De la même manière qu’un médecin mesure la tension artérielle pour déterminer la santé d’un patient, l’ingénieur en développement mesure la pression dans le carter pour obtenir des informations sur l’état du moteur.
Non seulement la mesure de la pression peut fournir une indication d’usure précoce en cas d’augmentation de la pression, mais elle est également cruciale à la mise au point de systèmes modernes de ventilation du carter-moteur, afin de garantir leur conformité aux réglementations d’émissions polluantes.
Il est important de noter que la mesure de la pression dans le carter n’est pas une mesure directe des « fuites de gaz ». Elle est mesurée en mètres cubes standard par seconde.
Mesurer la pression dans le carter pour contrôler l’usure de la chemise, des pistons et des segments
Le développement de nouveaux moteurs est un processus couteux, qui repose généralement sur un programme de conception technique intensif. Par conséquent, il est essentiel que les résultats des tests ne partent pas en fumée. Afin de minimiser ces risques, les bancs d’essai sont équipés d’une multitude de capteurs qui surveillent l’ensemble du processus : de la pression d’huile à la température ambiante, en passant par la températures des gaz d’échappement et la pression dans le carter.
Les capteurs de pression de carter utilisés sur les bancs d’essai sont particulièrement intéressants, car ils sont capables de mesurer des variations de pression relativement mineures, et ils offrent une excellente stabilité dans une large plage de températures, tout en résistant à la submersion dans l’huile chaude. Cette dernière caractéristique est particulièrement importante car le capteur est souvent monté sur le carter ou sur la conduite d’huile, où il entre directement en contact avec l’huile moteur chaude.
Le système de pistons-segments-cylindres est soumis à des contraintes extrêmes telles que des forces de friction et d’accélération élevées, ainsi qu’à des températures et des pressions extrêmes résultant du processus de combustion.
Dans ces conditions, un phénomène de récupération se produit dans le carter moteur. Mais à mesure que l’usure des composants augmente, la pression à l’intérieur du moteur augmente également. C’est le principe de base qui sous-tend la mesure de la pression dans le carter-moteur, indicateur précoce de l’usure des moteurs tournant sur des dynamomètres ou des bancs d’essai.
Cette augmentation de la pression dans le carter des moteurs à induction forcée peut être catastrophique, car le retour d’huile du compresseur est souvent limité, ce qui entraîne la défaillance du joint labyrinthe, entraînant une perte totale de lubrification des roulements.
Indépendamment de l’importance de surveiller l’état du système pistons-segments-cylindres, il est essentiel d’optimiser la ventilation positive des carters par une mesure précise de la pression interne, afin de respecter les législations en matière d’émissions polluantes.
Concevoir un système plus propre de récupération des gaz du carter moteur
Au début des années 1960, General Motors a identifié les gaz de carter comme source d’émissions d’hydrocarbures. Ils ont mis au point la valve PCV (récupération des gaz du carter moteur) dans le but de réduire ces émissions. Ce fut le premier véritable dispositif de contrôle des émissions monté sur un véhicule.
Dans l’idéal, la pression dans le carter doit être maintenue au-dessus de la pression atmosphérique pour éviter toute entrée de poussière et d’humidité, mais elle ne doit pas être trop élevée pour éviter que l’huile passe dans les joints d’étanchéité. Dans un moteur à induction forcée, une pression trop élevée peut limiter le retour de l’huile dans le carter d’huile.
La première étape de conception d’une valve PCV consiste à déterminer la pression réelle dans le carter-moteur. Cette étape doit être réalisée à l’aide d’un capteur de pression de haute qualité, spécialement conçu pour mesurer les petits différentiels tout en fournissant des lectures précises et reproductibles sur une large plage de températures.
À l’aide des données accumulées pendant les cycles de performance et de durabilité, les ingénieurs sont ainsi en mesure de déterminer les paramètres appropriés pour la vanne PCV :
- Une aire de section transversale adaptée qui facilite l’écoulement de vapeur depuis le carter.
- Des paramètres de pression de fonctionnement qui permettent un retour d’huile non restrictif dans les moteurs turbocompressés, tout en maintenant une pression interne positive.
Enfin, le prototype de vanne est évalué sur un banc d’essai équipé de capteurs de pression de carter-moteur, afin de confirmer les performances et la durabilité, ainsi que la conformité aux normes d’émission.
Ce processus de développement peut s’étendre sur plusieurs semaines et représenter une part importante des coûts de développement. Il est donc essentiel que les capteurs soient suffisamment fiables et robustes pour éviter tous risques de pannes ou de défaillances. C’est la raison pour laquelle les constructeurs utilisent uniquement des capteurs de pression de haute qualité, tels que ceux produits par le fabricant STS.
