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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
1.
Présentation
a.
b.
c.
2.
Implantation du capteur
a.
b.
c.
1.
Caractérisation / Définition du CDC
Choix et approvisionnement
Tests expérimentaux
Conditionnement du signal
a.
b.
2.
Introduction au taux de compression
Présentation du dispositif
Objectif général
Acquisition et Traitement du signal
Programmation sous Labview
Conclusion
DEJEAN Paul – KASONGO Tshimanga Cyril
2
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 ?
ε=
V PMB
VPMH
PMB = Point mort bas
PMH = Point mort haut
DEJEAN Paul – KASONGO Tshimanga Cyril
3
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 THERMODYNAMIQUE
(η)
Rendement du cycle thermique théorique du moteur:
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
0
5
10
15
20
Courbe du rendement
thermique
en fonction du(εtaux
de compression
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.
DEJEAN Paul – KASONGO Tshimanga Cyril
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.
DEJEAN Paul – KASONGO Tshimanga Cyril
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1. PRESENTATION
2. IMPLANTATION DU CAPTEUR
3. CONDITIONNEMENT DU SIGNAL
Travail
récupéré sur
le vilebrequin
27%
Perte par les
parois
20%
Pertes
mécaniques
8%
Pertes par
l'échappement
45%
ε=9
a. Introduction au taux de compression
b. Présentation du dispositif
c. Objectif général
Travail
récupéré sur
le vilebrequin
34%
Pertes
mécaniques
10%
Perte par les
parois
25%
ε = 18
Pertes par
l'échappement
31%
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
DEJEAN Paul – KASONGO Tshimanga Cyril
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
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
Tmax = 140°C
Pression
Pmax = 60 bars
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10%
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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
Oui
Magnétostrictif
Non
Utilisable seulement en régime établi
Magnétorésistance (MR)
Oui
Capacitif
Optique
Non
Les surfaces en regard doivent être très
propres; tout dépôt est susceptible de
modifier le milieu diélectrique
Non
Milieu huileux propice à la diffraction
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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
• Peu coûteux et très robustes
• Large bande passante
INCONVENIENTS
• Cible sensible à la température (le champ
généré par un aimant permanent varie de
0,2 %/°C)
• Grande finesse (le capteur ne perturbe
pas la mesure du fait de l'absence de
contact)
• Perturbation de la mesure par des
sources magnétiques externes possible
• Peu sensibles aux projections d’huile
• 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.
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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
Capteur GMR fixé au carter
3 aimants de magnétisme différents:
• rectangulaire
• cylindrique
• disque dur
Dispositif TCV avec aimants intégrés
Rôle des aimants : Augmenter l’amplitude du signal capté (augmentation du rapport signal/bruit)
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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
Capteur
Capteur
y
y
z
Aimant
Aimant
x
x
TC maxi
TC mini
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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
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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
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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.
A
5
 22
0,225
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
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1. PRESENTATION
2. IMPLANTATION DU CAPTEUR
3. CONDITIONNEMENT DU SIGNAL
a. Acquisition et traitement du signal
b. Programmation sous Labview
DEJEAN Paul – KASONGO Tshimanga Cyril
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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% ).
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