Mesure de pression des carburants – Le choix du matériau est décisif

Mesure de pression des carburants – Le choix du matériau est décisif

Les liquides et gaz agressifs représentent un défi particulier pour la technologie de détection de pression employée. Pour cette raison, les capteurs requis doivent pouvoir être ajustés de manière flexible aux exigences particulières. Avec la gamme de produits ATM.1ST, vous optez pour la sécurité à tout moment.

L’une des principales caractéristiques des transmetteurs de pression est leur construction modulaire. Divers composants mécaniques et électriques peuvent être assemblés, selon l’application, pour :

  1. maintenir de manière optimale l’utilisation des transmetteurs de pression adaptés, et
  2. garantir une mise en œuvre rapide de la configuration de la mesure.

Figure 1: Assemblage d’un capteur de pression avec cellule de mesure à joint torique

Pour cela, des cellules de mesure de haute qualité de nature piézorésistive, étanchéifiées à l’aide de joints toriques, constituent la base. Cette construction permet une multitude de combinaisons. Selon l’utilisation dans le fluide pressurisé, divers matériaux de joint torique sont utilisés (Viton, EPDM ou Kalrez) afin d’adapter de manière optimale les capteurs de pression à l’application spécifique.

Figure 2: Exemple d’une cellule de mesure de pression avec siège métallique

En revanche, pour une application dans des fluides agressifs comme les carburants (diesel, essence, etc.) ou dans le cadre d’opérations sous haute pression, l’étanchéification à l’aide de joints toriques est contre-indiquée. Dans de tels environnements, la cellule de mesure doit être soudée au port de pression. Pour cette raison, une variante à siège métallique sans élastomère a été développée pour les applications dans les carburants : la gamme de produits ATM.1ST.

Ces versions (à siège métallique) sans élastomère peuvent être proposées dans la plus grande diversité de conceptions mécaniques. Dans la classe de précision 0,05 % FS, le transmetteur de pression est disponible dans des plages de pression nominales de 0…20 bars à 0…100 bars et avec un signal de sortie de 4 – 20 mA.

Dans la classe de précision 0,1 %, les capteurs de pression sont proposés dans des plages de pression nominales de 0…20 bars à 0…700 bars et dans des versions de 4-20 mA ou 0 – 5/10 V.

Les transmetteurs analogiques sont étalonnés dans deux plages de températures : -25…125 °C (standard) ou -40…125 °C (en option). Dans les deux plages de températures, une erreur globale totale < 0,4 % FS est garantie.

Avec une forme raccourcie, un boîtier robuste et une très grande flexibilité, la gamme de produits ATM.1ST permet aux utilisateurs finaux de configurer ces capteurs de pression selon les exigences dominantes. Indépendamment du port de pression ou du branchement électrique, un large éventail de possibilités de montage mécanique sont disponibles.

De par cette caractéristique technique convaincante, ces capteurs de pression sont idéalement adaptés à divers domaines d’application dans la technologie de mesure ou l’ingénierie industrielle et mécanique, ainsi que dans l’équipement de bancs d’essai ou d’installations d’étalonnage.

Mesure de pression des carburants – Le choix du matériau est décisif

Minimiser les émissions de polluants grâce aux technologies de détection de la pression

Les mesures de rappels de véhicules ont de vastes conséquences dans l’industrie automobile. Les constructeurs subissent généralement des baisses de réputation conséquentes et de fortes augmentations des coûts. Les propriétaires de véhicules, quant à eux, réagissent avec colère et incertitude. Le scandale de ces dernières années sur la manipulation des niveaux d’émissions polluantes a provoqué de vives réactions. Les autorités gouvernementales ont alors réagi en imposant de nouvelles procédures de test.

L’industrie automobile a déclenché une véritable crise de rappels de véhicules au cours de ces deux dernières années. Rien qu’aux États-Unis, près de 51 millions de véhicules ont été rappelés en 2015 par l’Administration américaine de la sécurité de la circulation routière (NHTSA). Ce chiffre dépasse de loin le nombre de véhicules vendus cette même année, bien que les véhicules rappelés n’étaient pas tous liés au scandale des émissions polluantes. Près de 11 millions de ces véhicules proviennent du scandale du « dieselgate » impliquant le constructeur Volkswagen. Les pertes engendrées sont colossales.

