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Les enjeux des moteurs GDI : réduction des émissions de particules et amélioration des performances

by STS | Wednesday, 1 July, 2020 | Automotive

Avec près de 40 millions de moteurs à essence à injection directe (GDI) qui devraient être vendus à l’horizon 2025, il peut être surprenant d’apprendre que ces moteurs émettent plus de particules fines que les moteurs à essence à injection multipoint (PFI) et plus que les derniers moteurs Diesel équipés d’un filtre à particules.

Cette augmentation de part de marché des moteurs à injection directe, bien que faible comparée à celle des moteurs Diesel sans filtre, engendre un regain d’intérêt des autorités de réglementation et des constructeurs sur les émissions de particules fines de ces moteurs.

Pour réduire les émissions et améliorer les performances globales, les ingénieurs étudient de nouvelles techniques de combustion et de conception d’ingénierie, incluant l’augmentation de la pression de carburant, l’utilisation de carburants alternatifs et le contrôle des émissions de gaz d’échappement.

Selon Matti Maricq, chef de projet en ingénierie chimique et en traitement des émissions au Centre de recherche et d’innovation de Ford à Dearborn, injecter directement le carburant dans le cylindre permet une amélioration de la combustion, une réduction de la consommation, et une augmentation de la puissance.

Au cours de ce processus, l’essence est directement pulvérisée au point le plus chaud de la chambre de combustion (plutôt que dans la prise d’air), ce qui permet une combustion plus complète, plus uniforme et plus légère.

Les moteurs GDI à combustion améliorée émettent des particules nocives

Toutefois, en raison de la volatilisation incomplète du carburant, ainsi que des zones partiellement riches en carburant et de l’effet de « mouillage » des pistons et des cylindres, les moteurs à injection directe produisent des particules indésirables. La plupart des émissions se produisent généralement lors du démarrage à froid et des phases transitoires de préchauffage, mais cela peut varier en fonction de la charge, de la phase du cycle de conduite et des comportements du conducteur.

Alors que les critiques écologistes restent sceptiques quant aux méthodes dites de « gestion du moteur », les estimant peu fiables par rapport aux filtres d’échappement, la plupart des constructeurs et équipementiers prévoient que les modifications apportées à la conception et à l’ingénierie de la combustion seront plus rentables, voire plus efficaces.

Les développements actuels indiquent qu’une pression de carburant plus élevée (pouvant atteindre 40 MPa), associée à de nouveaux injecteurs à haute précision, améliorera considérablement les futurs systèmes des moteurs à injection directe. Pour optimiser davantage les systèmes, les ingénieurs continueront également d’améliorer la synchronisation, la portée, le dosage et la pulvérisation des injecteurs.

Dans une récente étude publiée dans le journal spécialisé SAE, il a été établi qu’une augmentation de la pression de carburant dans un moteur à injection directe peut améliorer l’homogénéité du mélange et diminuer la diffusion de la flamme, réduisant ainsi de manière significative les émissions de particules.

En outre, grâce à l’amélioration de la charge d’admission à des pressions de carburant comprises entre 20 MPa et 40 MPa, une réduction supplémentaire des émissions de particules peut être obtenue.

Comme l’indiquent les données de combustion, une augmentation de la pression de carburant a un impact significatif sur la réduction des émissions de combustion et de la consommation de carburant.

Toutefois, pour qu’un système à injection directe fonctionne de manière optimale, il est important que la pression de carburant dans la rampe commune soit correctement mesurée pendant les phases de conception et de test, afin que le calculateur puisse être configuré en conséquence.

Mesurer la pression de carburant dans la rampe commune est essentiel pour réduire les émissions de particules

La pression d’injection directe est mesurée à l’aide de capteurs, et les signaux servent à déterminer la vitesse et/ou le débit de la pompe.

La plupart des systèmes à injection directe utilisent des capteurs de pression piézorésistifs situés sur le côté basse pression du système. La puce génère une tension électrique mesurable lorsque la pression est appliquée, augmentant à mesure que la pression augmente.

Sur le côté haute pression, les capteurs utilisent généralement une membrane métallique sur un pont de résistance. Lorsque la pression est appliquée, le pont génère un changement de résistance qui entraîne une modification de la tension appliquée. Le module de commande électronique (ECM) transforme la tension en une pression calculée, généralement avec une précision de ± 2 %.

Pour maintenir une pression correcte, l’ECM envoie une impulsion à la pompe basse pression. Le système dispose généralement d’un régulateur, sans conduite de retour. Certains systèmes ont même des capteurs de température intégrés dans les conduites pour calculer la densité du carburant, afin que la richesse du combustible puisse être ajustée en fonction de la quantité d’énergie contenue dans le carburant.

