perforations (7) distributed over its entire surface.

5 - Exhaust outlet according to one of claims 2 or 3, characterized in that the downstream end edge (8) of the outer casing (4) is folded inwards to wrap the downstream end edge (11) of the downstream connecting wall (6), the upstream end edge (12) of the downstream connecting wall (6) being secured to the downstream end edge (9) of the inner tube (3).

6 - Exhaust outlet according to any one of claims 1 to 5, characterized in that - the inlet orifice (1) is formed by the extreme upstream edge (13) of the outer casing (4), - the upstream end edge (14) of the inner tube (3) is set back from the inlet orifice (1) downstream, - an upstream connection wall (15), generally conical, narrowing downstream , connects the outer envelope (4) to the upstream edge (14) of the inner tube (3).

7 - Exhaust outlet according to claim 6, characterized in that the upstream connecting wall (15) generally forms a cone of angle at the apex between 60 degrees and 150 degrees.

8 - Exhaust outlet according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it is connected directly at the outlet of an exhaust silencer (17).

9 - exhaust outlet according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it is incorporated in an exhaust silencer which it forms a downstream outlet compartment.