La pression exercée sur les coûts de production et la complexité croissante des systèmes intégrés aux véhicules engendrent une propension accrue aux erreurs et aux mesures de rappel qui en résultent. Ce défi doit être relevé par le biais de systèmes de contrôle améliorés et encore plus fiables – de la part des constructeurs et des fournisseurs, ainsi que des organes de contrôle gouvernementaux qui sont responsables du suivi des spécifications légales. Un équipement de mesure de haute qualité est donc nécessaire afin de fournir des résultats précis dans diverses conditions et garantir une conformité (ou post-conformité) optimale aux normes en vigueur. Un important arriéré de demandes a depuis été ouvert à cet égard.

Les meilleures technologies de mesure de pression pour les meilleurs moteurs à combustion

Dans le développement des moteurs à combustion, des capteurs de pression de haute précision sont nécessaires. Lors de l’analyse de la combustion, ils permettent des mesures exactes de la pression dans les cylindres, ainsi que des pressions d’admission et d’échappement. Les capteurs de pression absolue (échanges de gaz) et les capteurs haute pression (mesures de la pression d’injection) doivent également être de la plus haute qualité car le potentiel de réduction des polluants est très conséquent, en particulier pour la pression d’injection. Les particules des moteurs à essence peuvent être réduites par une augmentation de la pression d’injection. Certains constructeurs s’emploient déjà à augmenter les pressions d’injection jusqu’à 350 bars, voire plus.

Les mesures mobiles d’émissions polluantes sont en cours

Le Nouveau cycle européen de conduite (NEDC) est en cours d’introduction par les organismes de réglementation des États pour les mesures d’échappement et de consommation. Comme nous l’avons vu, les procédures de test ont donné aux constructeurs la liberté d’influencer les mesures à leur avantage, puisque les véhicules ne sont examinés que dans une installation de tests et non dans des conditions réelles.

Lorsque le scandale de manipulation des émissions polluantes a éclaté, le Comité d’experts de l’Union européenne a décidé en mai 2015 que les émissions d’homologation de type devaient être testées dans des conditions de conduite réelles (RDE) à partir de la fin 2017. Les conditions de laboratoire pour les contrôles conventionnels seront complétées par une procédure empêchant l’utilisation de dispositifs de coupure pendant les tests. Le véhicule à tester sera examiné sur une piste ouverte et donc soumis à des conditions variables. En outre, des procédures aléatoires de freinage et d’accélération seront également effectuées.

 

Relever ces nouveaux défis en utilisant des solutions modulaires de capteurs de pression

La procédure RDE impose des contraintes particulières aux technologies de mesure de pression. Pour l’optimisation des valeurs d’émissions des moteurs à combustion, l’accent est mis sur la mesure de la pression absolue et relative. Compte tenu des nouvelles procédures de mesure, les technologies de mesure doivent fonctionner de manière fiable dans une plage de températures étendue. Que les tests soient effectués dans des conditions hivernales ou estivales, les valeurs mesurées doivent être parfaitement fiables pour donner une image réaliste des données d’échappement. Cependant, un fonctionnement à des pressions plus élevées peut permettre de réduire significativement les émissions polluantes. Les pressions élevées doivent ainsi être mesurables, et les technologies de détection doivent pouvoir fonctionner dans les applications mobiles sans défaillance.

Les solutions standard ne permettent pas de satisfaire ces objectifs de mesure et sont même à l’origine du problème. Les défis spécifiques exigent des solutions spécifiques. La précision et la flexibilité des instruments est également un facteur essentiel pour obtenir des mesures fiables dans différentes applications. Ce n’est qu’en suivant cette trajectoire que l’efficacité des coûts et la précision des mesures peuvent être conciliées. Dans ce contexte, il est clair que les systèmes modulaires sont la solution idéale. Ils peuvent être adaptés aux exigences individuelles des constructeurs et donner ainsi des résultats extrêmement fiables. Cela représente un avantage particulier dans le développement de nouveaux moteurs, car les adaptations peuvent être effectuées de manière directe et rapide.

