FR2882142A1 - Procede et systeme de test d'element de moteur - Google Patents

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Abstract

Système et procédé de test (1) pour tester au moins un élément (2) d'un moteur à combustion (3) doté d'une ligne d'échappement (4) comportant des moyens de filtration de gaz brûlés (2) provenant dudit moteur (3). Lesdits moyens de filtration (2) sont disposés dans une partie supérieure du moteur et à l'extérieur de ce dernier, et sont reliés au moteur par une tubulure de liaison (5) de la ligne d'échappement (4).

Description

TITRE: PROCEDE ET SYSTEME DE TEST D'ELEMENT DE MOTEUR
La présente invention concerne, de façon générale, un système de test et plus particulièrement un procédé de test d'au moins un élément d'un moteur comportant des moyens de filtration.
Plus particulièrement, l'invention concerne un système de test pour tester au moins un élément d'un moteur à combustion doté d'une ligne d'échappement comportant des moyens de filtration de gaz brûlés provenant dudit moteur.
L'invention concerne également un procédé de test d'au moins un élément d'un véhicule doté d'un moteur à combustion comprenant une ligne d'échappement, cette ligne d'échappement comportant des moyens de filtration de gaz brûlés générés par ledit moteur, le procédé comprenant une étape consistant à disposer ledit véhicule sur un banc d'essai à rouleaux d'endurance de telle manière que des roues motrices du véhicule soient en contact roulant sur au moins un rouleau dudit banc d'essai afin d'entraîner ce dernier en rotation.
Lors de la conception d'un moteur, les motoristes font de nombreux tests pour définir des réglages moteur et des caractéristiques du moteur et de sa ligne d'échappement.
L'un de ces tests consiste à faire fonctionner le moteur doté d'une ligne d'échappement sur laquelle sont assemblés des moyens de filtration, tels qu'un filtre à particules et/ou un pot catalytique et à mesurer des paramètres moteurs ou des paramètres d'encrassement des moyens de filtration.
Les moyens de filtrat:ion chargés de particules collectés dans les gaz d'échappement du moteur sont par la suite démontés pour réaliser des mesures de chargement en particules ou des traitements sur ces moyens de filtration.
Les moyens de filtration démontés, analysés et éventuellement traités peuvent alors être remontés sur le moteur selon les protocoles d'expérimentation choisis.
Pour que ces essais soient concluants, il est nécessaire de s'approcher au mieux des conditions réelles d'utilisation du moteur et de sa ligne d'échappement. En effet les conditions d'écoulement des gaz d'échappement dans la ligne d'échappement (vitesse, température et débit) influent grandement sur le fonctionnement du moteur, sur le chargement en particules et sur la régénération des moyens de filtration (c'est-à-dire l'évacuation des particules filtrées par combustion de ces dernières).
Afin de faciliter les opérations de mesure, de montage démontage des moyens de filtration lors des essais, il est nécessaire de favoriser l'accessibilité à ces moyens de filtration.
Toutefois il est également nécessaire de faire en sorte que ces mesures de facilitation d'accès aux moyens de filtration ne modifient/perturbent pas le fonctionnement du moteur par rapport à ce qu'il serait sans ces mesures modification.
C'est la raison pour laquelle de nombreux motoristes ont développé diverses solutions visant à réaliser des systèmes de test d'éléments de moteur sur banc moteur qui soient représentatif du fonctionnement réel du moteur lorsque utilisé hors conditions de laboratoire/banc d'essais (dans un environnement d'utilisation non simulé).
Un système et méthode de test d'élément d'un moteur doté de moyens de filtration est par exemple décrit dans 5 le document brevet DE 4303626.
Ce système permet de charger un filtre à particules et synchroniser la régénération d'un filtre à particules avec le fonctionnement d'un banc d'essais sur lequel est monté le moteur.
Il serait nécessaire d'améliorer le chargement en particules des moyens de filtration durant les essais de façon à simuler au mieux les conditions d'utilisation du moteur tout en facilitant les mesures durant ces essais.
