MESURE DYNAMIQUE DU TAUX DE COMPRESSION D'UN MOTEUR THERMIQUE Soutenance de projet du 16.05.2007 Professeur encadrant : M. Dominique MEIZEL Responsable du projet : M. Michel MARCHISSEAU

MESURE DYNAMIQUE DU TAUX DE COMPRESSION D'UN MOTEUR THERMIQUE Sommaire Présentation Introduction au taux de compression Présentation du dispositif Objectif général Implantation du capteur Caractérisation / Définition du CDC Choix et approvisionnement Tests expérimentaux Conditionnement du signal Acquisition et Traitement du signal Programmation sous Labview Conclusion

MESURE DYNAMIQUE DU TAUX DE COMPRESSION D'UN MOTEUR THERMIQUE 1. PRESENTATION 2. IMPLANTATION DU CAPTEUR 3. CONDITIONNEMENT DU SIGNAL a. Introduction au taux de compression b. Présentation du dispositif c. Objectif général Le taux de compression, qu’est-ce que c’est ? V PMB VPMH ε = PMB = Point mort bas PMH = Point mort haut

Rapport volumétrique: 1. PRESENTATION 2. IMPLANTATION DU CAPTEUR 3. CONDITIONNEMENT DU SIGNAL a. Introduction au taux de compression b. Présentation du dispositif c. Objectif général Rapport volumétrique: Rendement du cycle thermique théorique du moteur: Courbe du rendement thermique en fonction du taux de compression L’objectif est d’ajuster le taux de compression du moteur thermique en fonction de son type d’utilisation pour avoir toujours le meilleur rendement possible.

MESURE DYNAMIQUE DU TAUX DE COMPRESSION D'UN MOTEUR THERMIQUE 1. PRESENTATION 2. IMPLANTATION DU CAPTEUR 3. CONDITIONNEMENT DU SIGNAL a. Introduction au taux de compression b. Présentation du dispositif c. Objectif général Comment mesurer le taux de compression ? θ = 22° Piston Carter Levier Excentrique Vilebrequin TC neutre TC maxi La rotation du levier par rapport au vilebrequin permet d’augmenter ou diminuer la course du piston et donc le taux de compression. Le taux de compression peut ainsi être ajuster entre 12 et 18.

1. PRESENTATION 2. IMPLANTATION DU CAPTEUR 3. CONDITIONNEMENT DU SIGNAL a. Introduction au taux de compression b. Présentation du dispositif c. Objectif général ε = 9 ε = 18 Devenir de l’énergie contenue dans le carburant en fonction du taux de compression Intérêts principaux de cette technologie : - Diminution de la consommation de carburant - Réduction des émissions nocives dans le cadre écologique - Polyvalence du moteur vis-à-vis des types de carburant - Accroissement de la puissance spécifique - Accroissement du couple moteur à bas régime

MESURE DYNAMIQUE DU TAUX DE COMPRESSION D'UN MOTEUR THERMIQUE 1. PRESENTATION 2. IMPLANTATION DU CAPTEUR 3. CONDITIONNEMENT DU SIGNAL a. Caractérisation / Définition du CDC b. Choix et approvisionnement c. Tests expérimentaux Cahier des charges du capteur FONCTION CRITERE NIVEAU Délivrer une tension image de la position de la cible Précision 10% Répondre rapidement Temps de réponse τ < 8,57 ms Ne pas perturber le système dans son mouvement de rotation Distance [5mm ; 30mm] Résister au milieu ambiant Température Pression Tmax = 140°C Pmax = 60 bars

MESURE DYNAMIQUE DU TAUX DE COMPRESSION D'UN MOTEUR THERMIQUE 1. PRESENTATION 2. IMPLANTATION DU CAPTEUR 3. CONDITIONNEMENT DU SIGNAL a. Caractérisation / Définition du CDC b. Choix et approvisionnement c. Tests expérimentaux Quel capteur de proximité choisir ? CAPTEUR CONVIENT-IL? À courants de Foucault Non Présence d'objets métalliques autour de la pièce cible. Inductif à reluctance variable Oui À Effet Hall Magnétostrictif Utilisable seulement en régime établi Magnétorésistance (MR) Capacitif Les surfaces en regard doivent être très propres; tout dépôt est susceptible de modifier le milieu diélectrique Optique Milieu huileux propice à la diffraction

MESURE DYNAMIQUE DU TAUX DE COMPRESSION D'UN MOTEUR THERMIQUE 1. PRESENTATION 2. IMPLANTATION DU CAPTEUR 3. CONDITIONNEMENT DU SIGNAL a. Caractérisation / Définition du CDC b. Choix et approvisionnement c. Tests expérimentaux Les trois capteurs retenus sont de type magnétique. AVANTAGES INCONVENIENTS • Peu coûteux et très robustes • Large bande passante • Grande finesse (le capteur ne perturbe pas la mesure du fait de l'absence de contact) • Peu sensibles aux projections d’huile • Cible sensible à la température (le champ généré par un aimant permanent varie de 0,2 %/°C) • Perturbation de la mesure par des sources magnétiques externes possible • Fonctionnement non linéaire Un nouveau type de capteur MR se distingue par sa haute sensibilité, sa stabilité en température et son faible coût : les GMR.