Depuis près de 30 ans, nos clients bénéficient au quotidien de ces avantages de modularité. En tant que principal fabricant de systèmes de mesure modulaires spécifiques, nous pouvons fournir des solutions sur-mesure optimisées aux attentes et aux impératifs des constructeurs, dans des délais très courts. Du point de vue des mesures de pression, il n’existe aucun obstacle au développement de nouveaux moteurs économes en carburant et aux essais en conditions réelles.

Les avantages des climatiseurs mobiles utilisant du dioxyde de carbone : miniaturisation, efficacité accrue, consommation réduite

Les avantages des climatiseurs mobiles utilisant du dioxyde de carbone : miniaturisation, efficacité accrue, consommation réduite

Les propriétés réfrigérantes du dioxyde de carbone sont connues depuis plus de 150 ans. Le fait qu’il commence seulement à être employé dans les climatiseurs mobiles est dû à la pression exercée par les législateurs pour réduire les gaz à effet de serre et à l’amélioration des capacités techniques. La mesure de la pression joue un rôle central dans ce processus d’amélioration technique.

En raison de leur potentiel de réchauffement global élevé (plus de 150), les gaz à effet de serre fluorés sont interdits dans les climatiseurs de véhicules depuis janvier 2011 par une directive de l’Union Européenne. Le tétrafluoroéthane (R134a) est désormais employé comme frigorigène de substitution. Cependant, le CO2 offre une bien meilleure alternative. Il est 1 430 fois moins nocif pour le climat que le R134a, il offre des performances de refroidissement accrues et dispose de caractéristiques chimiques intéressantes.

Les arguments en faveur de l’emploi du CO2 comme réfrigérant ne peuvent plus être écartés.

  • En tant que gaz naturel, il offre à la fois une disponibilité mondiale illimitée et une rentabilité optimale.
  • Il est beaucoup moins nocif que les autres liquides de refroidissement, tels que le R134a, le R404A, le R407C, etc.
  • Étant un sous-produit des processus industriels, il ne requiert aucun coût de production.
  • Contrairement aux autres nouveaux réfrigérants, il a déjà fait l’objet de nombreuses recherches toxicologiques.
  • Il n’est ni toxique ni inflammable, et présente donc un risque moins élevé que les autres réfrigérants.
  • Il est compatible avec tous les autres réfrigérants.
  • Il offre de très grandes performances de refroidissement volumétrique et convient également aux pompes thermiques.

La transition du R134a au R744 (l’abréviation du CO2 dans son usage réfrigérant) ne peut toutefois pas être mise en œuvre tel quel. Des inconvénients s’opposent à ses multiples vertus, qui ne s’appliquent d’ailleurs que dans le cas des climatiseurs mobiles pour véhicules : une pression de fonctionnement très élevée et une température critique de 31 °C. La transition vers le R744 doit donc faire un détour nécessaire via les bancs d’essais des constructeurs et de leurs fournisseurs.

Le fonctionnement d’un climatiseur au CO2

Le fonctionnement d’un climatiseur traditionnel commence bien sûr par l’activation d’un interrupteur à l’intérieur du véhicule, qui déclenche l’alimentation du couplage magnétique du compresseur (bien que les compresseurs les plus récents n’aient pas de couplage magnétique, la pression étant régulée de manière interne par la course du piston). Une liaison entre la poulie et l’arbre du compresseur est alors établie, qui permet au compresseur d’aspirer le réfrigérant gazeux. Ce dernier est maintenant condensé, puis forcé dans la conduite à haute pression. Durant ce processus, la température du réfrigérant augmente. Le condenseur intégré à l’avant du véhicule est en charge de l’abaissement de la température du liquide. À ce stade, le réfrigérant passe de l’état gazeux à l’état liquide. Le réfrigérant désormais fluide est dirigé vers le récepteur/dessicateur, où toute humidité est éliminée. Ensuite, le réfrigérant passe par la vanne d’expansion. Après avoir passé cette restriction, le réfrigérant modifie à nouveau son état physique à l’intérieur de l’évaporateur. L’énergie requise pour ce changement provient de l’air ambiant, ce qui abaisse la température à l’intérieur du véhicule. Le réfrigérant gazeux peut maintenant être ré-aspiré par le compresseur, ce qui permet de recommencer le cycle.

