La présente invention se rapporte à une canule d'extrémité de ligneThe present invention relates to a line end cannula
d'échappement d'un véhicule automobile terrestre. Les lignes d'échappement de véhicules automobiles génèrent deux types de bruits. exhaust system of a land motor vehicle. Motor vehicle exhaust systems generate two types of noise.
Le premier est un bruit harmonique propagé par le moteur. On parle généralement de "bruit de bouche". Le second est un bruit de jet, directement généré par la rupture d'impédance causée par la canule positionnée en bout de ligne d'échappement, ou par un décollement de l'écoulement qui devient alors turbulent. On parle ici de 10 "bruit de souffle" ou de "bruit de jet". Les turbulences créées par l'écoulement génèrent des bruits de moyennes et hautes fréquences, qui peuvent devenir importants à hauts régimes. L'équilibre entre le bruit de souffle et le bruit harmonique définit le typage sonore d'une ligne d'échappement donnée. 15 La présente invention vise à fournir une canule de ligne d'échappement dont la forme permet de contrôler cet équilibre entre les deux types de bruits. Ainsi, la présente invention se rapporte à une canule d'extrémité de ligne d'échappement d'un véhicule automobile terrestre, qui consiste en un tube 20 ayant une forme de révolution simple, c'est à dire avec un pourtour, notamment circulaire ou ovale, sans variation brusque. Elle est essentiellement caractérisée par le fait qu'elle est constituée, d'amont en aval quand on considère le sens d'écoulement des gaz d'échappement du véhicule au travers de celle-ci, d'un premier tronçon de section sensiblement 25 constante, un deuxième tronçon de section croissante, ainsi que d'un troisième tronçon de section sensiblement constante, avec un profil de forme sensiblement constante sur ces trois tronçons, c'est à dire sans modification de la forme générale de cette section. Grâce à cette forme particulière, on modifie le spectre du bruit de cet 30 élément de véhicule qu'est la canule, en particulier le bruit induit par les turbulences aérodynamiques causées par l'écoulement des gaz d'échappement. 2909125 2 On contrôle donc ainsi au mieux, au sein de la canule, la création des turbulences aérodynamiques, ainsi que les groupes d'harmoniques que l'on souhaite amplifier. Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de 5 l'invention : - vue en coupe selon un plan médian longitudinal, sa paroi affecte un profil qui s'inscrit dans une courbe ; - la partie centrale de cette courbe, qui correspond au deuxième tronçon de section croissante, comporte un point d'inflexion ; - cette canule a une section circulaire, et elle présente les caractéristiques suivantes : a) 1,0 < Rf/Ri 53,5 ; b) 0,2 < Xm/Xtot <0,8 ; c)-10 <Oi5+10 ; d)-10 <Of5+10 ; e) 5 < Om <+70 . où Rf est son rayon à son extrémité amont, Ri son rayon à son extrémité aval, Xm la distance de son extrémité amont au droit du point d'inflexion, Xtot sa longueur totale, Oi, Of et Om les angles que forme ladite courbe avec l'axe 20 longitudinal, respectivement au niveau des premier et troisième tronçon, ainsi que du point d'inflexion. L'invention se rapporte également à une ligne d'échappement de véhicule automobile terrestre équipée d'une canule d'extrémité selon l'une des caractéristiques ci-dessus. 25 Elle concerne également un véhicule automobile 11:errestre pourvu d'une ligne d'échappement selon la caractéristique précédente. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre. Elle sera faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : 30 - la figure 1 est un schéma très simplifié d'une ligne d'échappement de véhicule ; - les figures 2 et 3 sont des vues en coupe, selon un plan médian longitudinal, de deux formes de réalisation de la canule selon l'invertion ; - la figure 4 est une courbe représentant le profil de la paroi de la 35 canule, lorsqu'on considère le sens de déplacement des gaz d'échappement au travers de celle-ci. 15 2909125 3 En se reportant à la figure 1, un véhicule automobile terrestre non représenté est équipé d'un moteur thermique à combustion interne 1, qui génère des émissions sonores ainsi que des gaz d'échappement. Ces gaz sont recueillis par différents collecteurs 10 et acheminés vers 5 une ligne d'échappement, référencée 2. Sur cette ligne d'échappement sont présents des moyens 3 qui ont pour fonction de dépolluer les gaz, voire de filtrer les particules émises. La sortie aval de ces moyens, qui est située sur la partie droite de la figure se poursuit par un conduit 4, qui se prolonge par une canule 5 d'extrémité. 