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Bruit
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Physical
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0,7 V
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2 M
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500 Hz
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0,2 L
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0,6 L
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3 d
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2163938 cl
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8 s
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9 d
(1)
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Gene Or Protein
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Etre
(5)
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DANS
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Molecule
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DES
(3)
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Generic
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metal
(1)
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2517749A1
Family ID 1934540
Probable Assignee Volzh Ob Proizv
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title FILTRE A AIR POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION CONCERNE LES FILTRES A AIR D'UN MOTEUR A COMBUSTION
INTERNE.
LE FILTRE A AIR DU MOTEUR A COMBUSTION INTERNE COMPORTE UN CORPS 1 SUR
LEQUEL EST MONTEE UNE TUBULURE DE PRISE D'AIR 6 S'ELARGISSANT DE LA
TRANCHE D'ADMISSION, PERCEE D'ORIFICES RADIAUX 9 ET 10 ET MUNIE D'UNE
CHAMBRE DE RESONANCE 11, QUI ENTOURE LADITE TUBULURE. SELON
L'INVENTION, LES ORIFICES 9 ET 10 SONT DISPOSES SOUS FORME DE DEUX
RANGEES 7 ET 8, DONT L'UNE EST DISPOSEE A LA DISTANCE 0,1 A 0,2 L DE
LA DEUXIEME QUI SE TROUVE A LA DISTANCE 0,4 A 0,6 L DE LA TRANCHE DE
LA TUBULURE D'AIR 6, LES SURFACES DES ORIFICES 9, 10 DE CHAQUE RANGEE
7, 8 ETANT EGALES A 0,02 A 0,1 S ET LE VOLUME DE LA CHAMBRE DE
RESONANCE 11 ETANT EGAL A 0,25 A 0,7 V, OU:
L EST LA LONGUEUR DE LA TUBULURE DE PRISE D'AIR 6;
S EST LA SURFACE DE LA SECTION DE LA TUBULURE DE PRISE D'AIR 6 AUX
ENDROITS DE LA REALISATION DES ORIFICES 9 ET 10;
V EST LE VOLUME DE LA TUBULURE DE PRISE D'AIR 6.
L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT DANS LE DOMAINE DES MOTEURS A
COMBUSTION INTERNE.
An air cleaner intake tube 6 which diverges in the direction from its
open end is provided with radial holes 9 and 10 and a resonance
chamber 11. The radial holes 9 and 10 are arranged in two rows 7 and 8
one of which is spaced a distance (0.1-0.2)L from the open end of the
air intake tube 6, the other being disposed at a distance of
(0.4-0.6)L from the open end thereof. The flow area of the holes 9 and
10 of each of the rows 7 and 8 amounts to (0.02-0.1)S, while the
volume of the resonance chamber 11 is (O.25-0.7)V, where L is the
length of the air intake tube 6; S is the cross-sectional area of the
air intake tube 6 at locations of the radial holes 9 and 10; and V is
the volume of the air intake tube 6.
Description
_________________________________________________________________
L'invention concerne la construction des moteurs et a notamment pour
objet des filtres a air pour des moteurs a combustion interne.
L'invention peut trouver une application, de preference, dans des
systemes d'epuration d'air alimentant en air tous les moteurs a
combustion interne des moyens de transport tels que: vehicules
automobiles navires, locomotives ou analogues ainsi que dans des
moteurs d'installations fixes, par exemple des generatrices, des
compresseurs ou analogues aussi bien que dans les cas o on a besoin de
reduire le bruit emis dans le milieu environnant. A l'heure actuelle,
pratiquement, tous les moteursd' automobile sont munis de dispositifs
qui diminuent le bruit produit par les gaz d'echappement Dans le cas
ideal, ces dispositifs doivent assurer, simultanement, un rayonnement
acoustique minimal et les conditions auxquelles doivent satisfaire le
remplissage et la repartition quantitative et qualitative de la charge
entre les cylindres.
L'une des methodes connues consiste a apporter, sur les elements du
corps du filtre a air du moteur a combustion interne, le plus souvent
sur le couvercle, un revetement poreux insonorisant, sous forme d'une
couche d'un materiau poreux absorbeur acoustique, par exemple, un
feutre, une ouate ou un materiau en matiere plastique.
Toutefois, les qualites de l'insonorisation de ce revetement sont,
selon les resultats des essais, mediocres car avec ce revetement on ne
baisse le niveau de bruit que de 1 a 3 d B (cf, par exemple, le livre
de V N. Loukanin "Reduction du bruit d'un vehicule automobile"
M., Machinostroenie, 1981, pages 81 a 82).
