Mesure de la pression du cylindre

Qu’est-ce que la mesure de la pression du cylindre ?

La mesure de la pression du cylindre est essentielle à « l’indication de la pression du cylindre », une méthode de mesure et d’analyse permet de déterminer la courbe de pression à l’intérieur des cylindres des moteurs alternatifs à combustion interne. 

En raison des pressions élevées, la mesure de la pression interne du cylindre est également appelée « indication haute pression ». « L'indication basse pression » est une mesure complémentaire de la pression du cylindre. Elle est réalisée pendant la phase de changement de charge en vue de déterminer la pression dans le système d’entrée et de sortie. Pour pouvoir attribuer la pression mesurée à une phase de travail définie du moteur à combustion, le calcul tient compte de la position du piston (angle de vilebrequin) ou du temps.

Ces procédés fournissent des données nécessaires à la recherche, au développement et à la mise au point des moteurs. Les fabricants de moteurs se basent sur ces données pour se conformer aux lois de plus en plus strictes imposées sur les émisssions de gaz et optimiser l’efficacité de leurs moteurs. 

La mesure de la pression du cylindre permet de déterminer la courbe de pression qui est la principale source d’information pour l’indication de la pression du cylindre. L’indication de la pression cylindre permet de mieux connaître les processus thermodynamiques lors de la combustion ainsi que la puissance réelle du moteur. Les mesures d’optimisation des moteurs qui en résultent ont pour effet :

  • un meilleur rendement
  • une plus grande puissance des moteurs
  • une réduction des émissions
  • une meilleure longévité des moteurs

Quels sont les champs d’application de la mesure de la pression du cylindre ?

La mesure de la pression du cylindre est appliquée dans les secteurs suivants :

  • moteurs d'automobiles, de motocyclettes et de véhicules utilitaires
  • gros moteurs maritimes, notamment les diesel à 2 et 4 temps de l’industrie navale
  • gros moteurs stationnaires, notamment les moteurs à haute performance pour centrales électriques

Quelle technique de mesure applique la mesure de la pression du cylindre ?

La pression du cylindre est mesurée par des capteurs de pression piézoélectriques haute température qui sont installés via des trous réalisés à cet effet dans la culasse. Il est également possible d’utiliser des bougies de mesure intégrant un capteur de pression haute température. Ces bougies pouvant se visser à la place d’une bougie standard, il n’est pas ici nécessaire de percer des trous. Sur un moteur diesel, la mesure peut également s’effectuer par le biais d’adaptateurs spéciaux pour bougies de préchauffage.

La chaîne de mesure est complétée par un amplificateur de charge ainsi que des systèmes de saisie et d’évaluation des données. Le secteur automobile connait également des systèmes d’indication innovants qui réunissent en un seul appareil la saisie et l’évaluation des données et peuvent être utilisés sur le banc d’essai ou dans des applications mobiles. 

Pourquoi est-il si important de mesurer la courbe de la pression du cylindre ?

La mesure de la pression du cylindre permet de déterminer la courbe de pression qui est la principale source d’information pour l’indication de la pression du cylindre. Les moteurs alternatifs à combustion interne sont fondamentalement des moteurs thermiques : ils convertissent par combustion l’énergie chimique d’un mélange carburant-air essentiellement en énergie mécanique et chaleur. 

L’objectif des ingénieurs est d’obtenir un processus de conversion assurant la plus grande proportion possible d’énergie mécanique, et donc de maximiser l’efficacité. Un rôle déterminant est ici joué par le niveau et la courbe de la pression du cylindre qui agit sur le piston en fonction de l’angle du vilebrequin. Cette courbe de pression est représentative de la combustion et donc de la manière dont l’énergie est convertie dans le moteur. L’énergie mécanique exercée au total sur le piston pendant un cycle de travail ou une course résulte de la pression et du changement de volume induit dans la chambre de combustion.

Quels sont les paramètres de la courbe de pression du cylindre ?

Les paramètres essentiels sont le niveau du signal (pic de pression) ainsi que la pression moyenne indiquée sur un cycle de travail.

Comment la métrologie optique d’indication est-elle utilisée pour mesurer la pression ?

La métrologie optique d’indication vient compléter la mesure de la pression du cylindre et offre de nouvelles possibilités à l’optimisation des processus de combustion. Cette technologie se base sur des sondes optiques ultra perfectionnées qui saisissent avec précision l’origine du cliquetis de la combustion et des allumages avancés ainsi que la formation de suie dans la chambre de combustion. Ces accès visuels peuvent être intégrés dans tous les types de bougies d’allumage. D’autres systèmes peuvent intégrer des images vidéo à grande vitesse permettant de visualiser les processus rapides de sous-systèmes, tels que les injections et la propagation des flammes. 

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