10 C'est elle qui fait l'objet de la présente invention. On a représenté aux figures 2 et 3, deux formes de réalisation possible de cette canule. Son axe longitudinal est référencé X-X' et le sens de déplacement/d'écoulement des gaz au sein de celle-ci est celui de la flèche f. The first is a harmonic noise propagated by the engine. We usually talk about "noise of mouth". The second is a jet noise, directly generated by the impedance break caused by the cannula positioned at the end of the exhaust line, or by a detachment of the flow which then becomes turbulent. We are talking about 10 "breath noise" or "jet noise". The turbulence created by the flow generates medium and high frequency noises, which can become significant at high speeds. The balance between breath noise and harmonic noise defines the sound typing of a given exhaust line. The present invention aims at providing an exhaust line cannula whose shape makes it possible to control this balance between the two types of noise. Thus, the present invention relates to an exhaust line end cannula of a terrestrial motor vehicle, which consists of a tube 20 having a simple shape of revolution, that is to say with a periphery, in particular circular or oval, without abrupt variation. It is essentially characterized by the fact that it is constituted, from upstream to downstream when considering the direction of flow of the vehicle exhaust gases through it, of a first substantially constant section section. , a second section of increasing section, and a third section of substantially constant section, with a profile of substantially constant shape on these three sections, that is to say without modification of the general shape of this section. Thanks to this particular shape, the noise spectrum of this vehicle element, which is the cannula, is modified, in particular the noise induced by the aerodynamic turbulence caused by the flow of the exhaust gases. 2909125 2 It thus best controls, within the cannula, the creation of aerodynamic turbulence, as well as groups of harmonics that it is desired to amplify. According to other advantageous and nonlimiting features of the invention: - sectional view along a longitudinal median plane, its wall affects a profile which is part of a curve; - The central part of this curve, which corresponds to the second section of increasing section, has a point of inflection; this cannula has a circular cross section and has the following characteristics: a) 1.0 <Rf / Ri 53.5; b) 0.2 <Xm / Xtot <0.8; c) -10 <O15 + 10; d) -10 <Of5 + 10; e) 5 <Om <+70. where Rf is its radius at its upstream end, Ri its radius at its downstream end, Xm the distance from its upstream end to the right of the inflection point, Xtot its total length, Oi, Of and Om the angles that form said curve with the longitudinal axis, respectively at the first and third sections, as well as the point of inflection. The invention also relates to a land vehicle exhaust line equipped with an end cannula according to one of the above characteristics. It also relates to a motor vehicle 11: errestre provided with an exhaust line according to the preceding characteristic. Other features and advantages of the present invention will appear on reading the detailed description which follows. It will be made with reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 is a very simplified diagram of a vehicle exhaust line; - Figures 2 and 3 are sectional views along a longitudinal median plane of two embodiments of the cannula according to the invertion; FIG. 4 is a curve showing the profile of the wall of the cannula when considering the direction of movement of the exhaust gas therethrough. Referring to FIG. 1, a land motor vehicle not shown is equipped with an internal combustion engine 1, which generates noise emissions as well as exhaust gases. These gases are collected by different manifolds 10 and conveyed to an exhaust line, referenced 2. On this exhaust line are present means 3 which have the function of cleaning up the gas, or even filtering the emitted particles. The downstream outlet of these means, which is situated on the right part of the figure, continues along a duct 4, which is extended by an end cannula 5. This is the subject of the present invention. FIGS. 2 and 3 show two possible embodiments of this cannula. Its longitudinal axis is referenced X-X 'and the direction of movement / flow of the gases within it is that of the arrow f.
