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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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Rayonnement acoustique du GMP complet
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3. Bruit de turbocompresseur
La suralimentation des moteurs est un moyen d’accroître la puissance sans augmenter la taille des moteurs . Actuellement, on ne conçoit plus un moteur Diesel à aspiration naturelle, les performances spécifiques seraient insuffisantes pour les besoins de puissance des véhicules modernes. Les impératifs environnementaux concernant les réductions de carburant et des émissions de CO2 conduisent à concevoir des moteurs ayant de meilleurs rendements. La diminution de taille des moteurs permet, d’une part, de diminuer les pertes par frottements et, d’autre part, de mieux adapter les caractéristiques d’utilisation des véhicules aux zones de meilleure consommation du moteur. Les performances en utilisation courante sont améliorées et la suralimentation permet de disposer d’une puissance plus élevée lorsqu’on en a besoin. En outre, le contrôle de la suralimentation permet de moduler la courbe de couple maximal et donc de disposer éventuellement d’une remontée de couple importante à faible vitesse de rotation du moteur, ce qui donne un meilleur agrément de conduite.
Différentes technologies existent pour suralimenter un moteur thermique : compresseur électrique, compresseur mécanique mais la technologie la plus utilisée dans l’industrie automobile est le turbocompresseur. Celui-ci est composé principalement d’un compresseur centrifuge et d’une turbine reliés par un arbre solide fixé sur des paliers hydrauliques. La turbine et le compresseur sont logés chacun dans un carter comportant un circuit de flux d’air (figure 15).
Les bruits du turbocompresseur se décomposent en deux familles : le sifflement dû à des phénomènes vibratoires et les bruits aérauliques tels que le bruit de souffle et de décharge.
3.1 Sifflement de turbocompresseur
Le...
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Bruit de turbocompresseur
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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