Le banc d’essais monocylindre

II.1.2.1 Description du banc

Le second moteur est un moteur Honda monocylindre à allumage commandé, injection indirecte et refroidi par eau, connu sous la dénomination CRF250. Ses principales caractéristiques sont données dans le Tableau 8.

Bien que ce moteur soit conçu pour fonctionner à des régimes de rotation élevés comparé à un moteur automobile de série, ses caractéristiques restent relativement proches. Il a été choisi du fait de l’accessibilité de sa chambre de combustion afin de réaliser des mesures spécifiques aux transferts thermiques, à savoir des mesures de températures de parois et une mesure directe de flux de chaleur. La Figure 19 montre le moteur installé au banc d’essais avant la mise en place de l’instrumentation spécifique.

53 Injection Indirecte Nombre de cylindres 1 Cylindrée 250 cc Course 55 mm Alésage 76 mm Bielle 103 mm Rapport volumétrique 10,7:1 Nombre de soupapes 4

Echappement ^{Ouverture : 40° avant PMB}

Fermeture : PMH

Admission ^{Ouverture : 20° avant PMH}

Fermeture : 35° après PMB Tableau 8 : Caractéristiques principales du moteur CRF250

Un ensemble moteur triphasé asynchrone / variateur / résistance de freinage SEW EURODRIVE est utilisé afin d’entraîner et de freiner le moteur thermique. Le moteur électrique est visible sur la Figure 20.

Le système de refroidissement du moteur a été modifié afin de pouvoir réguler la température du liquide de refroidissement du moteur. Le calculateur d’origine ayant été retiré, le pilotage moteur est assuré par un module Compact Rio.

54

Figure 20 : Le moteur électrique du banc moteur CRF250.

II.1.2.2Instrumentation et campagnes de mesures

Comme dans le cas du H5Ft, le moteur CRF250 est équipé de capteurs basses et hautes fréquences. Le Tableau 9 liste les quantités basse fréquence mesurées ainsi que les moyens de mesure associés.

Quantité mesurée Moyen de mesure Modèle / marque

Couple Jauge de contrainte ^{Cellule de charge Tedea}

Huntleigh 615 (200kg) Consommation de carburant Balance à carburant Rotronics DMC 202 Composition des gaz à

l’échappement ^{Analyseur de gaz CAPELEC 3200}

Richesse ^{Sonde lambda}

proportionnelle ^{Sonde LSU}

Température Thermocouples TC Direct (types T, N et K)

Débit volumique de liquide

de refroidissement ^{Débitmètre à ultrasons BAMO BAMOFLONIC}

Régime moteur Encodeur rotatif BAUMER IVO 3600 tops/tr

55

Différentes mesures de température sont effectuées : ▪ Température de gaz à l’admission (type T) ▪ Température de gaz à l’échappement (type N)

▪ Températures d’entrée et de sortie du liquide de refroidissement (type T) ▪ Températures dans la masse métallique (type T)

Les mesures de températures dans la masse métallique font référence à la mesure des températures de parois de la chambre de combustion. Six thermocouples sont implantés dans la chemise et deux dans la culasse. Le piston n’a malheureusement pas pu être instrumenté du fait de difficultés techniques, bien que des systèmes avec [35] [40] [41] [42] [43] [44] [38] ou sans [42] [45] [46] connexion filaire aient été proposés dans la littérature.

Les huit thermocouples de parois sont insérés dans des perçages permettant de placer leurs éléments sensibles à 1,2 millimètres de la surface interne de la chambre de combustion. Trois thermocouples sont placés dans la chemise côté échappement, trois dans la chemise côté admission et deux thermocouples sont placés dans la culasse entre les soupapes d’admissions et d’échappement. La Figure 21 illustre la disposition des thermocouples, les positions T1 et T2 correspondant aux thermocouples de culasse et les positions T3 à T8 correspondant aux thermocouples chemise.

Figure 21 : Schéma d'implantation de l'instrumentation sur le moteur CRF250.

Pour accéder à la chemise, il est nécessaire de passer à travers les chambres d’eau de refroidissement. Des fourreaux en aluminium ont été utilisés afin d’une part d’assurer l’étanchéité et d’autre part de limiter le biais de mesure du fait de l’écoulement du liquide sur le corps des thermocouples. La Figure 22 et la Figure 23 montrent la mise en place des fourreaux dans la chemise.

56

Figure 22 : Vue de côté des perçages pour l'installation des thermocouples de chemise. A gauche après perçage, à droite après insertion des fourreaux.

Figure 23 : Vue de dessus de l'instrumentation de la chemise.

La Figure 24 et la Figure 25 montrent l’implantation des mesures de températures culasse, respectivement celles de T1 et T2.

De façon similaire au cylindre 4 du H5Ft, l’unique cylindre du CRF250 est équipé d’une bougie instrumentée pour l’acquisition de la pression dans le cylindre et de capteurs de pression rapides à l’admission (entre le papillon et les soupapes) et à l’échappement. Les références de ces capteurs sont données dans le Tableau 10.

57

Figure 24 : Implantation de la mesure de la température de culasse T1

Figure 25 : Implantation de la mesure de la température de culasse T2

En plus des capteurs de pression, un capteur de flux de chaleur haute fréquence est implanté dans la culasse. Sa conception ainsi que son utilisation seront détaillées dans le Chapitre III. Les gammes ainsi que les incertitudes des différentes mesures sont données dans le Tableau 11.

58

Quantité mesurée Moyen de mesure Modèle / marque

Pression cylindre Capteur piézoélectrique ^{Kistler Type 6113CF} Bougie instrumentée Pression admission Capteur piézorésistif ^{Kistler Type 4049B}

Refroidi par eau Pression échappement Capteur piézorésistif ^{Kistler Type 4049B}

Refroidi par eau

Flux de chaleur Fluxmètre Fabriqué au laboratoire

Tableau 10 : Instrumentation du CRF250 pour les mesures haute fréquence

Quantité mesurée Gamme de mesure Incertitude de mesure

Excès d’air 0,65 – 10,12 0,007 @ 1,016 / 0,01 @ 0,8

Thermocouple type T -185 - 300 °C ±0,5 °C

Thermocouple type K 0 - 1100 °C ±1,5 °C

Thermocouple type N 0 - 1150 °C ±1,5 °C

Consommation de carburant 0 - 160 kg.h-1 ±0,16 kg.h-1

Régime moteur 0 - 10000 tr.min-1 ±0,1 ° vilebrequin Pression cylindre 0 - 200 bars ≤ ±0,6 bar (choc thermique) Pression admission 0 - 5 bars ≤ ±0,3% de la pleine échelle Pression échappement 0 - 5 bars ≤ ±0,3% de la pleine échelle

Tableau 11 : Caractéristiques des capteurs utilisés sur le banc d’essai automobile.

Différents types d’essais moteur ont été réalisés, néanmoins en raison de difficultés techniques (contrôle moteur, stabilité de combustion, vibrations) le nombre de mesures exploitables est limité. Les principales campagnes réalisées sur différents points de fonctionnement sont les suivantes :

▪ Balayages de richesse de 0,9 à 1,3 par pas de 0,1 à position papillon, avance à l’allumage et température de liquide de refroidissement constantes,

▪ Balayages d’avance à l’allumage allant jusqu’à 15° de retard à position papillon et masse de carburant injectée et température de liquide de refroidissement constantes, ▪ Variation de la température de liquide de refroidissement à position papillon, avance

à l’allumage et masse de carburant injectée constantes.