Il s'agit d'une canule qui consiste en un tube ayant une forme de révolution simple, c'est à dire exempte de lobes périphériques et/ou autres circonvolutions. Conformément à la présente invention, elle est constituée, d'amont en aval quand on considère le sens d'écoulement des gaz d'échappement du véhicule au travers de celle-ci, d'un premier tronçon 50 de section sensiblement constante, un deuxième tronçon de section croissante 51, ainsi que d'un troisième tronçon 52 de section sensiblement constante, ceci sans modification de la forme générale de cette section. Sur la figure 4 qui est une courbe représentant le profil de la paroi de la canule, lorsqu'on considère le sens de déplacement des gaz d'échappement au travers de celle-ci, on constate que la partie centrale de cette courbe, qui correspond au deuxième tronçon 51 de section croissante, comporte un point d'inflexion PI. La canule de la figure 2 présente une faible pente au point d'inflexion et un petit diamètre de sortie, comparativement à la canule de la figure 3, qui présente une plus forte pente au point d'inflexion et un plus grand diamètre de sortie. Ces deux canules ont été testées sur un même véhicule positionné sur un banc d'essai à rouleaux, à l'air libre. On se situe donc dans une situation de roulage comparable à celle d'une route "standard", sans les contributions aérodynamiques, ni le bruit de roulement arrière. Cela a donc permis une observation fine des niveaux associés à 2909125 4 l'émission acoustique de l'échappement, ainsi qu'à la discrimination de chaque solution. On a enregistré les spectres de bruits émis par une ligne d'échappement comportant une canule "classique" (c'est à dire formée d'un tube de 5 section constante", ainsi que ceux des canules des figures précitées. Ceci a été réalisé à 6000 tours/minute, en pleine charge, conditions les plus critiques pour le bruit d'échappement. Ainsi, on a observé des différences marquées selon le domaine de fréquences considéré. Ceci montre l'influence de la forme de la canule sur le bruit. It is a cannula which consists of a tube having a simple form of revolution, ie free of peripheral lobes and / or other convolutions. According to the present invention, it consists, from upstream to downstream when considering the direction of flow of the vehicle exhaust gas through it, of a first section 50 of substantially constant section, a second section of increasing section 51, and a third section 52 of substantially constant section, this without modification of the general shape of this section. In FIG. 4, which is a curve representing the profile of the wall of the canula, when considering the direction of movement of the exhaust gases therethrough, it can be seen that the central portion of this curve, which corresponds to at the second section 51 of increasing section, has a point of inflection PI. The cannula of Figure 2 has a small slope at the point of inflection and a small exit diameter, compared to the cannula of Figure 3, which has a steeper slope at the inflection point and a larger exit diameter. These two cannulas were tested on the same vehicle positioned on a test bench with rollers, in the open air. So we are in a rolling situation comparable to that of a "standard" road, without aerodynamic contributions, nor the rear rolling noise. This therefore allowed a fine observation of the levels associated with the acoustic emission of the exhaust, as well as the discrimination of each solution. The noise spectra emitted by an exhaust line comprising a "conventional" cannula (ie formed of a tube of constant section) and those of the cannulas of the aforementioned figures were recorded. at 6000 rpm, at full load, the most critical conditions for the exhaust noise, so there were marked differences in the frequency range considered, which shows the influence of the shape of the cannula on the noise. .
