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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Auteur(s)
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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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Bruit de combustion3. Efforts d’inertie
Les efforts d’inertie sont causés par les mouvements de l’attelage mobile (pistons, bielles et vilebrequin) et appliqués au bloc moteur au niveau des chemises et des paliers du vilebrequin. L’étude de la dynamique d’un monocylindre permet de calculer les efforts d’inertie à partir de données massiques et géométriques (cf. ouvrage de Swoboda ). Les résultats sont ensuite transcrits aux moteurs multicylindres suivant le type de configuration (nombre et disposition des cylindres, forme du vilebrequin, moteur 2 ou 4 temps).
3.1 Dynamique du monocylindre
Une représentation classique du monocylindre est donnée sur la figure 6, avec les paramètres déterminants et les appellations classiques des efforts résultants.
Une étude cinématique du système permet d’écrire le déplacement vertical du piston z p en fonction de l’angle du vilebrequin θ :
Soit, en utilisant un développement limité approprié et en supprimant les constantes :
Le déplacement du piston est ainsi exprimé sous la forme d’une série de Fourier. Le rapport λ est en pratique supérieur à 3, ce qui permet de conserver pour chaque harmonique de la série le terme en 1 / λ prédominant (de puissance minimale).
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Efforts d’inertie
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).
-
(4) - ROUQUET (F.), HEROULT (P.) - Caractérisation Vibro-acoustique de groupes motopropulseurs. - Rapport INSA-LVA (1999).
-
(5) - SWOBODA (B.) - Mécanique des moteurs alternatifs. - Technip, Paris (1984).
-
(6) - PARIZET (E.) - Acoustique automobile. - Cours du Master Acoustique de l’INSA de Lyon.
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