Brevet FR2531023A1 — publié le 19840203

L'invention est relative aux dispositifs propres à atténuer les bruts perçus par les occupants d'un véhicule équipé d'un moteur à coinhustion interne, principalement lorsque ces bruits sont amplifiés: par résonance de l'habitacle. Le dispositif suivant l'invention est particulièrement applicable aux bruits engendrés par les moteurs à quatre temps et quatre cylindres et liés au double de la fréquence du.moteur (dits harmoniques deux); c'est ce que l'on appelle couramment le bourdonnement ("boom" en anglais). Plus précisément, l'invention concerne les dispositifs d'atténuation du bruit du type comprenant un émetteur acoustique, dit générateur d'anti-bruit, qui émet sous la commande d'un régulateur des ondes sonores sensiblement opposées à celles engendrées par lé véhicule Dans les solutions connues, le régulateur électrique reçoit habituellement un signal d'au moins un microphone détectant les bruits engendrés par le véhicule et, en fonction de ce signal, il module l'anti-bruit émis par l'émetteur de manière à le rendre sensiblement opposé à la résultante des bruits détectés. Un tel agencement est relativement coûteux du fait de l'emploi d'au moins un micrpphone associé à des moyens d'analyse des sons captés, et son efficacité n'est pas assurée car elle dépend de l'emplacement du ou de chaque microphOne, qui ne peut aisément être placé de manière optimale, voire à proximité des oreilles des occupants du véhicule. L'invention a pour b.ut de remédier à ces inconvénients en évitant d'équiper le dispositifd'un micropilone et de moyens d'analyse associés. En tenant compte du fait que les bruites principaux perçus par les occupants sont ceux engendrés par le moteur, et que la phase de ces-bruits est directement liée à la rotation de ce dernier, l'invention a pour objet un dispositif d'atténuation du bruit du type précité, caractérisé en ce quiLl comprend des- moyens- pour fournir au régulateur un signal représentatif de la vitesse de rotation du moteur, et en ce que le régulateur comprend des moyens pour fournir au générateur d'anti-bruit un courant alternatif dont la fréquence est propoationnelle à cette vitesse et dont la phase et l'amplitude sont modulées en fonction dudit signal. Selon quelques caractéristiques avantageuses de l'invention: - pour un dispositif des-tinE notamment à un moteur à quatre temps et à quatre cylindres, ledit signal est un courant pulsé à deux tops par tour du moteur; - le régulateur est électronique à commande numérique et comporte d'une part un micrcprocesseur-qui , en fonction dudit signal représentatif de la vitesse de rotation du moteur, émet deux signaux de sortie, respectivement vers un déphaseur et vers un amplificateur disposées dans le circuit d'alimentation du générateur d'anti-bruit, et d'autre part des moyens de mise en mémoire de valeurs correspondantes de ces trois signaux;; - ces valeurs sont déterminées expérimentalement avant montage du dispositif en choisissant pour chacune de diverses plages de vitesses d'utilisation du moteur celles des valeurs des signaux de sortie procurant un bruit minimal au niveau des oreilles des occupants; - le générateur d'anti-bruit est soit un haut-parleur disposé au voisinage du tablier séparant habituellement l'habitacle du véhicule et l'espace contenant le moteur, soit un excitateur électro-magnétique utilisant comme membrane de h.aut-parleur le tablier ou un autre panneau de l'habitacle. Un exemple de.réali.sation d'un dispositif d'atténua ti.on de bruit selon l'invention est décrit ci-après, avec référence au. dessin annexé sur lequel: -- la Fig. 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un véhicule automobile, avec des ondes de pression acoustique correspondant à une première vitesse de rotation du moteur; - la Fig. 2 est une vue analogue, avec des ondes correspondant à une autre vitesse de rotation du moteur; et - la Fig. 3 est un schéma synoptique d'un dispositif d'atténuation du bruit conforme à l'invention. Les Fig. 1 et 2 montrent un véhicule dont l'habitacle 1, équipé de sièges- avant 2 et arrière 3, est séparé par un tablier 4 de l'espace 5 contenant un moteur à combustion interne 6. Le bruit engendré par le moteur, notamment au niveau de son admission, de son échappement et de sa fixation sur la structure du véhicule, est transmis au tablier 4 et se propage dans l'habitacle par ondes de pression d'autant plus courtes que la fréquence du bruit est plus elevée.