Ce principe de refroidissement est le même pour le R744. La seule différence est que le cadre technique est légèrement modifié. En raison de ses caractéristiques, le dioxyde de carbone impose d’autres exigences en termes de pression et de température.

Par rapport à un système de refroidissement mobile standard, la plus grande différence est la présence d’un échangeur thermique interne supplémentaire. Cet échangeur est essentiel car les climatiseurs utilisant du CO2 fonctionnent avec une dissipation thermique critique supérieure à 31 °C. Le cycle de refroidissement se déroule comme suit : le gaz est condensé à une pression critique à l’intérieur du compresseur. De là, il entre dans un refroidisseur de gaz, qui remplit le rôle de condenseur. Le gaz est refroidi, mais aucune condensation ne se produit. Un refroidissement supplémentaire se produit alors dans l’échangeur thermique suivant. Le CO2 est ensuite poussé à travers la vanne d’expansion, transformant le gaz en vapeur. Cette vapeur est ensuite évaporée dans l’évaporateur, où se produit l’effet de refroidissement.

Hormis l’échangeur thermique interne et le refroidisseur de gaz remplaçant le condenseur, les hautes pressions essentielles à ce système représentent la plus grande différence par rapport aux systèmes de refroidissement mobiles antérieurs. Les exigences relatives à la robustesse des composants utilisés augmentent parallèlement aux niveaux de pression du système. Cette pression élevée influe particulièrement sur la conception du compresseur, qui doit par conséquent être repensé.

Les pressions élevées nécessitent des technologies de mesure haute performance

L’un des impératifs de développement est illustré par la très petite taille moléculaire du CO2, qui se diffuse rapidement au travers des matériaux d’étanchéité courants. Il est donc nécessaire de concevoir un nouveau joint d’axe pour éviter toute perte de dioxyde de carbone. Ce joint doit résister aux caractéristiques chimiques du réfrigérant et aux pressions élevées du compresseur – ce qui peut être déterminé lors d’essais à long terme sur un banc d’essai.

Même le boîtier du compresseur lui-même ne peut pas être simplement issu de systèmes de refroidissement courants. Pour fonctionner efficacement à long terme, il doit être capable de résister à des températures élevées. Les pressions d’aspiration fluctuantes représentent également un défi important, car elles influent de manière décisive sur les pressions de la chambre principale (pouvant y atteindre des valeurs de 200 bars). En raison de ces pressions élevées, les risques de fuites sont plus élevés sur le long terme, mais les capacités de production modernes permettent de résoudre ce problème. Par conséquent, il est impératif d’effectuer une surveillance constante des pressions pendant l’étape de prototypage.

Les pressions élevées générées par les systèmes climatiques utilisant du CO2 présentent d’autres avantages que de simples attributs environnementaux et de meilleures performances de refroidissement. En raison de la densité élevée du CO2, l’espace d’installation requis pour ces climatiseurs est plus réduit que pour les climatiseurs fonctionnant au R134a (de capacité équivalente voire supérieure). Pour les mêmes performances de refroidissement, seulement 13 % du débit volumétrique d’un compresseur R134a est requis.

Cette réduction de taille renforce également les arguments en faveur d’une technologie de mesure de pression de plus en plus compacte. Les capteurs de pression de type piézorésistif se distinguent par leurs capacités de miniaturisation, leur fonctionnement extrêmement précis à basse pression et leurs bons résultats dans les plages de pression supérieures – en particulier lors de tests à long terme. Grâce à une construction modulaire, les capteurs de pression de type piézorésistif de STS offrent en outre l’avantage décisif d’être adaptables rapidement à de nouvelles exigences – un facteur déterminant pour les constructeurs développant de nouveaux modèles.

Cartographier la pression de suralimentation sur les moteurs turbo de taille réduite

Cartographier la pression de suralimentation sur les moteurs turbo de taille réduite

Pour se conformer aux législations de plus en plus strictes en matière d’émissions polluantes, les constructeurs se tournent vers des moteurs de plus petite taille. Bien que ces petits moteurs consomment moins de carburant et émettent beaucoup moins d’émissions polluantes, ils nécessitent une induction forcée pour offrir des performances dignes des véhicules de tourisme modernes.