10 On observe notamment une réduction du niveau de bruit entre 1500 et 2500 Hz pour les canules des figures 2 et 3, par rapport à la canule "classique". De plus, les niveaux de bruit dans la bande de fréquence 2500-10000 Hz varient fortement. Le niveau de bruit de la canule de la figure 3 augmente fortement 15 dans la zone affectée par le bruit de turbulence, alors que le diamètre de sortie de la canule devrait diminuer fortement la vitesse d'écoulement des gaz, et consécutivement, le niveau du bruit émis. D'autre part, pour une augmentation de diamètre plus faible, la canule de la figure 2 génère nettement moins de bruit dans cette bande. Ce qui 20 différencie essentiellement les deux canules est l'angle au point d'inflexion PI. Le présent demandeur estime que l'on peut attribuer le niveau de bruit à ce paramètre. Plus cet angle est faible (sans qu'il soit nul, bien entendu), moins on génère de bruit turbulent. Ceci, ajouté à la réduction de bruit constatée dans la bande 25 1500-2500 Hz, permet de conclure que les caractéristiques de l'invention présentées en début de demande permettent de contrôler l'équilibre sonore de la ligne d'échappement. Ainsi, un bon équilibre est trouvé en utilisant les paramètres suivants, visibles à la figure 4 : 30 a) 1,0 < Rf/Ri 53,5 ; b) 0,2 < Xm/Xtot <0,8 ; c) -10 < Oi <+10 ; d) -10 < Of +10 ; e) 5 < 19m+70 . 35 où Ri est son rayon à son extrémité amont, Rf son rayon à son extrémité aval, Xm la distance de son extrémité amont au droit du point d'inflexion, 2909125 5 Xtot sa longueur totale, Oi, Of et Om les angles que forme ladite courbe avec l'axe longitudinal, respectivement au niveau des premier et troisième tronçon, ainsi que du point d'inflexion. Il est à noter que Xtot et Ri sont dépendants du véhicule étudié. Ainsi les canules des figures 2 et 3 présentent les caractéristiques suivantes : Pour la canule de la figure 2 : - Rf/Ri = 1,97 ; - Xm/Xtot = 0,5 ; - Oi==0 ; -Of=0 -Om=21 . Pour la canule de la figure 3 : - Rf/Ri = 2,83 ; - Xm/Xtot = 0,55 ; Oi==0 ; - Of==0 - Om = 42 . Dans ces deux cas, Ri = 48 mm et Xtot = 136 mm. La canule selon l'invention a par ailleurs une esthétique particulière qui donne l'impression que l'ensemble de la ligne d'échappement présente un grand diamètre, alors que le diamètre réel est bien plus faible. Ce critère esthétique n'est pas sans importance puisque l'on constate qu'actuellement, des propriétaires de véhicules positionnent des "surcanules" de grand diamètre sur la ligne 25 d'échappement, dont la fonction est purement esthétique. 5 10 15 20In particular, there is a reduction in the noise level between 1500 and 2500 Hz for the cannulas of FIGS. 2 and 3, with respect to the "conventional" cannula. In addition, the noise levels in the 2500-10000 Hz frequency band vary greatly. The noise level of the cannula of FIG. 3 increases sharply in the area affected by the turbulence noise, whereas the exit diameter of the cannula is expected to greatly reduce the flow velocity of the gases, and consequently the level of the noise emitted. On the other hand, for a smaller diameter increase, the cannula of Figure 2 generates significantly less noise in this band. What essentially differentiates the two cannulas is the angle at the point of inflection PI. The present applicant considers that the noise level can be attributed to this parameter. The lower this angle (without being zero, of course), the less turbulent noise is generated. This, added to the noise reduction observed in the 1500-2500 Hz band, makes it possible to conclude that the characteristics of the invention presented at the beginning of the application make it possible to control the sound balance of the exhaust line. Thus, a good equilibrium is found using the following parameters, visible in Figure 4: a) 1.0 <Rf / Ri 53.5; b) 0.2 <Xm / Xtot <0.8; c) -10 <Oi <+10; d) -10 <Of +10; e) 5 <19m + 70. Where Ri is its radius at its upstream end, Rf is its radius at its downstream end, Xm the distance from its upstream end to the right of the inflection point, 2909125 5 Xtot its total length, Oi, Of and Om the angles that form said curve with the longitudinal axis, respectively at the first and third section, and the point of inflection. It should be noted that Xtot and Ri are dependent on the studied vehicle. Thus the cannulas of Figures 2 and 3 have the following characteristics: For the cannula of Figure 2: - Rf / Ri = 1.97; Xm / Xtot = 0.5; - Oi == 0; -Of = 0 -Om = 21. For the cannula of FIG. 3: Rf / Ri = 2.83; Xm / Xtot = 0.55; Oi == 0; - Of == 0 - Om = 42. In these two cases, Ri = 48 mm and Xtot = 136 mm. The cannula according to the invention also has a particular aesthetic that gives the impression that the entire exhaust line has a large diameter, while the actual diameter is much smaller. This aesthetic criterion is not unimportant since it is found that currently, vehicle owners position "overscan" large diameter on the exhaust line, whose function is purely aesthetic. 5 10 15 20