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Spécial “10
e
anniversaire”
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Acoustique
&
Techniques n° 42-43
dispositif (figure 8) est de maintenir dans une sorte de
réservoir une quantité de carburant à très haute pression
(plus de 1800 bars dans les systèmes automobiles
récents), fournie par une pompe. Les injecteurs, autrefois
constitués de ressort dont le tarage assurait l’injection du
gas-oil, sont maintenant équipés d’actuateurs commandés
électriquement, permettant de contrôler beaucoup plus
finement la quantité injectée et l’instant de l’injection.
Cette plus grande liberté dans le choix des lois d’injection
a permis d’affiner le principe de l’injection pilote. Une
petite quantité injectée bien avant le point de compression
maximal initie la combustion, de sorte que, lorsque
l’injection principale a lieu, la combustion motrice est plus
régulière. On arrive ainsi à limiter le taux d’augmentation
de la pression interne dans le cylindre (facteur dP/dt)
que l’on sait à l’origine du bruit de claquement diesel.
Le graphe supérieur de la figure 9 illustre l’effet de cette
pré-injection sur le spectre de la pression de combustion :
elle diminue fortement l’énergie du signal dans la bande
de 1000 à 4000 Hz. Ceci entraîne, dans une moindre
mesure, une réduction des vibrations sur les paliers du
vilebrequin (au milieu) et, enfin, une diminution du bruit
extérieur (graphe inférieur).
L’ingénieur de mise au point moteur dispose ainsi de plus
de liberté pour optimiser le difficile compromis entre les
performances dumoteur, sa consommation, ses émissions
polluantes (dont la réglementation est constamment
plus sévère) et son bruit. Les prochaines évolutions des
réglementations d’émission des moteurs vont néanmoins
rendre ce compromis encore plus difficile et nécessiteront
peut-être de nouvelles évolutions techniques profondes.
Un exemple de technologie introduite dans le véhicule
pour des raisons uniquement acoustiques est le
double
volant amortisseur (DVA) ou volant bi-masse
. Son
principe est de remplacer le volant moteur (disque à
forte inertie fixé au vilebrequin et dont la fonction est de
régulariser, par cette inertie, la rotation du vilebrequin),
par deux volants (l’inertie du volant moteur a été séparée
en deux parties) reliés par des ressorts (figure 10).
On obtient ainsi, au-delà de la fréquence de résonance
du système, une très forte atténuation de l’acyclisme
moteur en aval du DVA. Or, cet acyclisme a tendance à
fortement augmenter avec les pressions de combustion
des moteurs diesels ; il peut induire deux problèmes
acoustiques majeurs :
- le bourdonnement (son très basse fréquence, lié aux
explosions, dont la fréquence est deux fois celle de rotation
du moteur, dans le cas classique d’un moteur à quatre
cylindres) à bas régime. Les pressions de combustion
étant alors très fortes, l’acyclisme chemine jusqu’aux
centres des roues et induit des efforts longitudinaux dans
la caisse, aux points d’attaches du train avant ;
- le graillonnement de boîte de vitesses, c’est-à-dire le bruit
de chocs entre les pignons de celle-ci. Ce bruit donne une
impression de mauvaise qualité de la voiture, voire peut
faire croire que des éléments ont cassé.
Le double volant amortisseur résout ces deux problèmes ;
il est donc en cours de généralisation sur les moteurs
diesels de moyenne et forte cylindrée, malgré son
surcoût.
Fig. 9 : Effet de la pré-injection sur le contenu fréquentiel de
la pression de combustion, des vibrations mesurées
sur un palier du vilebrequin et du bruit extérieur [13
Fig. 10 : Vue et schéma de fonctionnement d’un double volant amortisseur
L’acoustique des véhicules routiers