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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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Lire l’articleAuteur(s)
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Shanjin WANG : Expert NVH GMP - Renault, centre technique de Lardy, Lardy, France
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Laurent POLAC : Référent NVH structure GMP - Renault, centre technique de Lardy, Lardy, France
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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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4. Rayonnement acoustique du GMP complet
Le terme « rayonnement acoustique » désigne le niveau de l’ensemble des bruits d’un moteur et de ses composants périphériques rayonnés par toutes les faces et dans toute la bande de fréquence. Les bruits sont engendrés par les vibrations de l’ensemble des surfaces du tronc moteur et les pièces périphériques, et transmis aux oreilles humaines ou aux microphones de mesure par la voie aérienne.
Excitations du moteur → Vibrations des parois extérieures → Transmission aérienne
Le rayonnement acoustique d’un moteur exclut par définition les bruits liés à la boîte de vitesse. Or en général, un moteur fonctionne avec une boîte de vitesse. Lorsque le moteur est mesuré avec sa boîte de vitesse, on parle du « rayonnement acoustique d’un GMP ». Toutefois, il est possible de mesurer uniquement le rayonnement acoustique d’un moteur sans sa boîte de vitesse en ajoutant des matériaux d’insonorisation pour masquer le rayonnement de la boîte de vitesse.
Toutes les pièces dans le moteur et tous les composants périphériques contribuent au rayonnement acoustique. Ainsi, un moteur très vibrant conduit forcément à un niveau sonore très fort. En revanche, un moteur bon en vibration ne donne pas automatiquement un bon résultat acoustique, car les composants périphériques (système d’injection, système de distribution…) et les circuits aérauliques (systèmes d’admission et d’échappement…) peuvent contribuer de façon significative au niveau des bruits rayonnés.
La caractérisation acoustique d’un GMP peut s’effectuer dans une chambre anéchoïque ou semi-anéchoïque. Le moteur ou le GMP est monté au banc et est mis en charge en couplant le moteur à un frein. Le niveau du rayonnement acoustique peut être quantifié de deux façons :
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mesure de la pression acoustique : c’est la fluctuation de pression autour de la pression ambiante. On utilise sa valeur efficace et elle est exprimée en pascals (Pa ou N.m–2) ou en décibels (dB, réf. 20 μPa) dans une échelle logarithmique. Elle est mesurée avec des microphones. La pression acoustique dépend de la...
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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. - Proc....
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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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