Les performances de ces moteurs turbo de petite taille doivent au moins égaler celles des moteurs standards équivalents. Cela nécessite une pression de suralimentation maximale à bas régime, tout en maintenant la puissance à haute régime. Ces performances ne peuvent être atteintes qu’avec un système sophistiqué de contrôle de la pression de suralimentation.

La principale difficulté des moteurs à induction forcée est de contrôler précisément le ratio air-carburant et la stœchiométrie des différentes pressions de suralimentation. Avec ces moteurs, un phénomène de cliquetis (combustion anormale) est susceptible de se produire à bas régimes.

Systèmes modernes de contrôle de la pression

Agir sur le taux de dilution est le moyen le plus simple de contrôler la pression de suralimentation.

Une fois la pression spécifique atteinte, une partie des gaz d’échappement est redirigée autour de la turbine via une dérivation. Un diaphragme à ressort actionne généralement la soupape de décharge qui ouvre ou ferme la dérivation en réponse à la pression de suralimentation.

De nos jours, les fabricants se tournent vers une géométrie de turbine variable pour réguler la pression de suralimentation. Cette géométrie variable permet de faire varier le débit dans la turbine en fonction des paramètres de fonctionnement du moteur.

Lorsque le moteur tourne à bas régime, le débit est réduit en fermant les aubes directrices. La pression de suralimentation (et donc le couple du moteur) augmente en fonction de la chute de pression entre l’entrée et la sortie de la turbine. Pendant les accélérations à bas régimes, les aubes s’ouvrent et s’adaptent aux exigences du moteur.

En régulant le débit de la turbine pour chaque point de fonctionnement, l’énergie des gaz d’échappement est optimisée. De cette manière, l’efficacité du turbocompresseur (et donc celle du moteur) est supérieure qu’avec la méthode de contrôle de la dérivation.

Aujourd’hui, les systèmes électroniques de régulation de la pression de suralimentation sont de plus en plus utilisés dans les moteurs à essence modernes. Comparé au contrôle purement pneumatique, qui ne peut fonctionner que comme limiteur de pression à pleine charge, le contrôle de la pression de suralimentation permet un réglage optimal de la pression de suralimentation.

Le fonctionnement des aubes est obtenu par une pression de commande modulée en utilisant divers paramètres, tels que la température de charge, l’avance de l’allumage et la qualité du carburant.

Les simulations réduisent les délais de production et les coûts de développement

Confrontés à une multitude de variables complexes, les fabricants se sont tournés vers des modèles de simulation pour les phases de conception et de test.

L’un des obstacles à surmonter avec les moteurs turbocompressés de taille réduite est que la plage de fonctionnement du compresseur centrifuge à des pressions de suralimentation élevées est particulièrement restreinte.

La seule façon de créer un modèle de simulation efficace consiste à effectuer des tests approfondis en situation réelle. Ces essais sont principalement effectués en chambres climatiques sur des dynamomètres à moteur.

Lors de ces essais, les données de pression suivantes sont enregistrées :

  • La pression du collecteur d’admission.
  • La pression de suralimentation.
  • La pression barométrique.

Ces données sont ensuite interprétées en fonction des températures du moteur (liquide de refroidissement et huile) pour obtenir une image précise des performances sur toute la plage de régime moteur.

Au cours de ces essais, il est important que les ingénieurs documentent toute anomalie des performances, car ces événements (tels que des impulsions d’échappement à des régimes spécifiques) peuvent générer des ondes stationnaires d’une fréquence critique pour la turbine, et ainsi réduire la durée de vie du turbocompresseur voire causer des pannes sévères.

Par conséquent, la cartographie des mesures de pression du compresseur et de la turbine est un élément essentiel pour créer un modèle d’extrapolation précis à mettre en œuvre pendant les simulations.

Un outil de simulation bien étudié peut faire gagner du temps et de l’argent aux constructeurs lors des tests dynamométriques et routiers, mais cet outil ne peut être développé qu’à l’aide d’une cartographie minutieuse des mesures de pression.