Des resultats notablement meilleurs peuvent etre obtenus a l'aide
d'une chambre de resonnance utilisee comme dispositif absorbeur
acoustique En regle generale, on reunit, dans un systeme d'admission
les resonateurs avec des filtres a air (cf, par exemple, le livre de
V.N Loukanin "Reduction du bruit d'un vehicule automobile", M.,
Machinostroenie, 1981, fig 34, page 83) Comme il ressort des essais,
des resultats particulierement bons sont obtenus dans le cas o la
frequence de resonance coincide avec la frequence des
oscillationspropres de la tubulure d'admission La forme de la chambre
de resonance est assez compliquee alors que le volume de la chambre
est notable.
L'inconvenient d'un filtre a air connu reside en ce que la chambre de
resonance est reliee non a la tubu- lure de prise d'air qui transporte
la charge d'air vers la chambre du filtre a air et qui est un emetteur
immediat du son a l'espace environnant (dans la conception decrite, la
tubulure est executee sous forme d'une fente circulaire) et en ce
qu'on effectue de cette maniere 1 'amortissement des oscillations non
pas de l'element terminal du systeme d'admission qui emet directement
le son mais de l'element intermediaire, dont le spectre et le niveau
sont, ensuite, transformes tant par la chambre du filtre a air que par
la tubulure d'admission d'air emettrice de son.
On connait un filtre a air comprenant une tubulure lisse relativement
longue (cf, par exemple, le certificat d'auteur sovietique No 392264,
cl FO 2 M 35/12) Toutefois, cette conception du filtre a air aboutit a
la formation de resonances nombreuses propres et donc a
l'accroissement considerable du rayonnement acoustique a ces
frequences de resonance.
On connait un filtre a air avec une chambre de resonance, liee
immediatement a la tubulure de prise d'air.
Dans ce cas, la chambre de resonance est mise en communication avec la
tubulure de prise d'air, d'une part, a l'aide des orifices et, d'autre
part, au moyen d'un espacement circulaire entre le-tube exterieur et
interieur (cf, par exemple, le brevet de la France NL 2163938 cl RO 2
M 35/00).
Cependant, dans ce cas, la resonance de la colonne d'air engendree
dans la tubulure de prise d'air ne peut etre attenuee de maniere
efficace car en premier lieu, les orifices sont lies a la tubulure de
prise d'air dans la zone des pressions minimales et, en deuxieme lieu,
pour ameliorer l'efficacite du fonctionnement du resonateur comme un
dispositif inosonorisantleur disposition mutuelle avec la tubulure de
prise d'air doit etre realisee d'une maniere appropriee, le volume de
la chambre de resonance, le nombre d'orifices et leur disposition
doivent etre coordones entre eux.
On s'est donc propose de mettre au point une conception d'un filtre a
air pour moteur a combustion interne qui permettrait d'attenuer d'une
maniere efficace et sure le bruit a l'admission engendre aux
frequences de resonance dans la tubulure de prise d'air au moyen d'une
modification de la conception de la tubulure de prise d'air.
Le probleme pose est resolu a l'aide d'un filtre a air comportant un
corps avec une tubulure de prise d'air qui s'elargit a partir de la
tranche d'admission et est pourvu d'orifices radiaux et avec une
chambre de resonance qui l'entoure, caracterise, selon l'invention en
ce que les orifices sont disposes sous forme de deux rangees, dont
l'une de cellesci est disposee a une distance egale a (0,1 A 0,2)Let
la deuxieme se trouve a une distance egale a (0,4 A 0,6)a partir de la
tranche de la tubulure, les surfaces des orifices de chaque rangee
constitue (0,02 A 0, 1 x"S et le volume de la chambre de resonance est
egal a (0,25 A 0,7)x V, o L est la longueur de la tubulure de prise
d'air; S est la surface de la section de la tubulure a l'endroit o
sont pratiques les orifices;
V est le volume de la tubulure.
Grace a ces parametres geometriques coordones des orifices du
resonateur et de la tubulure de prise d'air, on a obtenu une
attenuation efficace des resonances de la colonne d'air dans la
tubulure de prise d'air et, par
2517749- consequent, une baisse du niveau de bruit a l'admission.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, details et avantages
de celle-ci apparaitront mieux a la lumiere de la description
explicative qui va suivre des modes de realisation donnes uniquement a
titre d'exemples non limitatifs en reference aux dessins non
limitatifs annexes dans lesquels la figure 1 represente un filtre a
air pour moteur a combustion interne; la figure 2 montre les epures de
repartition de la pression et des vitesses dans les formes de
resonance inferieures propres des oscillations du volume d'air dans la
tubulure de prise d'air; la figure 3 donne un spectrogramme du bruit
illustrant l'effet obtenu par l'invention revendiquee.
Le filtre a air du moteur a combustion interne conforme a l'invention
illustre a la figure 1 comprend un corps 1, pourvu d'un couvercle 2 et
d'un element filtrant 3.
