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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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6. Le piston slap
Les jeux de liaisons, nécessaires au bon fonctionnement du moteur, nuisent à l’acoustique. Ces jeux sont en effet à l’origine de chocs, notamment entre les pistons et les cylindres. Le phénomène de piston slap, ou basculement de piston, désigne les impacts générés lors du changement de signe de l’effort transversal appliqué par le piston sur le cylindre, résultant des efforts d’inertie et de gaz. Le piston passe alors d’un appui CP (côté poussée) à un appui COP (côté opposé à la poussée) ou inversement. Des allers-retours peuvent se produire plusieurs fois par cycle, la nature des mouvements dépendant du régime et de la charge moteur. Le choc généré au changement de côté est d’autant plus intense que la pente de l’effort latéral est prononcée. En position PMH, en cycle de compression, l’effort vertical de compression est intense (il est de l’ordre de 50 kN à pleine charge pour les moteurs Diesel, c’est-à-dire environ 5 tonnes). Le changement d’obliquité de la bielle imposé par la cinématique de l’ensemble a pour conséquence un changement de signe de la résultante latérale qui, couplée à la force de compression, génère un choc important à la réception du piston par le CP. Le phénomène est illustré sur la figure 16.
De nombreux travaux ont étudié la corrélation directe entre la variation du jeu de fonctionnement et le bruit de piston slap . Une représentation du bruit moteur à 1 m est donnée sur la figure 17 pour différentes...
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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).
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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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