Essais sur banc moteur

Pour les essais sur banc moteur, le turbo numéro 1 a été utilisé (monté sur son moteur) comme montré sur la figure 72. Les numéros 1 et 2 correspondent à l’entrée et sortie du compresseur respectivement. Les flèches représentent le sens de l’écoulement. De même, 3 et 4 représentent entrée et sortie de la turbine. Les triangles violets pointent les capteurs de pression acoustique. Pour des raisons logistiques, au moment de réaliser les essais sur banc moteur, il n’était possible de réaliser la décomposition qu’avec la méthode des deux capteurs (citée dans le chapitre 2). La campagne d’essais a consisté à réaliser des rampes de pleine charge moteur entre 1000 tour/minute et 6000 tour/minute sur un intervalle de 100 secondes.

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Cette évolution nous permettrait ensuite d’extraire des données sur des durées de 2 secondes et les considérer comme des points stabilisés

La première étape de traitement des résultats, consiste à réaliser les calculs thermodynamiques (cf. partie 1.3.2) pour placer le comportement du turbo dans sa cartographie lors d’une rampe pleine charge moteur. Comme mentionné auparavant, dans le banc moteur c’est le moteur qui est piloté pour réaliser une pleine charge entre 1000 et 6000 tours/minute comme montré sur la figure 73 en bleu. Le turbo agit en conséquence selon les besoins du moteur, ce qu’on peut voir sur la figure 73 en rouge pointillé, on voit que le comportement du turbo n’est pas linéaire en fonction du temps : une accélération assez prononcée est réalisée entre 0 et 15 secondes, à ce moment-là la wastegate du turbo s’ouvre et on constate une légère décélération pour ensuite continuer à monter en vitesse de rotation, mais cette fois de façon plus progressive.

Figure 73:Vitesses de rotation pendant une rampe pleine charge

Les grandeurs quasi-statiques de pression, température, débit et vitesse de rotation du turbo sont acquises toutes les secondes, afin de calculer les points de cartographie correspondants. Le résultat est montré sur la figure 74 en noir continu. On retrouve la même allure de courbe, étant donné que le débit d’air est globalement proportionnel au temps. Ces points de fonctionnement successifs ont ensuite été reproduits sur le banc turbocompresseur : on reproduit d’abord la rampe de vitesse, et ensuite on pilote les vannes de contrepression du compresseur sur chaque point pour avoir les bons débits et rapport de compression. Une des difficultés est la reproduction de l’ouverture de la wastegate, puisque, comme déjà mentionné, sur le banc turbo la wastegate doit être bloquée en position fermée. Ceci dit, on peut voir sur la figure 74 que le comportement turbo dans les deux bancs est assez proche sur toute la rampe de vitesse. Nous pouvons alors réaliser l’étude d’un point stabilisé, ici 183 000 tours/minutes qui a été choisi pour le turbocompresseur car il est placé sur une partie de la courbe plus ou moins stable (comparé à l’accélération du début de rampe par exemple). Ce point est marqué sur la figure 74 avec un carré.

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Figure 74: Rampe turbo sur la cartographie compresseur

En utilisant la décomposition d’ondes planes et les formules 5.2.1 et 5.2.2, on calcule la puissance acoustique (notée DSP dans les graphiques) en fonction de la fréquence sur le même point de fonctionnement mais sur les deux bancs différents. Les résultats sont montrés sur la figure 75, en haut à la sortie du compresseur, en bas à l’entrée, en rouge pointillé il s’agit de la courbe correspondant aux essais sur banc moteur, en bleu solide les résultats pour le banc turbo. Les lignes vertes verticales correspondent aux limites de fréquence pour la validité de la méthode de décomposition. On remarque dans un premier temps, comme pour la partie précédente que la puissance en sortie est supérieure à celle en entrée. Ensuite, dans les deux courbes et pour les deux bancs, on retrouve l’harmonique 1 correspondant à la vitesse de rotation autour des 3000 Hz (correspondant aux 183 000 tours/minute). On constate que sur ce point, les résultats pour le banc turbo sont surestimés. Egalement, la largeur du pic est bien plus faible sur le banc turbo, la vitesse de rotation étant beaucoup mieux contrôlée que sur le banc moteur. Ceci étant dit, les courbes des deux bancs restent assez proches sur la plage de mesure.

Un phénomène intéressant à remarquer se présente en regardant les basses fréquences (en dessous de 500 Hz). On remarque que l’évolution des courbes rouge et bleu est la même, mais la courbe rouge (moteur), présente plusieurs pics. Ceux-ci correspondent au bruit de la combustion du moteur qui, comme on peut le voir sont présents surtout à la sortie du compresseur, mais également à l’entrée. Ceci constitue une preuve que le bruit de combustion arrive à traverser le compresseur en fonctionnement.

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Figure 75: Puissance acoustique sur un point stabilisé, banc moteur et banc turbo

Ces résultats peuvent être obtenus pour n’importe quel point de fonctionnement du turbo. Les résultats les plus évidents se trouvent dans les hautes vitesses de rotation turbo, mais on pourrait imaginer réaliser cette caractérisation active sur un point spécifique de la vitesse de rotation moteur, où un problème de bruit aurait été détecté. De la même manière, on pourrait traiter tous les points de la rampe et obtenir la puissance acoustique sur toute la rampe à condition d’utiliser un graphe 3D avec une dimension de temps supplémentaire.