Car pass-by indoor testing

Essais de bruits de passage réalisés à l'intérieur : une solution à un problème extérieur

Les essais de bruits de passage réalisés à l'intérieur aident les équipementiers automobiles à respecter les nouvelles limites de bruit, mais aussi à étudier et à optimiser leurs designs de manière rentable.

Les bruits dus au trafic routier constituent, à l'échelle mondiale, un des problèmes environnementaux les plus répandus liés au bruit. Il ne s'agit pas d'une simple nuisance, mais d'un problème sanitaire majeur. Pour contribuer à réduire les bruits environnementaux, les agences gouvernementales définissent des limites d'émission de bruits de passage pour chaque catégorie de véhicules terrestres : des réglementations très importantes qui doivent être respectées et qui s'imposent à tous les équipementiers automobiles, dans le cadre de la certification des produits. Ces réglementations sont, par ailleurs, de plus en plus strictes.
UN/ECE R51.03
EN SAVOIR PLUS SUR LA RÉGLEMENTATION

La réglementation UN/ECE R51.03, entrée en vigueur en 2014, définit un calendrier pour une réduction significative des valeurs limites des bruits de passage. D'ici 2024, par exemple, la nouvelle limite pour les voitures de passagers (catégorie M1) sera fixée à 68 dB(A), soit une réduction de 6 dB (facteur de 2) sur les trois phases. Même les véhicules 100 % électriques pourraient avoir du mal à satisfaire cette exigence sans que des mesures soient prises pour réduire les bruits des pneus. 

Les équipementiers automobiles ont de nouveaux défis à relever : celui des essais sur route à vitesse constante, auxquels s'ajoute la procédure de test visant à refléter des conditions de conduite plus réalistes, et lors desquels les bruits sont décalés du moteur vers les pneus pour refléter la contribution de plus en plus importante des bruits de pneus, y compris à vitesse réduite. Les tests ASEP (Additional Sound Emission Provisions) exigent des constructeurs qu'ils démontrent que les niveaux sonores de leurs véhicules ne diffèrent pas de manière significative des résultats des essais ISO de mesure des bruits de passage, dans des conditions de conduite sur route habituelles et sur une gamme de vitesses plus large. Dans leur mouture actuelle, les tests ASEP requièrent quatre vitesses supplémentaires pour chaque rapport soit, au total, 24 mesures supplémentaires pour une voiture à 6 vitesses. Ils devraient être revus prochainement, ce qui devrait augmenter encore la charge représentée par les tests.  

Si on ajoute à toutes ces nouvelles exigences la nécessité de mettre en œuvre des tests plus efficaces pour répondre à la volonté de réduire les délais de commercialisation, on peut se demander comment les équipementiers trouveront la capacité d'essai nécessaire pour développer avec succès la prochaine génération de véhicules, en conformité avec ces exigences internationales. Les essais de bruits de passage réalisés à l'intérieur constituent une partie de la solution. 

Intérieur ou extérieur ?

Les bruits de passage de véhicules sont habituellement mesurés à l'extérieur, avec une section de route droite et deux microphones de mesure situés de part et d'autre de ladite section. Le véhicule accélère entre les deux microphones et le niveau de pression sonore maximal est enregistré à la hauteur des deux microphones.  

essais de bruits de passage de véhicules réalisés à l'extérieurpiste pour les essais de bruits de passage réalisés à l'extérieur

Les mesures de bruits de passage effectuées sur le terrain posent toutefois de nombreux défis :

  • les conditions météorologiques sont-elles acceptables ? 
  • les bruits ambiants sont-ils assez faibles ?  
  • la surface de test convient-elle ?  
  • dans quelle mesure les cycles d'essais sont-ils cohérents ?  
  • puis-je réduire au minimum mon temps sur la piste d'essais ? 

symbole brochureSOLUTIONS DE HBK POUR LA MESURE DES BRUITS DE PASSAGE
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Les systèmes de mesure des bruits de passage sur le terrain n'ont, certes, aucune prise sur la météo ou le gazouillis des oiseaux, mais ils acquièrent, traitent, stockent et rapportent des données, recueillant tous les paramètres requis tels que la vitesse du moteur et du véhicule, ou d'autres données météorologiques et acoustiques. Cette méthode est privilégiée par bon nombre d'équipementiers, tant pour la conformité que pour l'homologation.

