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Journée SFA / Renault / SNCF
35
Acoustique
&
Techniques n° 44
a maîtrise du bruit de combustion des moteurs Diesel
est aujourd’hui en enjeu important chez les constructeurs
automobiles, alors même que les contraintes imposées
aux metteurs au point deviennent de plus en plus
exigeantes (sévérisation des normes de dépollution) et
rendent le réglage du bruit à la source de plus en plus
difficile. L’amélioration de la part du bruit rayonné due à la
combustion réside alors dans l’amélioration de l’atténuation
de structure, la capacité du moteur à « contenir » le bruit
généré dans la chambre de combustion.
Le progrès dans ce domaine passe par la mesure du bruit
de combustion et de l’atténuation de structure. C’est une
opération difficile, en raison du fait que le bruit rayonné
par un moteur est la résultante d’un ensemble de bruits
de sources diverses, dont la combustion fait partie. La
mesure directe n’est pas possible, il est donc nécessaire
de séparer le bruit de combustion des autres bruits, que
nous regrouperons ici sous le terme « bruits mécaniques ».
L’équation de base de la séparation est alors :
Bruit Total = Bruit de Combustion + Bruits Mécaniques (1)
De plus, le lien entre bruit de combustion et atténuation de
structure est établi par :
Bruit de Combustion = Pression Cylindre – AS
(2)
Avec AS : l’atténuation de structure
Deux approches sont alors possibles :
Une première méthode
consiste à construire un modèle
d’évolution des bruits mécaniques en fonction du régime
et de la charge, défini à partir de la connaissance physique
que l’on a du système. Un exemple simple, issu de [1],
consiste à écrire :
Bruits Mécaniques = a. Regime + b. Couple².
(3)
Avec a et b les coefficients du modèle à identifier.
La combinaison des équations (1), (2) et (3) permet
d’écrire :
Méthode de séparation de sources pour
la mesure du bruit de combustion et de
l’atténuation de structure
Fabrice Gautier et Shanjin Wang
Renault
Service NVH GMP
CTR A03 3 37
67 rue des Bons Raisins
92500 Rueil-Malmaison
E-mail : fabrice.gautier@renault.com
E-mail : shanjin.wang@renault.com
Résumé
Jusqu’à maintenant, les méthodes connues pour séparer le bruit de combustion et les bruits
mécaniques des moteurs à combustion interne sont en général complexes et difficiles à
mettre en oeuvre. Cet article présente une nouvelle méthode simple et rapide dans son
utilisation. Elle est basée sur le filtrage de Wiener et a été mise au point chez Renault en
collaboration avec un laboratoire extérieur. Quelques applications concrètes de cette
nouvelle méthode sont présentées dans cet article. Cette méthode permet d’extraire le
bruit de combustion en temporel dans un signal de bruit mesuré. Le résultat obtenu est
cohérent avec le ressenti subjectif. Cette méthode permet aussi de déterminer le transfert
ou l’atténuation de structure moteur entre la chambre de combustion et le point de mesure,
et donc de quantifier la contribution de chaque poste de combustion sur le bruit mesuré.
Abstract
The assessment and ranking of noise sources in Diesel engines is of major concern in the
car industry. This is all the more true as the engine emission standards are more and more
stringent, so that it is necessary to conciliate conflicting design modifications in order
to reduce noise radiation on the one hand and engine emission on the other hand. In this
context, there is a need for a fast and reliable method for separating the main engine noise
sources (combustion noise and mechanical noise) from in operation measurements. This
paper introduces such a method. It is based on advanced signal processing tools which
explicitly take into consideration the non-stationary structure of the engine noise signals so
as to design a cyclic Wiener filter to achieve separation. This results in a set of separated
waveforms from which noise levels and frequency spectra relating to combustion noise and
mechanical noise can easily be computed. It also allows the computation of the structural
loss between the combustion chamber and the measurement points, and therefore the
assessment of the contribution of each cylinder to the overall radiated noise. The proposed
method has the advantage of requiring few instrumentation and of implying a low-complexity
experimental protocol as compared to other existing solutions. Its application to some actual
examples is illustrated.
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