Le corpe 1 est realise avec une ouverture d'admission 4 et une
ouverture d'echappement 5 Dans l'ouverture d'admission 4 est montee
une tubulure de prise d'air 6,-pourvue de deux rangees 7 et 8 (figure
2), d'orifices calibres 9, 10 (figures 1 et 2) Un capot, dont
l'enceinte interieure forme une chambre de resonance 11, est monte sur
la tubulure de prise d'air 6.
Le filtre a air du moteur a combustion interne, represente sur la
figure 1, fonctionne de la maniere suivante.
Pendant le fonctionnement du moteur, au moment de l'ouverture des
soupapes d'admission, l'air est aspire a travers la tubulure de prise
d'air 6 dans le corps 1 du filtre a air et, puis, arrive a travers un
systeme de tuyauteries dans les cylindres du moteur La composante
variable du debit volumique d'air resultant de la variation des
volumes des cylindres a l'ouverture des soupapes d'admission
s'affaiblit dans le corps 1 du filtre a air et,-ensuite, cette
composante sensiblement affaiblie est rayonnee a travers l'extremite
ouverte de la tubulure de prise d'air 6 (figure 2) et est emise sous
forme d'un son au milieu environnant Aux frequences determinees par la
relation suivante: f =fk = CK o fk est la frequence des oscillations;
C est la vitesse de son; L est la longueur de la tubulure K = 1, 2, 3
(nombres d'une serie naturelle) des oscillations dues a la resonance
sont engendrees dans la tubulure de prise d'air 6 (aux frequences
propres d'un tube ouvert des deux cotes) intensifiant le rayonnement
acoustique produit par l'extremite ouverte de la tubulure de prise
d'air 6 et emis dans le milieu environnant.
Pour les supprimer, on a branche, parallelement a-la tubulure de prise
d'air 6 par l'intermediaire des orifices 9 et 10 groupes dans deux
sections de la tubulure de prise d'air 6, une chambre de resonance 11,
formee par le capot qui entoure intimement de l'exterieur la tubulure
de prise d'air 6 et par la surface exterieure de la tubulure de prise
d'air 6 Aux oscillations de resonance etablies aux frequences fk' il
se forment des ondes stagnantes avec des antinoeuds et des noeuds
fortement prononces des pressions suivant la longueur de la tubulure
de prise d'air 6 (Les formes de resonance inferieures des oscillations
la premiere (K= 1), la deuxieme (K= 2) et la troisieme (K= 3), sont
illustrees sur la figure 2) La disposition des orifices 9 et 10 dans
les sections suivant la longueur L de la tubulure de prise d'air 6 est
choisie de maniere a assurer une poussee la plus efficace de l'air
dans la chambre de resonance 11 o l'energie acoustique est dissipee en
se transformant en energie thermique Ainsi, la chambre de resonance 11
amortit les oscillatior Sde resonance aux frequences fk en diminuant
leur amplitude.
La plage des surfaces des orifices 9 et 10 de chaque rangee 7 et 8
egale a (0,02 A 0,1)S (S etant la surface de la section de la tubulure
de prise d'air 6 a l'endroit o sont pratiques les orifices 9 et 10)
comprend la zone des frequences du spectre sonore du rayonnement de
resonance aux formes propres inferieures des volumes d'air fixes dans
les tubulures de prise d'air 6 des filtres a air utilises dans des
vehicules automobiles moderne que l'on peut supprimer d'une maniere
assez efficace a l'aide du filtre a air revendique Dans ce cas,
lorsque la surface (F) des orifices est inferieure a 0,02 S
l'amortissement est faible mais on assure une "poussee" efficace de
l'air de la tubulure de prise d'air 6 dans la chambre de resonance 11
Lorsque la surface des orifices est superieure a 0,1 S,les vitesses
(V) du gaz pousse pour une meme quantite (Q) d'air pousse, determinee
par le volume de la chambre de resonance 11 et par l'amplitude des
oscillations des pressions, deviennent tres petites et la dissipation
de l'energie diminue proportionnellement au carre de la vitesse; du
fait que V = Q; o F est la surface des orifices.