Les tests de pression hydraulique des trains d’atterrissage

Les tests de pression hydraulique des trains d’atterrissage

Imaginez-vous au commande de votre propre avion par une belle journée ensoleillée. Vous préparez votre approche sur la piste d’atterrissage et actionnez l’interrupteur pour activer le circuit hydraulique du train d’atterrissage. Soudain, une alarme de basse pression retentie et le train d’atterrissage refuse de se déployer. Ça sonne comme un vrai problème! Entre deux respirations saccadées, vous aurez probablement quelques mots tendres à l’attention des ingénieurs qui ont conçu ce système hydraulique. Tout pilote est en droit d’exiger un système d’atterrissage fiable et sans faille, n’est-ce pas? En tant qu’ingénieurs, il est de notre responsabilité de concevoir des systèmes hydrauliques irréprochables. Mais comment garantir une parfaite fiabilité? Bien que les composants, les caractéristiques et les attributs d’un avion soient différentes d’un appareil à un autre, un facteur universel permet de garantir une réelle fiabilité: les tests de pression hydraulique! Lors de ces tests, nous mettons à l’épreuve les systèmes, nous tentons de les endommager, puis nous les testons à nouveau! Nous avons donc besoin de capteurs de pression capables d’offrir des mesures cohérentes et précises pour analyser les variables de nos systèmes hydrauliques et les ajuster finement. Dans la suite de cet article, nous explorons les capacités d’un capteur de pression qui répond exactement à nos impératifs: le capteur haute précision ATM.1ST de STS.

Pour développer notre schéma de mesure des pressions hydrauliques, nous devons d’abord déterminer les données exactes que nous souhaitons collecter. Le terme «pression» est un terme générique qui englobe de nombreux composants d’un système hydraulique: la pression de l’accumulateur, la pression d’alimentation de la pompe, la pression du régulateur, la pression de décharge, etc. Heureusement, STS a mis au point un capteur de pression capable de collecter des données dans n’importe lequel de ces sous-composants. Le capteur haute précision ATM.1ST de STS est conçu selon une approche modulaire et adaptable. Pour nous ingénieurs, cela nous permet de choisir les caractéristiques et les capacités de chaque sous-composant du capteur afin que le dispositif de mesure soit parfaitement adapté à l’environnement auquel il est destiné.

Attardons-nous sur les sous-composants de ce capteur. Premièrement, nous avons le choix des matériaux pour presque chaque partie du capteur afin de garantir une excellente solidité et durabilité d’ensemble. Par exemple, le boîtier et le transducteur peuvent être construits en acier inoxydable ou en titane, en fonction des pics de pression possibles et de la configuration hydraulique.  

La sélection des matériaux ne se limite pas uniquement au boîtier. Nous pouvons également choisir le matériau du joint pour notre capteur: élastomères Viton, EPDM, Kalrez et NBR. Étant donné que le fluide hydraulique est le même dans tout le système de train d’atterrissage, le matériau choisi pour le joint pourra être employé dans l’ensemble du système. L’un des autres facteurs qui nécessitent une cohérence d’ensemble est la précision globale des capteurs. Heureusement, la gamme de capteurs de haute précision ATM.1ST de STS répond parfaitement à cette caractéristique. Ces capteurs bénéficient de précisions de 0,25 %, 0,1 % et 0,05 % PE et permettent de garantir la précision et la cohérence de nos données tout au long des tests.

Les deux dernières sélections modulaires qui sont déterminantes pour nos tests de train d’atterrissage sont les connexions électriques et les raccords de pression. Nous pouvons choisir entre des câbles en polyuréthane, en polyéthylène ou en éthylène propylène fluoré, ainsi qu’une gamme de connecteurs différents. Le choix des raccords de pression, des diaphragmes, des connecteurs DIN et autres éléments, est entièrement à notre discrétion. Bien que ce grand nombre de combinaisons différentes puisse sembler un peu écrasant, cela nous permet de constituer un capteur de pression qui s’insérera de manière optimale dans nos configurations de tests, sans entraîner de modification particulière de la configuration ou des processus.  

Revenons maintenant à nos essais de train d’atterrissage. Au fur et à mesure que nous développerons et testerons le système hydraulique pour obtenir un fonctionnement parfait du train d’atterrissage, nous aurons besoin de données provenant de plusieurs emplacements dans le système. Comme mentionné ci-dessus, nous disposons d’un accumulateur qui permet d’atténuer les variations de pression dans le système. En tant qu’ingénieurs, nous devons pouvoir définir ces variations de manière précise. Cela semble être un emplacement parfait pour un capteur de test!