-Pour certaines longueurs de ces ondes, une résonance se produit habituellement dans l'habitacle: selon la Fig. 1, entre deux noeuds de pression 7 et 8 situés respectivement près du tablier 4 et au-dessus des sièges arrière 3, se forme au-dessus des sièges avant une zone de pression acoustique maximale 9, d'où résulte un bruit important pour leurs occupants; selon la Fig. 2, la longueur d'onde étant sensiblement double de celle de la Fig. 1 et la fréquence du bruit, ainsi que la vitesse de rotation du moteur, étant donc deux fois plus faibles que dans le cas précédent, un seul noeud de prêssion 10 apparait, au droit des singes avant, tandis qu'une zone de pression acoustique maximale 11 est située au-dessus des sièges- arrière, d'où resulte un bruit important pour leurs occupants. Dans le cas le plus fréquent d'un moteur à quatre temps et à quatre cylindres-, la fréquence du bruit est double (harmonique 2) de celle du moteur, c1est-à-dire de sa vitesse de rotation exprimée en tours par seconde. Ainsi, pour une longueur d'habi.tacle de deux mètres environ, la résonance correspondant à la Fig. 1 se produit pour une vitesse de rotation voisine de 4500 t/mn et la résonance correspondant à la Fig. 2 se produit vers 2500 t/mn. Selon l'invention, pour atténuer ces bruits perçus par les occupants du véhicule et pour émettre à cet effet un anti-bruit, c'est-à-dire des ondes acoustiques en opposition de phase et d'amplitude avec celles susmentionnées, un haut-parleur 12 est fixé à proximité du tablier 4 et est alimenté en courant alternatif dont la fréquence est double de celle du moteur et dont la phase et l'amplitude sont modulées par un régulateur 13 schématisé à la Fig. 3. Ce courant est d'abord rendu sinusoldal par un organe classique de mise en forme 14 recevant une série deimpul sions à ladite fréquence, fournies par un capteur 15 detectant deux tops par tour du moteur. Le régulateur 13 est électronique à commande numérique; il comprend un microprocesseur 16 relié d'une part à un circuit de mémoire 17, d'autre part à un interface d'entrée-sortie 18 recevant de l'organe 14 un signal d'entrée S1 représentatif de la vitesse de rotation du moteur et émettant deux signaux de sortie 52 et S3, respectivement vers un déphaseur 19 et vers un amplificateur 20 disposés en série dans le circuit d'alimentation du haut-parleur 12, entre ce dernier et l'organe 14 Ainsi, le courant sinusoldal sortant de l'organe 14 est déphasé puis amplifié avant d'atteindre le haut-parleur 12. Dans le circuit 17sont mises en mémoire des-valeurs correspondantes des trcis signaux S1, 2 et S3. Avant montage du dispositif sur la véhicule, des essais permettent d'établir pour chacune. des; plages de vitesses d'utilisation du moteur, par exemple des plages de 100 tXmn s'échelonnant depuis 100Q t/mn jusque 5000 t/mn, donc pour chacune de quarante valeurs du signal S1, les valeurs respectives des- signaux S2 et S3 correspondant à une phase et à une amplitude du-courant d'alimentation du haut-parleur telles que le bruit perçu par les occupants du véhicule soit minimal.Lesessais peuvent à cet effet être effectués en utilisant un microphone placé successivement au droit des oreilles des divers occupants. Une fois le régulateur 13 équipé du circuit de mémoire 17 ainsi programmé, lorsque le moteur tourne à une vitesse quelconque, un signal S1 représentatif de cette vitesse est introduit par l'interface 18 dans le microprocesseur 16, lequel détermine, grâce au circuit-de mémoires, le signal S2 et le signal S3 préétablis correspondant au signal S1 et conduisant, par l'intermédiaire du déphaseur 19 et de l'amplificateur 20, à la phase et à l'amplitude du courant d'alimentation du haut-parleur prévues lors des essais. Le.haut-parleur 