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Renault utilise Maple pour réduire les vibrations de ses moteurs

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Le constructeur automobile modélise mathématiquement l'un de ses moteurs pour comprendre la cause de vibrations parasites. Il tire parti de l'expérience de ses ingénieurs autour de Maple pour trouver rapidement une solution économique.


Renault était confronté, sur un moteur turbo-diesel 4 cylindres 2,2 litres destiné à sa gamme Laguna, à des problèmes de bruit et de vibrations indésirables lors des décélérations.

Outre les désagréments pour le confort du conducteur, ces phénomènes de résonance mécanique peuvent aussi conduire à une usure prématurée de certains composants du moteur. D'où l'intérêt de mener des recherches pour déterminer l'origine et la cause de ces bruits. Un travail qui a été confié à Jean-Louis Ligier, responsable Recherche et développement chez Renault, et à son équipe.

Jean-Louis Ligier, Docteur en génie mécanique, utilise le logiciel Maple depuis plus de 20 ans. Il a déjà eu recours au logiciel dans plusieurs projets de recherche appliquée, concernant par exemple des analyses thermiques non stationnaires de composants de boîtes de vitesses, l'optimisation du frottement dans les moteurs ou encore des analyses vibratoires. Il travaille pour Renault depuis plus de 12 ans et consacre ses efforts à l'étude des comportements thermiques et de la fatigue mécanique des composants de moteurs, ainsi qu'à la mise au point de nouvelles méthodologies de simulation de ces phénomènes.

Modéliser le moteur

Le premier objectif recherché à travers l'utilisation de Maple était d'écrire des équations permettant de contrôler très facilement les composants du moteur. Pour la création de modèles mathématiques de composants, plusieurs logiciels auraient pu être employés. Mais d'après l'expérience de Jean-Louis Ligier, Maple est le logiciel le plus convivial et le plus rapide pour les tâches qui étaient à effectuer. « Maple peut exécuter en quelques heures seulement des tâches qui avec d'autres logiciels peuvent exiger des jours entiers », explique-t-il. « Je peux entrer les équations comme si je les écrivais manuellement. La possibilité d'effectuer des calculs symboliques me permet de plus d'obtenir des optimisations quasiment inimaginables avec d'autres logiciels. Les résultats sont par ailleurs extrêmement précis ».



Le modèle du moteur, basé sur un système de cinq équations différentielles, est principalement axé sur le vilebrequin, le double volant amortisseur (DVA), ainsi que l'ensemble de la ligne de transmission. A partir de ces équations, l'équipe de Jean-Louis Ligier est parvenue à évaluer le niveau de vibrations induit durant la décélération du moteur. La représentation graphique des résultats de la simulation a révélé que les vibrations étaient dues principalement à des chocs à l'intérieur du DVA. Pour remédier au problème, une solution relativement simple et économique, consistant à modifier l'admission de l'air lors de la décélération, a été mise en œuvre.

Réduire le bruit de 30 %

L'analyse des résultats de la simulation a permis à Jean-Louis Ligier de réduire le niveau sonore de 30 %. Grâce à la modélisation du moteur dans Maple, il a pu analyser les équations symboliques et acquérir ainsi une compréhension plus approfondie du système. La représentation graphique des résultats numériques a mis en lumière l'origine des vibrations.







Grâce à Maple, le modèle a été créé et exécuté en une seule journée, ce qui représente un gain de temps considérable par rapport à d'autres solutions. « J'utilise Maple depuis plus de 20 ans. J'apprécie sa simplicité d'utilisation et ses fonctionnalités puissantes. La possibilité d'exécuter des calculs symboliques et numériques représente pour moi un extraordinaire gain de temps, puisque je peux obtenir des résultats le jour même, là où d'autres logiciels demandent des semaines », conclut Jean-Louis Ligier.

Jean-François Prevéraud

Pour en savoir plus : http://www.maplesoft.com

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