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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
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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 d’admission d’air5. Conclusion générale
La maîtrise 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 les phénomènes sont complexes. Les travaux présentés dans cet article donnent un aperçu des différents types de bruit à traiter et les méthodologies associées (tableau 1). Au-delà des méthodologies et des solutions techniques spécifiques à chaque bruit, il est très important pour les acousticiens motoristes d’adopter une démarche globale et homogène sur l’ensemble des bruits qu’un moteur peut engendrer. En effet, il suffit d’avoir un seul petit bruit maltraité pour gâcher tous les efforts réalisés sur les autres.
Dans le processus de développement d’un nouveau moteur, la bonne démarche à adopter est la suivante : d’abord il faut s’assurer que le bruit de fond du moteur est correct. Cela revient à bien traiter le rayonnement acoustique du GMP, c’est-à-dire maîtriser les deux sources d’excitation fondamentales (combustion et attelage mobile) ainsi que les transmissions et rayonnements par les structures et pièces accessoires du GMP. La clé de la réussite se situe au niveau de la conception de la structure de base du GMP. Ensuite, il faut traiter les bruits venant des composants et accessoires du moteur, tels que le turbocompresseur et le système d’admission. En effet, les bruits de composants ou d’accessoires, par leurs signatures fréquentielles spécifiques, peuvent gêner les utilisateurs même lorsque les niveaux sonores ne sont pas très élevés. Parmi ces bruits, les plus gênants sont ceux qui présentent une forte émergence fréquentielle ou temporelle par rapport au bruit de fond, appelés « bruits d’émergence ». Le sifflement de turbo est un bruit d’émergence fréquentielle et le bruit de décharge du turbocompresseur est un bruit d’émergence temporelle. Ces bruits doivent être traités avec la plus grande attention.
Enfin, en ce qui concerne les moteurs Diesel, une attention particulière doit être portée au traitement du bruit de combustion, car c’est le bruit le plus fort des moteurs Diesel. Ce bruit peut être bien atténué par une optimisation de la structure du moteur ou par l’ajout d’écrans acoustiques, mais la méthode la plus efficace pour le bruit de combustion diesel est de le réduire à la source.
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Conclusion générale
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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