Afin de se conformer aux nouvelles limitations en termes de bruits, les constructeurs de véhicules routiers font de plus en plus appel à des essais de bruits de passage réalisés à l'intérieur, pour de multiples raisons.

 

 

Les essais de bruits de passage réalisés à l'intérieur sont agréés depuis 2019, tant pour l'homologation (R51.03 Am4) que pour la conformité de production. Ils constituent dès lors une alternative à part entière pour les essais réalisés à l'extérieur qui, eux, sont tributaires des conditions météorologiques. Mesurer les bruits intérieurs et extérieurs d'un véhicule en fonctionnement est bien plus simple à l'intérieur, avec un dynamomètre de châssis dans une grande chambre hémi-anéchoique. Dans cet environnement contrôlé, les mesures sont protégées des éléments et peuvent être reproduites facilement. Elles peuvent, en outre, être effectuées toute l'année, 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, tandis que le véhicule stationnaire offre un accès aisé à davantage d'instruments, pour identifier avec certitude les causes principales des bruits émis.

Les essais de bruits de passage réalisés à l'intérieur sont simulés en conduisant le véhicule stationnaire sur le banc à rouleaux comme s'il s'agissait d'une mesure habituelle réalisée à l'extérieur, et en mesurant le son émis avec un réseau linéaire de microphones disposés de part et d'autre du véhicule. Les signaux des microphones sont traités en même temps que la vitesse du véhicule, pour simuler un résultat de mesure à l'intérieur directement comparable à un résultat de mesure à l'extérieur, correction Doppler incluse. La norme fournit une méthode de correction des bruits de pneus utilisant des données de mesures effectuées à l'extérieur, sur une piste d'essais conforme aux normes ISO.  

Comment profiter des essais de bruits de passages réalisés à l'intérieur ?

Essais de voitures réalisés à l'intérieurInstallation d'essais de bruits de passage réalisés à l'intérieur, agréée pour l'homologation (R51.03 Am4).

La méthode d'essais de bruits de passage dépend de nombreux facteurs mais les résultats d'essais réalisés à l'intérieur peuvent, quelle que soit la méthode choisie, être mis en relation avec les résultats d'essais réalisés à l'extérieur, afin de s'assurer que les décisions prises en matière de bruits extérieurs reposent sur des informations exactes.

Développement et conception

En ce qui concerne le développement et la conception, les constructeurs de véhicule disposent de nombreux outils pour étudier et optimaliser leurs designs afin, d'une part, de se conformer aux réglementations de manière rentable et, d'autre part, de traiter le problème des bruits extérieurs plus tôt dans le processus de conception. Parmi ces outils, on retrouve notamment des méthodes de quantification des sources de bruits comme l'acoustique en réseau et l'analyse de la contribution du chemin d'accès source (Source Path Contribution - SPC).

Analyse de la contribution de la source

Un des principaux avantages des essais de bruits de passage réalisés à l'intérieur est l'analyse de la contribution de la source de bruits afin d'examiner la contribution des différentes sources potentielles. Ce point est extrêmement important pour tous les constructeurs de véhicules. Bien qu'ils soient plus silencieux, les véhicules électriques émettent toujours des bruits qui ne viennent pas des pneus. Il est donc aussi important pour les constructeurs de véhicules électriques de comprendre la contribution de ces différentes / nouvelles sources de bruits. 

SPC est une technique destinée à évaluer la contribution de sources diverses aux emplacements de récepteurs, en l'occurrence de microphones de passage. Les sources dominantes pour un récepteur donné peuvent être soulignées et ces sources peuvent ensuite faire l'objet d'examens plus poussés, avec CAE ou essais de développement. Cette méthode est souvent utilisée pour l'étude de solutions conceptuelles visant à respecter à la fois la réglementation sur les bruits de passage et les bruits intérieurs. 

Bruits de pneus, de moteur, d'échappement et intérieursMesure des bruits de pneus, mesure des bruits de moteur, analyse d'échappement et analyse des bruits intérieurs

Compte tenu, d'une part, des restrictions de plus en plus sévères relatives aux bruits des véhicules et, d'autre part, de l'importance de corriger les problèmes plus tôt dans la phase de conception, les essais de bruits de passage réalisés à l'intérieur sont un moyen pratique et efficace pour évaluer les bruits extérieurs et éviter les imprévus. Ces essais deviennent une pièce maîtresse de la boîte à outils de l'ingénieur, de la conception à l'homologation.