Le régulateur de pression nécessite également une surveillance accrue. Lorsque la pression fluctue en raison de l’ouverture et de la fermeture des vannes, ou de toute irrégularité dans le système, le régulateur se déclenche pour garantir que la pression reste dans la plage spécifiée. Il s’agit donc d’un autre élément crucial à surveiller lors du développement de notre train d’atterrissage. Heureusement, nous disposons maintenant des ressources nécessaires pour choisir un capteur de pression parfaitement personnalisé et qui s’intégrera facilement dans le système.

En résumé: Nous sommes chargés de développer un système de train d’atterrissage fiable via un programme de tests rigoureux. Le système hydraulique d’un tel mécanisme est extrêmement diversifié en termes de composants et d’emplacements potentiels pour les capteurs. Heureusement pour nous, STS a développé une petite merveille: le capteur de pression ATM.1ST. Ce capteur nous permet d’avoir une juridiction presque complète sur tous les aspects du capteur, y compris les matériaux, la précision, les joints et les connecteurs électriques. Pour faire court, ce capteur de haute précision nous permet de concevoir un processus de test simplifié et robuste, dans lequel les capteurs de test complètent notre configuration existante.

Les capteurs de pression dans les sports automobiles: Lorsqu’une fraction de puissance supplémentaire peut faire toute la différence

Les capteurs de pression dans les sports automobiles: Lorsqu’une fraction de puissance supplémentaire peut faire toute la différence

«Le gagnant rafle la mise !» Le monde de la course automobile est divisé entre gagnants et perdants, et seul le pilote qui remporte la compétition a le privilège d’être arrosé de champagne. Néanmoins, tout en amont de ce résultat final, il y a le banc d’essai qui sert au développement du moteur, où les capteurs de performance haute performance représentent un avantage concurrentiel décisif.

STS fournit des capteurs de pression aux clients du monde des sports automobiles, notamment les participants de la Formule 1 et de la NASCAR. Ces deux compétitions, en dépit de toutes leurs différences, ont une chose en commun. Tous les chevaux comptent, et, sur la piste, ce sont eux qui vont donner l’avantage nécessaire sur les concurrents. Lorsque chaque dixième de cheval-vapeur supplémentaire va s’avérer le fruit d’analyses intenses sur les bancs d’essai, les résultats doivent pouvoir être fiables jusqu’au dernier chiffre après la virgule.

Technologie de mesure de la pression dans le développement de moteurs de Formule 1

Les réglementations actuellement en vigueur pour les moteurs de Formule 1 ont été introduites en 2014. Des moteurs de six cylindres en V, 1,6 litre de cylindrée et un unique turbocompresseur. Les régimes des moteurs peuvent atteindre les 15 000 tr/min−1. Le Système de récupération de l’énergie cinétique (SREC), un système électrique de récupération de l’énergie au freinage, a été introduit pour la première fois en 2009 et a maintenant été remplacé par le Système de récupération de l’énergie (SRE). Dans la Formule 1 moderne, les moteurs impliqués sont donc des moteurs hybrides. Pour cette raison, l’avenir de la Formule 1 fait depuis longtemps partie de son présent. La compétition sans doute la plus réputée au monde est également un laboratoire de test pour la route. Des freins à disques aux diagnostics informatiques, de nombreuses technologies que l’on retrouve dans les véhicules courants de nos routes trouvent leurs origines dans les centres de développement de Formule 1.

Les régulations en vigueur pour les moteurs, qui définissent de façon homogène les paramètres pour toutes les équipes en compétition, rendent essentielle la réalisation de recherches poussées sur le banc d’essai pour réussir à décrocher l’avantage décisif sur les concurrents. Tous les chevaux comptent. En comparaison avec les tests pour les véhicules couramment utilisés sur la route en situation normale, différentes exigences s’appliquent, dans une certaine mesure. Les pressions d’eau et d’huile sont plus élevées, comme les températures. Lorsque l’on recherche à améliorer la consommation de carburant et les performances moteur, des tests poussés en condition de course sont nécessaires. De plus, la précision des résultats mesurés sur la plage de température utile a son importance. En Formule 1, les avancées fulgurantes en matière de puissance moteur sont plutôt rares; des améliorations, ne serait-ce que de quelques dixièmes, donnent déjà de quoi se réjouir à ce niveau de performance élevé.

