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RÉSUMÉ
Dans cet article, nous donnons un aperçu des différents types de bruit moteur présents dans les véhicules automobiles actuels et nécessitant un traitement particulier par les ingénieurs d’automobile. Trois familles de bruits ont été choisies: le bruit d’admission d’air qui fait partie de la famille des bruits aérauliques le bruit de combustion qui fait partie des bruits de base moteur le bruit de turbocompresseur qui fait partie de la famille des bruits de composant. Sur chaque type de bruit, nous présentons le phénomène physique, l’état de l’art et les solutions techniques applicables par les ingénieurs d’automobile. En fin d’article, nous présentons dans un grand chapitre le rayonnement acoustique qui synthétise l’ensemble des bruits émis par le groupe motopropulseur (GMP).
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This article outlines some different types of engine noise produced in current automobiles that require specific treatment in automotive engineering. Three families of noise have been chosen: air intake noise, which belongs to the family of aeraulic noises, combustion noise, which is part of basic engine noise, and turbocharger noise, which is a component noise. For each type of noise, we describe in turn the physics, the state of the art, and the technical solutions that automotive engineers can apply. The article ends with a large section on acoustic radiation, which brings together all the noises emitted by a mechanical drivetrain.
Auteur(s)
-
Shanjin WANG : Expert NVH GMP - Renault, centre technique de Lardy, Lardy, France
-
Laurent POLAC : Référent NVH structure GMP - Renault, centre technique de Lardy, Lardy, France
-
Elian BARON : Expert physique et prestations des chaînes cinématiques - Renault, Technocentre, Guyancourt, France
INTRODUCTION
Le bruit des véhicules automobiles résulte de trois sources principales : le roulement, la motorisation ainsi que les sources aérodynamiques à grande vitesse (interaction des surfaces solides avec l’écoulement d’air).
La motorisation est une source prépondérante lorsque les véhicules roulent à basse vitesse, ce qui est vrai au moins pour les moteurs à combustion interne.
La diminution du bruit des moteurs à combustion interne est une des tâches les plus difficiles pour les ingénieurs d’automobile car les sources de bruit sont nombreuses et variées et les phénomènes sont complexes. En outre, les utilisateurs ont tendance à demander de plus en plus de silence dans les voitures modernes.
Pour réduire les bruits d’un moteur, il faut d’abord maîtriser ses vibrations. Un moteur qui vibre est automatiquement un moteur bruyant. Les aspects vibratoires des moteurs d’automobile sont décrits dans l’article « Phénomènes fondamentaux des vibrations des moteurs d’automobile » [BR2771]. En revanche, un moteur ne vibrant pas n’est pas nécessairement un moteur silencieux, car les sources sonores sont plus nombreuses que celles agissant sur les vibrations et les phénomènes physiques sont sensiblement différents. En effet, les vibrations d’un moteur à combustion interne agissent principalement à basses et moyennes fréquences (20 à 800 Hz) et leurs amplitudes dépendent principalement de la structure de base du moteur. En ce qui concerne les bruits, leurs fréquences se situent plutôt dans le domaine des moyennes et hautes fréquences (jusqu’à 5 000 Hz). En plus du moteur de base, tous les composants et accessoires sont potentiellement sources de bruit et toutes les pièces périphériques ont une importance dans la chaîne de transmission et d’amplification du bruit.
Cet article est une mise à jour et un approfondissement des thèmes déjà présentés dans le dossier [BM2773]. Il donne un aperçu des différents types de bruit moteur présents dans les automobiles actuelles et nécessitant un traitement particulier. Seront ainsi présentés : le bruit d’admission d’air qui appartient à la famille des bruits aérauliques ; le bruit de combustion qui fait partie des bruits de base du moteur ; le bruit de turbocompresseur qui entre dans la famille des bruits de composant. Pour chaque source, seront présentés le phénomène physique, l’état de l’art et les solutions techniques applicables. Le dernier chapitre consacré au rayonnement acoustique synthétise l’ensemble des bruits émis par le groupe motopropulseur (GMP).