Pour la poussee des premieres formes de resonance a basses frequences
des oscillations le volume de la chambre 11 doit etre compris entre
0,25 et 0, 7 du volume V de la tubulure de prise d'air 6 Pour les
rapports des volumes inferieurs a 0,25, le volume d'air renferme dans
la chambre de resonance sera petit et insuffisant pour assurer un
fonctionnement du resonateur 8 Lorsque les volumes sont superieurs a
0,7 V pour les rapports optimaux imposes de la surface des orifices 9
et 10, les facteurs importants qui influent sur l'efficacite de la
diminution du bruit sont les resistances dans les orifices calibres 9
et 10 Lorsque les volumes sont superieurs a 0,7 la quantite consommee
de metal et l'encombrement de la chambre de resonance 11 augmentent et
la resistance de la liaison de la tubulure de prise d'air 6 avec le
corps 1 diminue En comparaison avec les dispositifs connus, on eleve
la fiabilite de la suppression du bruit de la chambre de resonance 11
grace a quoi le son est "pousse" d'une maniere efficace dans le volume
de la chambre de resonance 11 independamment de la disposition soit de
l'antinoeud des oscillations des pressions dans la tubulure de prise
d'air 6 ("bonne poussee") soit du noeud dans la zone des orifices
calibres 9 et 10 On obtient cet effet par le fait que la tubulure de
prise d'air 6 est executee conique et les orifices calibres 9 et 10
sont groupes en deux rangees 7 et 8 se trouvant par rapport a la
tranche de la tubulure 6 a la distance (0,1 A 0,2)y(L et(O,4 a 0,6)x L
respectivement.
Dans ce cas, si dans la zone de l'une des rangees 7 ou 8 des orifices
calibres 9 ou 10 il se forme, par exemple, non un antinoeud mais un
noeud de pression, autrement dit, l'antinoeud de la vitesse
oscillatoire (pressions et vitesse oscillatoires sont deplacees en
phase de Y 1/2), la "poussee" de l'air dans la chambre de resonance 11
et la circulation des courants d'air de la tubulure de prise d'air 6
dans la chambre de resonance 11 depuis la chambre de resonance 11 dans
la tubulure de prise d'air 6 a travers les orifices 9 et 10 dans les
rangees 7 et 8 s'effectuera a cause de la difference existant entre
les valeurs des amplitudes des pressions dans les differentes sections
de la tubulure de prise d'air 6 Meme dans ce cas, la chambre-de
resonance 11 fonctionne et assure une suppression stable du bruit,
(voir par exemple, les epures pour le mode K= 2 d'apres la pression P
et la vitesse V illustrees dans la figure 2).
En meme temps, comme-il ressort des analyses des epures des pressions
aux formes de resonance propres inferieures des oscillations du volume
d'air dans la tubulure de prise d'air d'un dispositif connu, "les
orifices de liaison" entre la tubulure et le volume de la chambre de
resonance sont disposes au voisinage des noeuds (zones nulles) des
pressions ce qui diminue l'efficacite de la"poussee" desdites
pressions de resonance dans le volume de la chambre.
L'efficacite de la suppression du bruit produit par la tubulure de
prise d'air a l'aide du dispositif revendique est illustree dans la
figure 3 Sur cette figure, le trait continu (a) correspond au spectre
du bruit emis a travers la tubulure de prise d'air 6 realisee selon
l'anteriorite la plus proche, la ligne pointillee
(b) designe ce spectre pour le cas du filtre a air reven- dique pour
les moteurs a combustion interne.
Comme il ressort du spectrogramme de bruit represente pendant le
fonctionnement d'un moteur equipe d'un systeme d'admission avec une
regulation thermique de l'air a l'admission, aux vitesses d'un couple
moteur maximal developpe par le moteur, l'application du dispositif
reven- dique permet de supprimer le rayonnement acoustique dans la
plage des frequences entre 315 a 500 Hz jusqu'a 9 d B (graphique b),
La plage de 315 a 500 Hz caracterise le rayonnement de resonance aux
formes propres inferieures des oscillations du volume d'air de la
tubulure du filtre a air.
Ainsi on atteint totalement le but vise de l'inven- tion. Bien
entendu, l'invention n'est nullement limitee aux modes de realisation
decrits et representes qui n'ont ete donnes qu'a titre d'exemple.
Claims
_________________________________________________________________
1.REVENDICATION R E V E N D I C A T I O N Filtre a air du moteur a
combustion interne, comportant un corps (1) sur lequel est montee une
tubulure de prise d'air (6) s'evasant a partir de la tranche de
l'admission et pourvue d'orifices radiaux et une chambre de resonance
(11) qui embrasse ledit corps caracterise en ce que les orifices (9,
10) sont disposes sous forme de-deux rangees (7, 8), dont l'une est
disposee a une distance egale a (0,1 A O,2)WL et la deuxieme est
disposee a une distance egale a (0,4 A O,6 b)L par rapport a la
tranche de la tubulure de prise d'air (6); les surfaces des orifices
(9, 10) de chaque rangee(7, 8) sont egales a (0,02 A O,1 i)S et le
volume de la chambre de resonance (11) est egal a (0,025 A O,7)x V, o
L est la longueur de la tubulure de prise d'air (6), S est la surface
de la section de la tubulure de prise d'air (6) aux endroits o sont
pratiques les orifices (9 et 10), V est le volume de la tubulure de
prise d'air (6),
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