Au regard de ces défis, une équipe de course de Formule 1 réputée s’est tournée vers STS, car la technologie des capteurs qu’elle employait jusqu’à présent ne parvenait pas à répondre à leurs exigences strictes. Les instruments de mesure étaient trop volumineux et trop lourds. Encore plus gênant, le fait qu’une technologie de refroidissement supplémentaire devait être intégrée au banc d’essai constituait un problème de taille. En effet, les températures des capteurs montaient sinon très vite au-dessus du maximum autorisé. Les résultats mesurés dans ce scénario auraient donc été totalement inutilisables.

L’objectif des développeurs consistait à acquérir des capteurs de pression qui permettraient la standardisation et rendraient obsolète l’ajout d’éléments de refroidissement complémentaires. Les questions de poids et de taille jouent également un rôle, car ces facteurs influent sur la performance de la voiture en accélération.

STS a fourni à l’équipe un nouveau capteur de sa série ATM, qui sera commercialisée à l’automne. Ce capteur répondait aux attentes, non seulement en matière de précision sur toute la plage de température, mais offrait en outre un avantage décisif susceptible d’optimiser de manière durable le développement des moteurs. Les capteurs d’un autre fabricant utilisés jusqu’alors avaient montré des défaillances depuis le passage aux systèmes hybrides employés depuis 2014. Le banc d’essai s’éteignait de lui-même et il n’était pratiquement pas possible d’effectuer des mesures sur le long terme. Les capteurs ATM de STS sont dotés d’une sûreté intégrée contre les défaillances et permettent donc d’exécuter des tests complets, en route vers la première place du podium.

La technologie de mesure de la pression dans le développement des moteurs NASCAR

Bien que les moteurs hybrides ne soient pas intégrés aux stock-cars NASCAR, des tests complets doivent néanmoins être effectués pour atteindre des performances optimales. Dans ce sport également, un fabricant de moteur bien connu du public a opté pour la technologie de mesure de la pression proposée par STS. Lors de tests poussés, quelques 200  transmetteurs de pression ATM.1ST gardent un œil sur les pressions de l’huile, de l’eau, du carburant et de l’air. Des pressions de l’air qui entre dans le moteur jusqu’aux améliorations du débit de l’huile, l’objectif consiste à examiner de façon précise divers facteurs pour dégager une augmentation de performance, si minime soit-elle (nous parlons ici d’une puissance d’environ 900 chevaux). Comme pour la Formule 1, la précision la plus élevée possible est de mise. Les valeurs impliquées se montent à tout juste un dixième de cheval-vapeur !

Le choix du fabricant s’est porté vers le transmetteur de pression ATM.1ST, puisqu’il est largement imbattable pour ce qui est de ses caractéristiques de performances.

  • La modularité des capteurs STS permet également au fabricant de connecter un adaptateur de pression spécial.
  • Avec une erreur totale de ≤ ± 0,30 % FS, des analyses significatives sont possibles pour améliorer la performance des moteurs.
  • Sa stabilité à long terme minimise considérablement les réétalonnages.
  • La plage de mesure de pression s’échelonne de 100 mbar à 1000 bar, ce qui correspond très bien aux pressions rencontrées lors du développement des moteurs.
  • La compensation de température exceptionnelle offre des résultats précis sur une large plage de température, ce qui s’avère un critère décisif pour la forte hausse des températures observée lors des tests de performance à ces niveaux.

Qu’il s’agisse de Formule 1 ou de NASCAR, la route vers la première marche du podium passe par les bancs d’essai. Dans le domaine des sports automobiles de haute performance en particulier, des capteurs de haute précision sont nécessaires pour suivre toutes les données importantes, allant des pressions d’huile et d’eau aux pressions du carburant et de l’air. En dehors de sa précision, sa protection contre les défaillances joue également un rôle important pour pouvoir effectuer des tests essentiels sur le long terme, produisant des résultats fiables.