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
acoustic | noise | car
DOI (Digital Object Identifier)
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Bruit de turbocompresseur
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2. Bruit de combustion
Dans un moteur à combustion interne, la plupart des bruits et vibrations sont liés à la combustion, de façon directe ou indirecte. Dans cet article, le terme « bruit de combustion » est défini comme le bruit fait directement par la combustion du carburant dans les chambres. La différence de technologie entre essence et diesel est déterminante sur le bruit de combustion. Dans les moteurs à essence, la combustion se fait par allumage commandé, et le front de flamme se propage progressivement à tout le mélange produisant une augmentation de pression continue. Par contre, dans les moteurs Diesel, la combustion se fait par auto-inflammation sous forte compression. Le mélange air-gasoil s’enflamme spontanément lorsque les conditions de pression et de température sont satisfaites. L’inflammation quasi simultanée dans l’ensemble de la chambre entraîne une augmentation brusque de la pression dans le cylindre. Le bruit de combustion est donc une problématique diesel. Ce paragraphe présente le phénomène physique et les méthodologies pour traiter le bruit de combustion diesel. Celles-ci sont également valables pour traiter le bruit de combustion des moteurs à essence en cas de nécessité.
2.1 Phénomène physique du bruit de combustion diesel
La combustion du mélange dans la chambre engendre une brusque montée de pression qui crée un impact réparti sur les surfaces exposées . Cet impact est comparable à un coup de marteau excitant la structure sur une large bande de fréquence.
La pression dans le cylindre influe sur le bruit dans toutes les bandes de fréquence, mais sa composante en hautes fréquences (>...
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Bruit de combustion
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SOARES (S.), LEANDRE (J.-P.) - Formation pratique au bruit d’admission. - Document interne Renault NT470/96/60866.
-
(2) - BOYER (A.), LEBLANC (C.), MOLINIER (A.), SAUVAGE (L.) - Les résonateurs de Helmholtz. - École Alsacienne.
-
(3) - DEHOUX (S.), FASOLO (B.) - Combustion noise and cold start : experimental analysis and solutions given by spray-combustion 3D-modelling. - SIA, Lyon, (2000).
-
(4) - ALT (N.), SONNTAG (H.), HEUER (S.), THIELE (R.) - Diesel Engine Cold Start Noise Improvement. - SAE Technical Paper 2005-01-2490 (2005).
-
(5) - RUSSELL (M.F.) - Diesel engine noise : control at source. - SAE Technical Paper 820238, Detroit (1982).
-
(6) - RUSSELL (M.F.), YOUNG (C.D.) - Measurement of Diesel combustion noise....
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Phénomènes fondamentaux des vibrations des moteurs d’automobile.
-
Vibro-acoustique des moteurs d’automobile.
-
Bruit de roulement automobile – Influence du revêtement de chaussée
ANNEXES
Règlement (UE) n° 540/2014 du Parlement européen et du Conseil du 16 avril 2014 concernant le niveau sonore des véhicules à moteur et des systèmes de silencieux de remplacement, et modifiant la directive 2007/46/CE et abrogeant la directive 70/157/CEE.
Directive 2007/46/CE du Parlement européen et du Conseil du 5 septembre 2007 établissant un cadre pour la réception des véhicules à moteur, de leurs remorques et des systèmes, des composants et des entités techniques destinées à ces véhicules.
Directive 2015/996 du 19 mars 2015 établissant des méthodes communes d’évaluation du bruit, conformément à la directive 2002/49/CE du Parlement européen et du Conseil (JOUE n° L168 du 1er juillet 2015).
Directive 2002/49/CE du 25 juin 2002 relative à l’évaluation et à la gestion du bruit dans l’environnement (JOCE n° L189 du 18 juillet 2002).
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