12 émet par conséquent un anti-bruit qui s'oppose de manière optimale au bruit engendré par le moteur. Ce dispositif est particulièrement efficace lorsque le bruit perçu par les occupants est principalement un bourdonnement dû au moteur, notamment pour les vitesses de rotation correspondant à la résonance de l'habitacle; il présente l'avantage d'être peu encombrant et relativement peu coûteux, en particulier puisqu'il ne comporte pas de microphone e.t de moyens d'analyse associés, et puisqu'il ne diffère, d'un type de véhicule à l'autre, que par le circuit de mémoires 17 programmé spécifiquement. Ce circuit de mémoires, dans le mode de réalisation le plus simple, peut n'être programmé que pour les vitesses de rotation du moteur voisines de celles correspondant à la résonance dé l'habitacle, vitesses pour les quelles l'atténuation du bruit est le plus nécessaire. En variante, le tablier 4 étant en tôle relativement mince, le haut-parleur peut être remplacé par un générateur sonore constitué par un excitateur électromagnétique placé contre le tablier et propre à le faire vibrer comme une membrane de haut-parleur. En variante, on peut également utiliser un autre panneau de l'habitacle, si l'utilisateur y trouve avantage. Par ailleurs, pour mieux atténuer les bruits perçus à la fois aux places avant et aux places arrière, plusieurs haut-parleurs, alimentés par un même régulateur ou chacun par un régulateur indépendant tel que décrit ci-des-sus, peuvent être prévus dans l'habitacle. - REVENDICATION5 1. Dispositif d'atténuation du bruit dans llhabita- cle d'un véhicule. automobile, du type comprenant un émetteur acoustique, dit générateur d'anti-bruit, qui émet sous la commande d'un régulateur (13) des ondes sonores sensiblement opposées à celles engendrées par s le véhicule , caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (14, 15) pour fournir au régulateur (13) un signal (S1) représentatif de la vitesse de rotation du moteur (6), et en ce que le régulateur comprend des moyens (16 à 20) pour fournir au générateur d'anti-bruit (12) un courant alternatif dont la fréquence est proportionnelle à cette vitesse et dont la phase et l'amplitude sont modulées en fonction dudit signal. 2.- Dispositif-suivant la revendication 1, notamment pour véhicule équipé d'un moteur (6) à quatre temps et à quatre cylindres, caractérisé en ce que ledit signal est un courant pulsé à deux tops par tour du moteur. 3.- Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le régulateur (13) est électronique à commande numérique et comporte d'une part un microprocesseur (16) qui, en fonction dudit signal (S1) représentatif de la vitesse de rotation du moteur (6), émet deux signaux de sortie (S2, S3), respectivement vers un déphaseur (19) et vers un amplificateur (20) disposés dans le circuit d'alimentation du générateur d'anti-bruit (12), et d'autre part des moyens (17) de mise en mémoire de valeurs correspondantes de ces trois signaux. 4.- Dispoitlf suivant la revendication 3, caracté rïsé en ce que lesdites valeurs sont déterminées expérimentalement avant montage du dispositif en choisissant pour chacune de diverses plages de vitesses d'utilisation du moteur (6) celles des valeurs des signaux de sortie (S2, S3) procurant un bruit minimal au niveau des oreilles des occupants. 5.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications. 1 à 4, caractérisé en ce que le générateur est un haut-parleur (12) dî.spos-é au voisinage d'un tablier (4) séparant l'habitacle (1) de l'espace (5) qui contient le moteur (6). 6.- Di.spositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le générateur est un excitateur électro-magnétique utilisant comme membrane de haut-parleur un tablier (4) séparant l'habitacle (1) de l'espace (5) qui contient le moteur (6), ou bien un autre panneau de l'habitacle. 7.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs générateurs d'anti-bruit commandés par un même régulateur. 8.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs générateurs d'anti-bruit commandés chacun par un régulateur indépendant de la manière indiquée.