A cette fin, le système de test de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule défini précédemment, est essentiellement caractérisé en ce que lesdits moyens de filtration sont disposés dans une partie supérieure du moteur et à l'extérieur de ce dernier, et sont reliés au moteur par une tubulure de liaison de la ligne d'échappement.
A cette même fin, le procédé de test selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule défini précédemment, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte une étape consistant à disposer ledit moyen de filtration dans une partie supérieure du moteur et à l'extérieur de ce dernier, le moyen de filtration étant relié au moteur par une tubulure de liaison de la ligne d'échappement.
La caractéristique de positionnement des moyens de filtration à l'extérieur du moteur, c'est à dire à distance du bloc moteur permet de faciliter l'accès aux moyens de filtration. Le positionnement de ces moyens de filtration dans la partie supérieure de moteur, c'est à dire audessus du moteur, permet de favoriser le maintien en température des gaz d'échappement transitant vers les moyens de filtration.
En effet, pour que les conditions de chargement en particules des moyens de filtration soient représentatives de la réalité (c'est à dire représentatives de l'environnement non simulé sur le banc d'essai) il est nécessaire que les températures des gaz brûlés transitant par les moyens de filtration ne soient pas trop réduites par rapport: à ce qu'elles seraient si les moyens de filtration étaient intégré avec tous les autres éléments du moteur comme c'est le cas sur les moteurs de série.
Le système et le procédé selon l'invention ont donc l'avantage de rendre accessible depuis l'extérieur du moteur les moyens de filtration tout en limitant la perte de température des gaz brûlés liée à l'éloignement des moyens de filtration par rapport au reste du moteur (essentiellement par rapport à la sortie de gaz des chambres de combustion du moteur).
On peut par exemple faire en sorte que système comprenne en outre un véhicule et un banc d'essai et que le moteur soit disposé dans ce véhicule de manière à entraîner à rotation des roues motrices du véhicule, ledit véhicule étant également disposé sur ledit banc d'essai à rouleaux d'endurance et ce banc d'essai étant adapté pour que des roues motrices du véhicule soient en contact sur au moins un rouleau dudit banc d'essai afin d'entraîner ce dernier en rotation.
Le fait que le système de l'invention comporte un véhicule sur lequel est implanté le moteur et un banc d'essai possédant au moins un rouleau entraîné par au moins une roue motrice du véhicule permet de créer des conditions d'essais d'élément(s) du moteur représentatives des conditions de fonctionnement non simulées. En effet la chaîne cinématique du véhicule partant du moteur et allant jusqu'au(x) rouleau(x) a sensiblement le même comportement lors des essais sur banc que lors des essais sur route. De plus le moteur qui est implanté sur le véhicule d'essai est dans un environnement sensiblement identique à celui qu'il aurait s'il était implanté dans un véhicule de série. Ceci permet de reproduire les écoulements de fluides entrant et sortant du moteur (admission d'air et évacuation des gaz brûlés par la ligne d'échappement).
On peut en outre faire en sorte que la tubulure de liaison de la ligne d'échappement soit calorifugée à l'aide d'un matériau calorifuge.
Le refroidissement des gaz brûlés transitant par la tubulure de liaison est ainsi limité. Le fait de disposer les moyens de filtration dans une zone externe du moteur oblige l'allongement de la tubulure de liaison par rapport à ce qu'elle serait si les moyens de filtration étaient intégrés dans une zone interne du moteur. Il a été remarqué que sans isolation thermique de la tubulure de liaison, la perte thermique des gaz d'échappement est d'environ 100 C par mètre de tubulure ce qui est préjudiciable pour la représentativité des essais réalisés. Le calorifugeage permet de compenser ces effets négatif d'éloignement des moyens de filtration par rapport à une zone interne du moteur (zone comprenant la sortie d'échappement de chaque chambre de combustion).
On peut également faire en sorte que le matériau calorifuge comprenne de la céramique.
Afin de se rapprocher des conditions réelle de fonctionnement moteur, on peut également faire en sorte que le moteur soit placé dans un coffre moteur obturé au moins partiellement par un capot perforé pour permettre le passage de ladite tubulure de liaison et que lesdits moyens de filtration soient disposés à l'extérieur dudit coffre moteur. Ainsi les températures de fonctionnement du moteur et les cinétiques d'évolution de ces températures lors du fonctionnement moteur peut être reproduite au moins en partie lors des essais.
