Analysis of vibro-acoustic comfort for engine with deactivated cylinders
Analyse du confort vibro-acoustique d'automobile à moteur ayant des cylindres désactivés
Résumé
The technology of cylinder of deactivation has been developed in order to reduce gas consumption and CO2 emissions. Two strategies were studied at groupe PSA called fixed and rotating deactivations depending on the number of cylinders deactivated per engine cycle. This implies non neglecting modifications of sound and vibrations transmitted to the car cabin depredating the global comfort of the car.
This research work focused on how driver’s comfort was altered by these engine configurations and how it would be possible to improve this comfort. Among the solutions possible, appears the principle of real-time sonification of the engine noise.
To answer these questions, five perceptual experiments have been conducted. First, the aim was to evaluate global comfort with different engine configurations and validate the use of a vibro-acoustic simulator. This showed that one deactivation strategy was significantly reducing the comfort evaluation. Then, we focused on the second strategy which was also considered as not comfortable. On the third experiment, we were interested in finding an acceptable threshold between the vibrations and sounds with the deactivation and with the usual engine configuration. This led to a target of signal to reach in order to provide acceptable situations in terms of sound and vibrations. In the last two experiments, we were interested in the simulation of two solutions about the deactivation settings that would reduce the annoyance: the modification of the engine speed range in which the deactivation occurs and the softening of horizontal suspensions part in order to reduce vibrations resonances at low engine speed.
La technologie de désactivation des cylindres a été développée dans le but de réduire la consommation de carburant et les émissions de CO2. Deux stratégies ont été étudiées au sein du groupe PSA, les désactivations fixes et rotatives, en fonction du nombre de cylindres désactivés par cycle moteur. Ceci implique des modifications non négligeables des sons et des vibrations transmis à l'habitacle de la voiture, ce qui nuit au confort global de la voiture.
Ce travail de recherche s'est intéressé à la manière dont le confort du conducteur était modifié par ces configurations moteur et comment il serait possible d'améliorer ce confort. Parmi les solutions possibles, apparaît le principe de la sonification en temps réel du bruit du moteur.
Pour répondre à ces questions, cinq expériences perceptives ont été menées. Tout d'abord, il s'agissait d'évaluer le confort global avec différentes configurations du moteur et de valider l'utilisation d'un simulateur vibro-acoustique. Ces expériences ont montré qu'une stratégie de désactivation réduisait de manière significative l'évaluation du confort. Ensuite, nous nous sommes concentrés sur la deuxième stratégie qui était également considérée comme peu confortable. Lors de la troisième expérience, nous avons cherché à trouver un seuil acceptable entre les vibrations et les sons avec la désactivation et avec la configuration habituelle du moteur. Ceci a conduit à une cible de signal à atteindre afin de fournir des situations acceptables en termes de sons et de vibrations. Dans les deux dernières expériences, nous nous sommes intéressés à la simulation de deux solutions concernant les paramètres de désactivation qui réduiraient la gêne : la modification de la plage de régime moteur dans laquelle la désactivation se produit et l'assouplissement de la partie horizontale des suspensions afin de réduire les résonances des vibrations à bas régime.