Atténuation de structure et bruit de combustion : contribution à l'expertise NVH sur les moteurs Diesel

Structural attenuation and combustion noise : contribution to Diesel engine NVH knowledge

• Auteur / Autrice : Cyril Renard
• Direction : Jean-Claude Pascal, Sohbi Sahraoui
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Le Mans

Mots clés

Mots clés contrôlés

Études de cas

Renault (automobiles)

Moteurs diesel

Automobiles

Automobiles -- Bruit

Résumé

La sévérisation des normes internationales et la demande croissante de qualité et de confort exprimée par la clientèle poussent les constructeurs automobiles à se préoccuper de plus en plus de la mise au point vibroacoustique de leurs Groupes Moto-Propulseurs (GMP). Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre des recherches sur l'optimisation vibroacoustique des GMP et plus particulièrement sur leurs propriétés intrinseques de dissipation de l'energie de l'excitation provenant de la combustion du melange air/carburant : l'attenuation de structure. L'objectif consiste à developper et mettre en oeuvre une nouvelle methodologie de calcul de l'attenuation de structure des moteurs Diesel prenant en compte les contraintes industrielles de temps et de moyens afin qu'elle puisse etre integree dans le processus de conception des GMP. L'enjeu est de taille car il permettra à terme de concevoir des GMP acoustiquement bons dans leurs “genes”. Dans un premier temps, l'etude de la litterature permet dedecrire les mecanismes de transmission de l'energie de combustion. Une première experience basee sur l'analyse de la coherence entre les signaux de pression mesures dans la chambre de combustion et des mesures accelerométriques sur la surface du carter cylindres aboutit à la hiérarchisation des differentes voies de transfert. Les limites de cette approche sont cependant atteintes du fait de la multiplicité des sources en cause et du comportement fortement non-lineaire de la structure dans les cas de forte charge. Les travaux s'orientent alors vers une experience visant à discriminer deux sources preponderantes dans la signature sonore du moteur Diesel : la combustion et le choc de piston. Une identification temporelle et frequentielle des deux sources est alors presentée pour differents points de la surface du carter cylindres. L'extension de cette technique au cas d'autres sources est ensuite abordée. Parallèlement, une modelisation de la principale voie de transmission (voie basse) de la combustion est proposée afin d'etudier le comportement du contact vilebrequin/palier dans les cas de forte charge. Enfin, l'application d'une technique ayant ses origines dans le traitement des images, le filtre de Wiener, permet de determiner les contributions respectives de differentes sources connues a priori. Après une phase de validation du processus d'extraction de sources sur des signaux accelérométriques, la technique est appliquée à des signaux acoustiques. Le bruit de combustion – contribution de la combustion au bruit total rayonné par le GMP- est déterminé et utilisé pour calculer l'attenuation de structure. La methodologie proposée présente un net avantage en termes de mobilisation des moyens d'essais et des prototypes - par rapport à celle jusqu'à présent en vigueur et sous-traitée à des sociétés specialisées. Une comparaison des resultats donnés selon les deux methodes valide la démarche mise en place, et les possibilités offertes par cette technique originale sont évoquées dans le cadre d'une démarche de qualité sonore.

Nowadays, the rise of international norms and customer's expectations have led on car manufacturers to optimize the vibroacoustic behaviour of their engines. This work focuses on the “structural attenuation” which represents the engines's intern dissipation properties of the combustion excitation. The aim is to develop a new structural attenuation calculation method with regards to industrial constraints. In the first part, the mecanisms of the combustion energy transmission described in the literature are analyzed using the coherence technique leading to the rankness of the different tranfer paths. Nevertheless, the diversity of the excitation sources and the strong non-linearity of the energy tranfer have limited this method. Then the following works tended to identify two main sources responsible for the Diesel engine noise signature in the time and in the frequency domains. Finally, the application of the Wiener filter theory has allowed us to determine the contribution of different known sources. A validation experimentation was performed on the vibration signals measured on the outer surface of the cylinder block in order to extract the contribution of the combustion source. As an application, the combustion noise was extracted from the radiated sound and used to assess the structural attenuation of the engine. The main benefit of this method lays on the experimentation time cost and the possibility of a sound design approach.