Afin d'augmenter le rendement des moteurs thermiques (ici un 125cm3), un nouveau concept de moteur à taux de compression variable a été créé. Ce projet traite de la mise en place d'un système de régulation du taux de compression.
Ce sujet est au centre d’un projet de création d’entreprise porté par Monsieur Michel Marchisseau. Ce projet a obtenu les labels suivants :
1- Prix du 3ème millénaire décerné par le Concours LépineLe volume compris entre la culasse et le piston lorsque celui-ci se trouve au point mort haut (PMH) constitue la chambre de combustion (ou volume mort) v. Le volume compris entre la culasse et le piston lorsque celui-ci se trouve au point mort bas (PMB) est noté V.
La variation de la course du piston permet de changer les valeurs de v et V, et donc la valeur de leur rapport que l’on appelle taux de compression ε. Le rapport volumétrique ρ qui intervient dans l’expression du rendement, lui, est défini par la formule suivante :
Si on se réfère à la relation (1), on comprend qu'augmenter le taux de compression revient à minimiser et/ou maximiser. La section des cylindres étant constante, l'une des manières de faire varier les volumes aux PMH et PMB consiste à faire varier la course du piston : c'est la méthode employée dans le projet.
Le prototype est composée d’un excentrique (jaune) encastré dans le vilebrequin, sur lequel est fixé un levier (orange) en liaison pivot avec l’excentrique (débattement de ±22° par rapport à la position moyenne) permettant d’augmenter ou diminuer la course du piston (bleu) selon le besoin (Fig.1 et 2). Le mouvement du levier est piloté par un circuit hydraulique situé dans le vilebrequin et l’excentrique.
Ci-dessous 2 vidéos pour vous aidez à comprendre le fonctionnement de ce dispositif. A gauche, une video avec le levier en position neutre. A droite, une video avec le levier en position max. Si l'on observe bien, on s'aperçoit que l'amplitude du piston est plus importante à droite.
Le bilan énergétique d'un tel dispositif a permis de réaliser la figure suivante afin de mieux comprendre les transformations d'énergies et de révéler ainsi, l'importance que peut avoir un contrôle sur le taux de compression.
| Avantages: | Les intérêts principaux de cette technologie sont : |
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Afin de contrôler le taux de compression du moteur, il faut pouvoir le mesurer afin de l'intégrer dans une boucle fermée. Pour cela, il a fallu trouver un capteur qui permette cette mesure dans un environnement aussi hostile et et répondant au cahier des charges suivant:
Le choix s'est porté sur un capteur à magnétorésistance géante de la société "NVE CORPORATION", car ce sont un des rares capteurs fonctionnants à cette température.
Afin de fonctionner correctement, il faut implanter sur le levier un aimant qui soit la source magnétique assez puissant pour que le capteur puisse capter levier en position haute ou basse. L'aimant se rapprochant ou s'éloignant du capteur suivant la position du levier, on peut en déduire après un étalonnage du capteur, la valeur du taux de compression.
Ainsi, après un traitement du signal électrique délivré par le capteur, nous pouvons transmettre l'information du taux de compression au calculateur qui pourra par la suite commander le TCV en boucle fermée.
Une fois l'aimant avec sa bonne implantation trouvé, nous pouvons connecter le signal délivré par le capteur sur une carte d'acquisition Labview qui nous permet par la suite de filtrer le signal et de commencer à étalonner le capteur. Ci dessous, les courbes de mesures directes depuis le capteur visualisées sur un oscilloscope numérique.
On relève sur ces mesures une dynamique d’amplitude des pics de : 225 – 30 = 195 mV. Sur les courbes suivantes, voici le signal Labview après traitement pour augmenter les préciions de mesures.
A l’aide de Labview, un programme d’acquisition de l’information voulu a été réalisé (voir annexe 4). Cependant, un étalonnage du capteur reste à être effectué. Nous regrettons d’avoir pu voir notre projet se concrétiser afin de vérifier si le système de capteur implanté sur le carter de la moto fournie une information dans les conditions définies par le cahier des charges (précision < 10 %...).
