Description du dispositif expérimental

Le banc moteur entrainé est d’un moteur Diesel 1.5L suralimenté (raccordé à un moteur électrique) et fonctionnant ici sans combustion au laboratoire thermodynamique chez Mann+Hummel France. Le moteur 4 cylindres à 8 soupapes a un rapport de compression de 18.8 :1 et joue alors le rôle d’un générateur de pulsations. Afin de garantir les bonnes conditions d’admission en termes de pression et de températures mais aussi des conditions expérimentales similaires à la réalité, le turbocompresseur doit être opérationnel. Comme le moteur fonctionne sans combustion, il n’est donc pas possible de faire fonctionner le turbocompresseur d’une façon « normale » avec les gaz d’échappement. Un banc d’écoulement équipé d’un réchauffeur d’air assure la pression et la température à l’entrée turbine nécessaires pour produire la pression de suralimentation désirée à l’admission.

L’objectif de ce dispositif expérimental (voir Figure 81) est de mesurer un coefficient de réflexion entre le RAS et les soupapes mais aussi de mesurer la pression d’admission (dans le répartiteur) en fonction des longueurs amont et aval RAS. Le RAS n°2 et le RAS n°3 ont été testés sur ce moteur entrainé.

157

Figure 81 - schéma du montage sur le banc moteur entrainé

Le répartiteur du moteur est conservé. Sa géométrie est particulière car il est constitué d’éléments tubulaires de petit diamètre. La ligne d’admission a été modifiée à partir de l’interface avec le répartiteur. Des tubes interchangeables ont été construits, ils permettent de changer la longueur entre le RAS et le répartiteur mais aussi entre le RAS et le compresseur. L₁

désigne la première longueur (côté froid) tandis que la seconde longueur est notée L₂. Des capteurs de pression Kistler piezo-résistifs type 4043A2 et 4043A5 ont été installés sur la ligne d’admission. Les tubes ont un diamètre interne fixe à D28mm. Ce diamètre relativement réduit a été choisi afin d’augmenter l’énergie acoustique des ondes de pression lors de cette étude sur les accords acoustiques. Deux capteurs de pression sont installés dans le répartiteur afin d’enregistrer les variations de la pression en amont des soupapes. Trois capteurs sont installés entre le RAS et le répartiteur, la distance entre les capteurs 3 et 4 est égale à 125mm tandis que celle entre les capteurs 4 et 5 est égale à 95mm. La combinaison de ces trois capteurs sera utilisée pour mesurer le coefficient de réflexion. Le banc d’écoulement avec le réchauffeur d’air alimente l’entrée de la turbine en air chaud sous pression avec une température autour de 220°C. La température et la pression d’entrée turbine ont été pilotée « manuellement » afin d’obtenir la pression de suralimentation désirée, fixe pour toutes les configurations. La cartographie de pression de suralimentation en fonction du régime moteur est donnée par le Tableau 10. Ceci revient à maintenir alors la même pression de suralimentation quel que soit la géométrie d’admission. Ainsi seuls les effets dynamiques de pression sont étudiés.

158

N (tr.min^-1) 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500 2750 3000 3250 3500

2,a

p (bar) _{1.07 1.504 1.957 2.207 2.48 2.567 2.6 2.59 2.59 2.58 2.57}

Tableau 10 - Pression de suralimentation en fonction de la vitesse de rotation sur le banc moteur entrainé

Pour éliminer les effets liés à la température qui pourraient exister, les deux RAS ont été refroidis d’une façon à maintenir la même température de sortie T_out 20C. La température d’entrée RAS est notée T_{i n}. Le contrôle de la température est effectué en contrôlant le débit du système de refroidissement du RAS. Pour le RAS n°2, l’eau a été utilisée (des buses projettent de l’eau directement sur le RAS pour favoriser les échanges thermiques). Un débitmètre situé en amont du compresseur enregistre la masse d’air admise par le système. Le premier cylindre du moteur est instrumenté avec un capteur de pression instantané Kistler type 601 installé à la place de l’injecteur. Un codeur installé sur le vilebrequin permet d’obtenir des signaux de pression précis en fonction de l’angle moteur.

La première étape consiste à étudier l’influence de la longueur entre le RAS et le répartiteur sur le remplissage, donc en changeant la longueur L₁tout en conservant la longueur L₂fixe à 0.9m. Les longueurs suivantes ont été testées : 0.9m, 1.3m, 1.5m, 1.6m, 1.7m, 1.9m et 2.9m. Pour le RAS n°3 une configuration additionnelle est testée, celle du RAS installé le plus proche du répartiteur avec une distance L₁0.2m, et ce afin de reproduire la configuration d’un RAS à eau intégré au répartiteur d’admission. Un tel design est avantageux avec le RAS à eau d’un point de vue encombrement. Pour chaque longueur, la pression dans le répartiteur est enregistrée afin d’identifier la longueur qui permet d’obtenir le maximum d’amplitude de pression juste avant la fermeture de la soupape d’admission. La Figure 82 présente le montage du RAS n°2 avec L₁1.5m tandis que la Figure 83 donne le montage pour le RAS à eau avec L₁2.9m. Le montage avec le RAS le plus proche est représenté par la Figure 84. Pour cette configuration, il n’était pas possible d’installer les trois capteurs de pression entre le RAS et le répartiteur. Par ailleurs, un tuyau souple a assuré la connexion avec le compresseur car le montage avec les conduits rigides n’était pas possible.

159

Figure 82 - RAS n°2 sur le banc moteur entrainé avec

1 1.5

L  m et L₂ 0.9m ^{Figure 83 - RAS à eau sur le banc moteur entrainé avec} L₁2.9m et L₂ 0.9m

Une vitesse de rotation a été choisie comme référence, c’est la vitesse de 1250 tr.min-1

. La longueur L₁qui donnait le maximum d’amplitude de pression pour cette vitesse sera la longueur dite « optimale » pour les accords acoustiques à cette vitesse de rotation. Cette vitesse de rotation a été choisie car elle correspond à une vitesse de rotation où la pression de suralimentation n’est pas assez importante. Un gain en remplissage pour cette vitesse de rotation pourra se traduire par un gain en couple bas régime et un meilleur comportement transitoire.

160

Figure 84 - RAS à eau sur le banc moteur entrainé avec L₁0.2m et L₂ 0.9m

Une fois la longueur optimale L₁déterminée (pour 1250 tr.min^-1), celle-ci reste fixe et l’influence de la longueur L₂ sur la pression d’admission dans le répartiteur est ensuite étudiée. Les mêmes combinaisons de longueur que pourL₁ sont effectuées.