MESURE DYNAMIQUE DU TAUX DE COMPRESSION D'UN MOTEUR THERMIQUE 1. PRESENTATION 2. IMPLANTATION DU CAPTEUR 3. CONDITIONNEMENT DU SIGNAL a. Caractérisation / Définition du CDC b. Choix et approvisionnement c. Tests expérimentaux Matériel expérimental 2 capteurs GMR: AA002-02 AAH002-02 3 aimants de magnétisme différents: rectangulaire cylindrique disque dur Capteur GMR fixé au carter Dispositif TCV avec aimants intégrés Rôle des aimants : Augmenter l’amplitude du signal capté (augmentation du rapport signal/bruit)

Solution d’acquisition 1. PRESENTATION 2. IMPLANTATION DU CAPTEUR 3. CONDITIONNEMENT DU SIGNAL a. Caractérisation / Définition du CDC b. Choix et approvisionnement c. Tests expérimentaux Solution d’acquisition x y z Capteur Aimant Aimant x y Capteur TC maxi TC mini

MESURE DYNAMIQUE DU TAUX DE COMPRESSION D'UN MOTEUR THERMIQUE 1. PRESENTATION 2. IMPLANTATION DU CAPTEUR 3. CONDITIONNEMENT DU SIGNAL a. Caractérisation / Définition du CDC b. Choix et approvisionnement c. Tests expérimentaux Résultats expérimentaux Courbes obtenues pour le capteur AA002-02 avec l’aimant cylindrique TC mini – amplitude des pics 30 mV TC maxi – amplitude des pics 225 mV

MESURE DYNAMIQUE DU TAUX DE COMPRESSION D'UN MOTEUR THERMIQUE 1. PRESENTATION 2. IMPLANTATION DU CAPTEUR 3. CONDITIONNEMENT DU SIGNAL a. Caractérisation / Définition du CDC b. Choix et approvisionnement c. Tests expérimentaux Résultats expérimentaux Courbes obtenues pour le capteur AAH002-02 avec l’aimant cylindrique TC mini – amplitude des pics 170 mV TC maxi – amplitude des pics 250 mV

MESURE DYNAMIQUE DU TAUX DE COMPRESSION D'UN MOTEUR THERMIQUE 1. PRESENTATION 2. IMPLANTATION DU CAPTEUR 3. CONDITIONNEMENT DU SIGNAL a. Acquisition et traitement du signal b. Programmation sous Labview Amplification du signal Sachant que le signal maximal délivré par le capteur est de 225mV, si le signal traité doit être entre [0;5] volts, il est nécessaire d’amplifier le signal par 22. Fréquence d’échantillonnage Le capteur fonctionnant à une fréquence maximale de l’ordre de quelques MHz, on décide D’avoir 1000 échantillons par tour du moteur ce qui correspond à Fe = 1MHz. Remarque: le produit gain bande des AOP est de l’ordre de la centaine de Hz

MESURE DYNAMIQUE DU TAUX DE COMPRESSION D'UN MOTEUR THERMIQUE 1. PRESENTATION 2. IMPLANTATION DU CAPTEUR 3. CONDITIONNEMENT DU SIGNAL a. Acquisition et traitement du signal b. Programmation sous Labview

MESURE DYNAMIQUE DU TAUX DE COMPRESSION D'UN MOTEUR THERMIQUE 1. PRESENTATION 2. IMPLANTATION DU CAPTEUR 3. CONDITIONNEMENT DU SIGNAL a. Acquisition et traitement du signal b. Programmation sous Labview Conclusion Afin de réaliser un asservissement du taux de compression, nous avons dû réaliser toute la partie implantation d’un capteur de mesure de position. Cela passe du cahier des charges à la réalisation de mesures expérimentales qui permettent de choisir le meilleur capteur. Cependant, malgré l’indisponibilité du carter avec son dispositif TCV, la partie de l’étalonnage du capteur reste a être effectuer. Il pourra alors être vérifié la concordance avec le cahier des charges ( précision < 10% ).