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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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7. Bruits d’entraînement de distribution
La distribution désigne le système permettant d’entraîner en rotation l’arbre à cames, la pompe à eau, ou encore la pompe à gazole pour les moteurs Diesel. Tous ces éléments sont pilotés par la rotation du vilebrequin par l’intermédiaire de courroies, chaînes, ou encore engrenages. Sur les moteurs d’automobile actuels, on rencontre des systèmes à courroie ou à chaîne, la cascade de pignons reste essentiellement utilisée pour les moteurs de poids lourds. Nous nous limiterons ici à l’étude acoustique des systèmes à courroies crantées. Le compromis fiabilité/acoustique est particulièrement difficile à ajuster lors de la conception d’une distribution par courroie. Il s’agit en effet d’un organe particulièrement fragile, et les solutions retenues pour optimiser la durée de vie d’une courroie ne sont pas forcément bénéfiques à l’acoustique.
Il est important d’évoquer l’importance de la tension statique de courroie dont le réglage est un paramètre d’ordre 1 sur le bruit généré. Plus la tension est importante, plus le bruit généré sera fort. Une courroie sous-tendue aura, en revanche, une durée de vie réduite.
On distingue trois types de bruit de courroie :
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le sirènement (sifflement), lié aux chocs dents de poulie/crans de courroie ;
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le raclement (grognement), généré par les battements des brins ;
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les bruits générés par les frottements éventuels (par exemple le bruit de cigale).
7.1 Le sirènement
Le sirènement, également appelé sifflement, est un bruit provoqué par les chocs entre dents de poulie et crans de courroie. À chaque passage d’un cran de courroie, on peut observer deux chocs principaux : un impact entre le sommet du cran et la poulie, ainsi qu’un impact entre sommet de dent de poulie et fond de courroie. La fréquence de sirènement dépend de la fréquence d’événement qu’on appellera Hn , égale ici au produit de la fréquence de rotation de la poulie par son nombre de dents (soit la vitesse du vilebrequin par le nombre de dents du pignon du vilebrequin). Une seconde harmonique apparaît à 2*Hn , de par la présence de deux impacts espacés d’une demi-largeur de dent.
Les deux impacts ne sont pas de même intensité....
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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).
-
(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).
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(6) - PARIZET (E.) - Acoustique automobile. - Cours du Master Acoustique de l’INSA de Lyon.
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