Calage thermodynamique du point mort haut des moteurs à piston Thermodynamic Calibration of Top Dead Center in Piston Engines

Abstract

Lorsqu'on utilise un système d'acquisition rapide de données sur moteur, il se pose souvent le problème d'associer des grandeurs calculées, comme le volume de la chambre de combustion, à des grandeurs mesurées comme la pression dans le cylindre. II est alors indispensable de synchroniser avec une grande précision absolue ces deux grandeurs en repérant avec soin au moins un point de référence de la cinématique bielle-manivelle. Dans la méthode développée ici on a choisi de déterminer la position angulaire du vilebrequin correspondant au Point Mort Haut (PMH) grâce à l'exploitation du signal de pression-cylindre acquis en compression-détente sans combustion, le moteur étant entraîné en rotation. Le principe du calage consiste à calculer l'écart existant entre le PMH et l'angle de la pression maximale qui est aisément repérable. Basée sur des considérations thermodynamiques théoriques, cette méthode de calage a été testée avec succès au cours d'essais effectués sur divers moteurs dont on a fait varier en particulier le rapport volumétrique, le remplissage et les pertes à la segmentation. La précision de la méthode est de l'ordre de 1/10e de degré de rotation vilebrequin. When a fast data-acquisition system is used for an engine, the problem often arises of associating both calculated data, such as combustion chamber volume, and measured data, such as pressure inside the cylinder. It then becomes indispensable to synchronize these two data with great absolute accuracy by carefully determining at least a reference point in the kinematics of the connecting-rod/crank shaft assembly. In the method developed here, we have chosen to determine the angular position of the crankshaft corresponding to top dead center (TDC) by making use of the cylinder-pressure signal recorded during compression/expansion without combustion for motored engine. The calibration principle consists in calculating the shift between TDC and the maximum pressure crank angle which is easy to identify. Based on theoretical thermodynamics analysis, this calibration method was validated by tests on different engines in which, in particular, variations were made in the volumetric ratio, volumetric efficiency and blow-by rate. The accuracy of the method is within about 1/10th of a degree of crankshaft rotation.