Afin de garantir une mesure précise de la conduite de pression, il est important d’utiliser des capteurs de pression haute précision pour cartographier la pression à l’intérieur de la rampe commune. Toute erreur dans ce processus peut entraîner une modulation incorrecte de la pression de la rampe commune, qui peut engendrer à son tour de graves anomalies, telles que le « lavage des cylindres » (phénomène qui se produit lorsque la pression moyenne de la rampe commune dépasse la pression de calcul de l’injecteur lorsque l’alimentation en carburant augmente à fortes charges).

En outre, avec l’introduction du cycle de conduite harmonisé, les constructeurs doivent désormais répondre à de nouveaux objectifs d’émissions fixés par les régulateurs. Les moteurs à injection directe vont devenir les fers de lance d’une nouvelle génération de technologies vertes. Cependant, pour que cette technologie réponde aux législations à venir, les émissions de particules doivent être réduites de manière conséquente, principalement grâce au contrôle précis de la pression de carburant dans la rampe commune.

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Pressure measurement technology in tire manufacturing

by STS | Wednesday, 1 July, 2020 | Automotive

Every year, over one billion tires are manufactured worldwide. This sector thus counts among the biggest consumers of natural rubber. To give this natural material its correct shape and durability, high pressures and temperatures are necessary. No problem at all with the correct measurement technology.

Those believing that tire manufacture is a simple process, where the raw material is merely brought into a round form, are mistaken. In modern tire production, numerous individual components come together, which provide for both drive comfort and safety.

Tire manufacture – The first steps towards blanks

The manufacture of the raw material differs from one manufacturer to another and even from one tire type to another. Over forty different raw materials can be used here, including natural rubber, but also carbon black, sulfur and others. The various materials are kneaded together under extremely high temperatures. This mix is then stretched in length and ready for further processing upon cooling.

Using this mixture, the individual layers of the tire are produced. Other materials also come into use here, such as the rubber covered steel mesh in the belt, which stabilizes the tire and provides for increased cornering force. Further components of a tire include the carcass, bead, tread, sidewall, filler and inner liner.

The individual layers of a tire are brought together in a tire-building machine. These versions are termed blanks or “green tires.”

From blank to finished tire

In the next step, the blanks are inserted into the vulcanization press. At this point, the individual tire components are vulcanized together and the material then attains its required elastic consistency. To achieve vulcanization, the blank is “baked” in the press at a determined pressure and at high temperature.

During this process, the rubber bladder is inflated from within the inside of the press and forced outwards under pressure into the mold. This is how the tire profile is created. Temperatures reach up to 180°C here and pressures of over 24 bar can arise. This blowing pressure is monitored by various prestigious tire manufacturers using the ATM Sensor made by STS.

Vulcanization only with high-performance pressure transducers

With heat, steam and high pressures, harsh conditions are at play in tire manufacture. A pressure transmitter is thus required which can monitor, also at high temperatures, the pressures arising and can withstand the demands over a longer time. The transmitters of the ATM series are predestined in this scenario. Their high precision, reliability and outstanding long-term stability, as well as their compact and resilient design, provide for efficiency. In particular, their outstanding qualities during test and burst pressures prevent costly downtime. Furthermore, these pressure transmitters can easily be calibrated anew on-site.

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Les capteurs MaP sont essentiels pour accroître les performances des moteurs

by STS | Wednesday, 1 July, 2020 | Automotive

Face aux réglementations de plus en plus strictes sur les émissions polluantes, l’industrie automobile a rapidement adopté des technologies propres pour réduire les émissions de gaz à effet de serre.

Le contrôle précis des apports en air/carburant selon des valeurs stœchiométriques est essentiel pour optimiser le rendement du convertisseur catalytique et minimiser les émissions d’échappement des moteurs modernes à combustion propre.

Afin d’optimiser le rapport air/carburant en conditions de fonctionnement transitoires, les fabricants utilisent des systèmes à boucle fermée et à boucle ouverte :

Un système à boucle fermée est un système dans lequel un capteur d’oxygène des gaz d’échappement (EGO), également appelé capteur Lambda, génère un signal proportionnel à l’apport en air/carburant.
Un système à boucle ouverte, ou à action directe, contrôle le débit de carburant des injecteurs grâce aux signaux reçus depuis un débitmètre.