Il est également possible d'intégrer la ligne d'échappement, y compris les moyens de filtration dans un habillage calorifugé, pour réduire les pertes thermiques le long de la ligne d'échappement.
On peut également faire en sorte que le procédé selon l'invention comporte une étape de roulage consistant à entraîner à rotation ledit au moins un rouleau à l'aide d'une énergie motrice produite par le moteur et transmise audit au moins un rouleau par l'intermédiaire d'au moins l'une desdites roues motrices tout en freinant ledit rouleau et une étape de mesure de paramètres de fonctionnement desdits moyens de filtration, ces paramètres pouvant être la pression des gaz brûlés en différents endroits desdits moyens de filtration.
Le freinage dudit rouleau permet de faire varier la puissance mécanique utile développée par le moteur lors du roulage et donc les caractéristiques des gaz brûlés filtrés par les moyens de filtration. Grâce à ce procédé on peut donc étudier l'encrassement d'un moyen de filtration de particule durant le roulage du véhicule.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés parmi lesquels: la figure 1 représente une vue en perspective d'un système de test selon l'invention avec son banc 10 d'essai; - la figure 2 représente une autre vue en perspective du système de l'invention.
Comme annoncé précédemment, et représenté aux figures 1 et 2, l'invention concerne un système de test 1 d'au moins un élément 2 d'un moteur 3 comportant des moyens de filtration 2. Ces moyens de filtration 2 comportent un filtre à particules 14 et un pot catalytique 15 branchés en série à une sortie de gaz brûlés provenant du moteur.
La sortie de gaz brûlés est directement prise au niveau du turbo du véhicule, car c'est un emplacement relativement proche des chambres de combustion du moteur.
Les moyens de filtration 2, 14, 15 sont placés au-dessus d'une zone interne (ou zone inférieure du moteur qui comporte le bloc moteur dans lequel sont formées les chambres de combustion.
La liaison entre la sortie turbo 17 et les moyens de filtration 2 est réalisée par une tubulure de liaison 5 qui est calorifugée par des bandelettes calorifuges contenant de la céramique 10.
Sur la figure 1, la ligne d'échappement comporte, en suivant le cheminement des gaz depuis la sortie gaz brûlés 17, un pot catalytique 15 suivi d'un conduite intermédiaire 18 elle-même suivie d'un filtre à particules 14.
Sur la figure 2, la ligne d'échappement comporte, en suivant le cheminement des gaz depuis la sortie gaz brûlés 17, un filtre à particules 15 suivi d'un conduite intermédiaire 18 elle-même suivie d'un pot catalytique 15.
Ces deux montages permettent de tester différents moyens de filtration 2, avec différentes configurations ce qui ne serait pas possible sans extraire la ligne d'échappement au-dessus du coffre moteur 11.
La tubulure de liaison 5 de la ligne d'échappement 4 du véhicule a une longueur supérieure à la longueur d'une tubulure de liaison de ligne d'échappement d'un véhicule équivalent dont les moyens de filtration (au moins le filtre à particules) sont en partie implantés dans le coffre moteur 11 (dans une zone interne du moteur). Cet allongement de la tubulure de liaison permet d'éloigner les moyens de filtration 2 des zones inférieures du moteur. Les moyens de filtration sont donc plus facilement accessibles pour le démontage/remontage et les prises de mesures sur les moyens de filtration lors de l'étape de roulage.
La ligne d'échappement du véhicule selon le procédé ou selon le système de l'invention est plus longue d'environ 30 centimètres par rapport à la ligne d'échappement d'un même véhicule qui serait intégrée dans le coffre moteur 11. Ce changement conduit à une perte de température des gaz brûlés qui doit être la plus faible possible et qui est compensée en calorifugeant la tubulure de liaison de la ligne d'échappement.
Le véhicule est placé sur le banc d'essai à rouleaux d'endurance 8 de telle manière que la roue motrice entraîne le rouleau 9 à rotation..
