Contribution à l'étude de la qualité sonore des moteurs automobiles

Sound design in private cars : a powertrain study

• Auteur / Autrice : Yoann Flavignard
• Direction : Jean-Louis Tébec
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éléments finis, Méthode des

Automobiles -- Groupes motopropulseurs

Génie acoustique

Résumé

Les travaux présentés dans cette thèse concernent la recherche de solutions techniques sur les moteurs à combustion interne de manière à en maîtriser la sonorité. L'acoustique est à l'heure actuelle une préoccupation majeure des constructeurs automobiles, qui cherchent aussi bien à réduire le niveau de bruit émis par les véhicules qu'à produire des sonorités voulues. De nouveaux outils de qualité sonore, permettant d'accompagner le développement d'un moteur dès les premières phases de la conception, sont dans un premier temps conçus et réalisés. Ces outils sont destinés à ''écoute de moteurs virtuels avec une relation directe entre la mécanique et le son, et sont capables d'analyses physiques sur le signal produit, permettant d'objectiver les sonorités entendues. Ces outils sont ensuite utilisés de manière à dégager des modifications mécaniques, au cœur même du moteur, présentant un bon potentiel de sculpture harmonique de la sonorité d'un moteur automobile. Compte tenu de la composition harmonique du son d'un moteur, une analogie est faite avec la musique, analogie qui nous a permis de nous guider pour la recherche de consonance dans les sonorités des diverses architectures moteur étudiées. Les solutions envisagées sont modélisées en éléments finis, puis les résultats des calculs sont écoutés grâce aux outils développés, et jugés par un panel d'experts en acoustique moteur chez Renault. Les résultats de ces écoutes montrent que les modifications effectuées sur les modèles éléments finis de moteurs ont un impact fort sur leur sonorité, et permettent une réelle sculpture harmonique du son moteur, avec le dosage de grandes familles d'harmoniques indépendamment les unes des autres. De plus, la modification motivée par la recherche d'une plus grande consonance dans le son d'un moteur est clairement préférée.

This thesis deals with the search for technical solutions on internal combustion engines allowing at control its Sound. Acoustics is currently a major issue for automotive fans: on one hand, they try to reduce the noise level of their cars, and on the other band, they want the cars at make desired sounds. First, new tools for the sound quality, aimed at supporting the development of an engine very early during the Design, are designed and developed. These tools have in purpose the listening of virtual engines, with a strong Hank between mechanics and sound, and are able to produce objective analysis of the signal computed. These tools are then used to find technical solutions, in the heart of the engine, aimed at ''carving'' the orders Shape of an engine sound. As the sound of an internai combustion engine is composed of orders, a comparison is done between engine sound and music. This comparison has guided us to look for some consonance in the sounds of the engines studied. The technical solutions are then modeled through finite Clements models, and the computed results are listened To thanks at the new tools developed, and assessed by a jury composed with engine acoustics experts at Renault. The sounds obtained show that the changes made on the [mite Clements models have clear consequences on the Sound produced, with a fine control of the levels of some order families. Moreover, the solution found thanks to the comparison between an engine sound and music and aimed at improving the consonance is preferred.