Dans les deux cas, les signaux sont renvoyés via un correcteur PID pour réguler l’impulsion d’injection de carburant. Cependant, ces systèmes présentent deux inconvénients majeurs :

En raison du retard relativement long inhérent au cycle induction-compression-puissance-échappement du moteur, la rétroaction (ou boucle fermée du système de commande en apport air/carburant) n’est pleinement efficace qu’en conditions de fonctionnement de régime permanent.
La fiabilité du signal du capteur EGO n’est optimale qu’après le réchauffement du capteur. Par conséquent, il n’est pas possible de contrôler l’apport en air/carburant en boucle fermée immédiatement après le démarrage du moteur.

Ainsi, dans des conditions de démarrage transitoires et de démarrage à froid, la partie en amont du contrôleur air/carburant est particulièrement déterminante.

Pour optimiser l’apport en air/carburant dans toutes les conditions, les moteurs modernes sont généralement équipés d’un capteur de pression de suralimentation (MaP) pour mesurer la pression d’air dans le collecteur d’admission.

Le capteur MaP sait exactement ce dont le moteur a besoin

Le capteur MaP mesure en permanence la pression d’air et envoie ces informations à l’unité de contrôle du moteur (ECU). Ces données sont ensuite insérées dans un tableau permettant de contrôler la durée des impulsions d’injection et la durée d’allumage. Ces lectures de pression sont relayées à l’ECU en tant que signaux de tension de sortie.

Pendant la phase de développement, il est essentiel que les pressions mesurées dans le collecteur soient précises. Les capteurs MaP de série, bien qu’excellents pour envoyer les signaux à l’ECU, ont souvent des tolérances plus larges que celles jugées acceptables pour le développement. Par conséquent, des capteurs de haute qualité, tels que ceux produits par STS, sont généralement montés en tandem sur les capteurs MaP lors des phases de développement. Les lectures obtenues à partir de ces capteurs servent à mesurer les écarts ou les erreurs lors de l’enregistrement des pressions du collecteur à différents régimes moteur.

Ce processus est assez complexe et nécessite que les tensions de sortie soient mesurées à des centaines de régimes moteur différents, afin de permettre à l’ECU de créer une carte efficace des besoins du moteur.

Utiliser le capteur MaP pour calibrer l’ECU

Au cours de la phase de développement, la pression du collecteur est mesurée par petites augmentations du régime moteur à l’aide d’un capteur MaP calibré, et les tensions de sortie sont enregistrées pour chaque réglage.

Au ralenti, la pression est mesurée à environ 1/3 de la pression atmosphérique, soit 0,338 bars dans un moteur atmosphérique standard. Étant donné que la tension de sortie du capteur MaP est proportionnelle à l’augmentation de pression, la tension de sortie au ralenti est d’environ 5/3 = 1,67 V, la sortie nominale maximale étant de 5V.

Mais dans la pratique, le signal de sortie à pleine échelle d’un capteur MaP de série peut varier et est généralement inférieur à 5 V. Cela est dû aux variations entre les différents fabricants de capteurs, avec pour résultat une tension typique à pleine échelle d’environ 4,6 V. En raison de ces variations, la lecture du capteur MaP varie entre 1,5 V et 4,5 V en cours de fonctionnement normal, à l’exception du vide créé lors du dépassement de capacité, où des tensions de sortie inférieures à 1 V peuvent être enregistrées.

De plus, étant donné que la pression barométrique a un impact significatif sur le mélange de carburant, l’ECU doit également pouvoir interpréter la pression barométrique. Pour ce faire, les mesures de la pression ambiante sont généralement enregistrées juste avant le démarrage du moteur, juste après son arrêt, ou les deux.

Ces mesures sont utilisées pour définir une condition de base qui corrige la pression du collecteur en fonction des conditions météorologiques et de l’altitude. En pratique, cela est réalisé à l’aide des signaux du moteur à l’arrêt avec le contact allumé. De cette façon, le même capteur qui contrôle le moteur en cours de fonctionnement peut être utilisé pour la mesure barométrique lorsque le moteur est à l’arrêt.

L’induction forcée augmente la pression sur les capteurs MaP

Lorsqu’un moteur atmosphérique est converti en induction forcée par l’ajout d’un turbo ou d’un compresseur, la plage de pression du collecteur doit être étendue afin d’inclure la zone de suralimentation ainsi que la zone de vide. Afin de couvrir toute la plage de pression, le capteur MaP doit couvrir une pression minimale de 1,5 bar, ou une plage correspondant aux paramètres de conception du moteur.