Le rouleau 9 entraîne lui-même un arbre freiné par 5 exemple par une génératrice de courant 19.
Le capot est calorifugé afin de reproduire les conditions réelles de fonctionnement du moteur.
Les moyens de filtration 2 comportent un filtre à particules et/ou un pot catalytique selon le type de 10 montage de filtration testé.
Lorsque les deux (filtre à particules et pot catalytique) sont utilisés simultanément alors le filtre à particules est relié en série avec le pot catalytique (tel que représenté sur les figures 1 et 2).
Le positionnement des moyens de filtration dans une zone extérieure du moteur permet une plus grande liberté d'implantation des moyens de filtration.
Pour supporter les moyens de filtration un montage est fixé à l'aide d'une perche 20 fixée à des barres de 20 toit du véhicule.
Grâce à cette disposition une grande variété de moyens de filtration 2 peut être testée sur un même moteur implanté sur un même véhicule.

Claims (8)

REVENDICATIONS
1 Système de test (1) pour tester au moins un élément (2) d'un moteur à combustion (3) doté d'une ligne d'échappement (4) comportant des moyens de filtration de gaz brûlés (2) provenant dudit moteur (3), caractérisé en ce que lesdits moyens de filtration (2) sont disposés dans une partie supérieure du moteur et à l'extérieur de ce dernier, et sont reliés au. moteur par une tubulure de liaison (5) de la ligne d'échappement (4).
2 Système de test (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un véhicule (6) et un banc d'essai (8) à rouleaux (9) d'endurance, et en ce que le moteur (3) est disposé dans le véhicule (6) de manière à entraîner à rotation des roues motrices (7) du véhicule (6) et en ce que ledit véhicule est disposé sur ledit banc d'essai à rouleaux d'endurance (8) de telle manière que des roues motrices (7) du véhicule soient en contact sur au moins un rouleau (9) dudit banc d'essai (8) afin d'entraîner ce dernier en rotation.
3 Système selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la tubulure de liaison (5) de la ligne d'échappement (4) est calorifugée à l'aide d'un matériau calorifuge (10).
4 Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le matériau calorifuge (10) comprend de la céramique.
Système selon l'une quelconque des revendications
1 à 4, caractérisé en ce que le moteur (3) est placé dans un coffre moteur (11) obturé au moins partiellement par un capot perforé (12) pour permettre le passage de ladite tubulure de liaison (5) et en ce que lesdits moyens de filtration (2) sont disposés à l'extérieur dudit coffre moteur (11).
6 Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dit capot (12) est calorifugé.
7 Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de filtration (2) comportent un filtre à particules (14) et/ou un pot catalytique (15).
8 Système selon la revendication 7, caractérisé en 10 ce que le filtre à particules (14) est relié en série avec le pot catalytique (15).
9. Procédé de test d'au moins un élément (2) d'un véhicule (6) doté d'un moteur à combustion (3) comprenant une ligne d'échappement (4), cette ligne d'échappement comportant des moyens de filtration de gaz brûlés (2) générés par ledit moteur(3), le procédé comprenant une étape consistant à disposer ledit véhicule (6) sur un banc d'essai à rouleaux d'endurance (8) de telle manière que des roues motrices (7) du véhicule soient en contact roulant sur au moins un rouleau (9) dudit banc d'essai (8) afin d'entraîner ce dernier en rotation, caractérisé en ce que le procédé comporte une étape consistant à disposer lesdits moyens de filtration (2) dans une partie supérieure du moteur et à l'extérieur de ce dernier, les moyens de filtration étant reliés au moteur par une tubulure de liaison (5) de la ligne d'échappement (4).
Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de roulage consistant à entraîner à rotation ledit au moins un rouleau (9) à l'aide d'une énergie motrice produite par le moteur (3) et transmise audit au moins un rouleau par l'intermédiaire d'au moins l'une desdites roues motrices 12.
(7) tout en freinant ledit rouleau (9) et une étape de mesure de paramètres de fonctionnement desdits moyens de filtration, ces paramètres pouvant être la pression des gaz brûlés en différents endroits desdits moyens de 5 filtration (2).
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