Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Le contrôle du bruit des moteurs d’automobiles est certainement un des problèmes vibro-acoustique les plus difficiles à résoudre, ceci est dû entre autres à la complexité de la structure et des phénomènes d’excitation, aux contraintes environnementales sur les gaz d’échappement et à la recherche des performances en consommation de carburant et en puissance disponible. Les phénomènes en jeu dans la vibro-acoustique des groupes motopropulseurs sont décrits, notamment les sources internes, le comportement dynamique de la structure et le rayonnement acoustique de l’enveloppe externe du moteur. Sont passés en revue ensuite les efforts d’inertie, les bruits de combustion, des systèmes d’injection, de distribution et d’alimentation.
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Quentin LECLÈRE : LVA, Bâtiment Saint-Exupéry, INSA de Lyon
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Laurent POLAC : Renault DM, Rueil Malmaison
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Bernard LAULAGNET : LVA, Bâtiment Saint-Exupéry, INSA de Lyon
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Jean-Louis GUYADER : LVA, Bâtiment Saint-Exupéry, INSA de Lyon
INTRODUCTION
Ce dossier donne une description de la vibro-acoustique des groupes motopropulseurs d’automobiles. Une présentation des phénomènes à l’origine du bruit émis est effectuée, on décrit ainsi, les sources internes, le comportement dynamique de la structure et le rayonnement acoustique de l’enveloppe externe du moteur.
La complexité des moteurs d’automobiles conduit à la multiplicité des sources. Celles-ci sont décrites, analysées et quantifiées, puis les solutions techniques en vue de leurs réductions sont exposées. Ce document détaille successivement les efforts d’inertie, les bruits de combustion, des systèmes d’injection, de distribution et d’alimentation. Les présentations du phénomène de « piston slap », puis finalement du bruit des boîtes de vitesse terminent cet exposé assez exhaustif malgré la largeur du sujet traité.
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Comportement dynamique du groupe motopropulseur (GMP)10. Conclusion
Le contrôle du bruit des moteurs d’automobiles est certainement un des problèmes vibro-acoustique les plus difficiles à résoudre. Plusieurs raisons conduisent à ce constat :
-
la complexité de la structure et des phénomènes d’excitation ;
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la tendance à l’allégement des moteurs ;
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les contraintes sur les gaz d’échappement afin de respecter l’environnement ;
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les performances en consommation de carburant et en puissance disponible.
Dans ce contexte de compromis délicat, il faut souligner les prouesses effectuées par les constructeurs qui ont réussi des avancées notables en matière de réduction de bruit. C’est une action globale qu’il convient de mener, car réduire l’effet d’une source dominante conduit à l’émergence des autres sources.
Un autre effet est omniprésent, c’est la dispersion des performances acoustiques des moteurs d’un même modèle, c’est naturellement de faibles différences structurelles, les jeux fonctionnels notamment, qui en sont l’origine principale.
Ce dossier a tout d’abord souligné l’importance du comportement dynamique de la structure. À ce niveau, les moteurs modernes sont très différents des plus anciens. Par exemple, on utilise les pièces annexes, comme le carter d’huile, pour augmenter la raideur du groupe motopropulseur. Cet effet est utilisé pour positionner les premières fréquences de résonance du GMP en dehors des excitations basses fréquence très énergétiques.
Les efforts d’inertie sont à l’origine du bruit en basse fréquence. Pour un moteur à quatre cylindres en lignes, ils produisent le bruit dit de bourdonnement particulièrement gênant dans les véhicules. Des systèmes comme les arbres d’équilibrage ou le double volant amortissant permettent de réduire l’effet des efforts d’inertie.
Le bruit de combustion touche au fondement du fonctionnement du moteur, la vitesse de montée en pression est un élément dominant et explique pour une large part que le contrôle du bruit des moteurs Diesel est plus délicat que celui des moteurs à essence.
Les systèmes d’injection des moteurs Diesel produisent un bruit en haute et moyenne fréquence. C’est le comportement hydraulique qui domine l’émission sonore.
Le claquement de piston ou piston slap est lié au jeu fonctionnel entre chemise et piston, il se traduit par des...
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Conclusion
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - GUYADER (J.L.), LAULAGNET (B.) - Structural acoustic radiation prediction : expanding the vibratory response on a functional basis. - Applied Acoustics (43), p. 247-269 (1994).
-
(2) - LAULAGNET (B.) - Sound radiation by a simply supported unbaffled plate. - J. Acoust. Soc. Am. 103(5), pp. 2451-2462 (1998).
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(3) - PIERCE (A.D.) - Acoustics : An introduction to its physical principles and applications. - Mc Graw-Hill, 642 p. (1981).
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(4) - ROUQUET (F.), HEROULT (P.) - Caractérisation Vibro-acoustique de groupes motopropulseurs. - Rapport INSA-LVA (1999).
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(5) - SWOBODA (B.) - Mécanique des moteurs alternatifs. - Technip, Paris (1984).
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(6) - PARIZET (E.) - Acoustique automobile. - Cours du Master Acoustique de l’INSA de Lyon.
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