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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Présentation
Bruit des boîtes de vitesses8. Sifflement du turbocompresseur
Il existe diverses solutions techniques pour suralimenter un moteur. Le système de suralimentation par turbocompresseur et refroidisseur d’air est le cas étudié ici (figure 19). Les différents bruits classiquement rencontrés dans un tel système sont d’origine mécanique (rotation du turbocompresseur) ou aérodynamique (écoulement et pression pulsée dans les conduits). Traditionnellement, on en distingue quatre : le sifflement, le miaulement, le bruit de souffle et le bruit de décharge. Ces trois derniers bruits ne seront pas approfondis, mais simplement décrits très brièvement.
Le miaulement a pour origine une instabilité du rotor sur ses paliers hydrodynamiques et se situe généralement dans une bande de fréquences inférieure à 1 000 Hz pour les véhicules légers. Sa propagation et son émission sont similaires à celles du sifflement d’origine mécanique (voir § 8.1).
Le bruit de souffle trouve son origine dans la turbulence de l’écoulement, il est émis par les conduits souples du circuit d’admission situés en aval du compresseur.
Le bruit de décharge peut apparaître lors d’une rapide baisse de charge du moteur : la vitesse de la roue du turbocompresseur chute brutalement et l’air comprimé situé en aval du compresseur remonte vers la bouche d’admission.
8.1 Description du sifflement et de ses causes
Le sifflement, le plus fréquemment rencontré, provient du balourd de la roue du turbocompresseur. L’excitation dans ce cas est mécanique. On l’appelle sifflement synchrone car sa fréquence est celle de la rotation de la roue. Il existe une autre source synchrone, de nature aérodynamique cette fois. Elle peut être liée par exemple à un défaut géométrique d’une aube de la roue du compresseur entraînant une perturbation de l’écoulement à chaque tour. Une mesure du bruit de sifflement est donnée en figure 20. On constate qu’il n’y a pas proportionnalité entre le régime moteur et celui du turbocompresseur du fait de l’absence de lien mécanique entre ces deux organes. On rencontre parfois également du sifflement supersynchrone (non représenté...
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Sifflement du turbocompresseur
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).
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(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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