Si la pression de suralimentation dépasse 1,5 bar, il est important d’ajouter un décalage décroissant à la lecture afin de maintenir une lecture à pleine échelle lorsque la pression augmente. Cela revêt une importance pratique, car dans les systèmes de gestion de moteur basés sur des capteurs MaP, le carburant peut être coupé ou des erreurs peuvent être générées dans l’ECU si le relevé nominal à pleine échelle est dépassé. C’est pourquoi un décalage décroissant est mappé lorsqu’un capteur de 2 bars est utilisé pour lire des pressions supérieures à la pression nominale à pleine échelle.

Il n’est pas toujours facile de trouver des capteurs MaP qui répondent efficacement à ces nombreuses exigences. Mais comme le capteur MaP joue un rôle crucial dans la gestion du processus de combustion, il est important d’utiliser un capteur de haute qualité et calibré avec précision pour enregistrer les pressions du collecteur au cours du développement. Avec la pression exercée sur les fabricants pour réduire davantage les émissions polluantes et améliorer les performances, les ingénieurs ont besoin de constantes améliorations dans la précision des capteurs utilisés pour le développement.

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Mesurer le rythme cardiaque d’un moteur à combustion interne

by STS | Wednesday, 1 July, 2020 | Automotive

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.

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À mesure que la « guerre fraîche » se réchauffe, la pression augmente

by STS | Wednesday, 1 July, 2020 | Automotive

Les systèmes de climatisation des véhicules automobiles font l’objet d’un débat houleux ces dernières années: le débat, surnommé la «guerre fraîche» du développement durable, est axé sur les frigorigènes de nouvelle génération.

L’alliance CO₂ Solutions et ses partisans, ainsi qu’une partie de la communauté scientifique, des ONG et des leaders mondiaux, préconisent de remplacer les composés chimiques qui contribuent au réchauffement planétaire (tel que le R134a) par du dioxyde de carbone, un réfrigérant naturel (CO₂, R744/R-744).

Selon eux, ce changement pourrait permettre de réduire de 10 % les émissions polluantes des véhicules, et ainsi réduire de 1 % les émissions de gaz à effet de serre dans le monde. Si les technologies CO₂ Solutions sont appliquées dans d’autres secteurs, tels que la climatisation commerciale et industrielle ou les pompes à chaleur pour le chauffage de l’eau, elles pourraient même permettre de réduire de 3 % les gaz à effet de serre dans le monde.

Cependant, la juxtaposition de l’opposition est également intéressante: les réfrigérants tels que l’isobutane (issu de la technologie «Greenfreeze» développée par Greenpeace, à base de mélanges purifiés de butane/propane) sont entièrement «naturels». Leur efficacité accrue, par rapport aux réfrigérants tels que le R134a, permet de réduire le volume des fluides frigorigènes nécessaires.

L’utilisation de frigorigènes à base d’hydrocarbures purs (qui sont rétro-compatibles avec les anciens systèmes de climatisation au Fréon – R-12) permettrait en outre une conversion facile des systèmes, augmentant ainsi leur efficacité et empêchant toute libération ultérieure de particules R-134a et R-12 dans l’atmosphère.

Contrairement aux climatiseurs à base d’isobutane ou d’hydrocarbures, les climatisations qui fonctionnent au R744 nécessitent une refonte complète du système pour faire face aux pressions supérieures à 100 bars. Les composants existants du système, tels que les joints, les flexibles, les vannes et même les compresseurs, ne sont pas étudiés pour fonctionner dans ces conditions. Et pour aggraver les choses, l’UE a signé un décret en janvier 2017 pour mettre fin à l’usage du R134a.

Heureusement, il existe une autre alternative: DuPont et Honeywell ont développé l’hydrofluoro-oléfine HFO-1234yf (ou R-1234yf) en réponse à la directive de 2006 de l’UE exigeant que tous les nouveaux véhicules vendus dans l’UE soient équipés de réfrigérants à faible potentiel de réchauffement global (PRG). Le R-1234yf répond parfaitement à la limite PRG de 150 fixée par le directive Européenne, et il se décompose dans l’atmosphère en environ onze jours. Enfin, le calcul de l’indice de performance climatique sur le cycle de vie (LCCP), un modèle certifié par l’Agence américaine de protection de l’environnement, confirme qu’il s’agit de «l’un des réfrigérants les plus durables pour une utilisation globale».

Cependant, l’inflammabilité du R-1234yf suscite des préoccupations croissantes, incitant même Mercedes-Benz à installer un «système de refroidissement» dédié afin de dissiper les points chauds du moteur en cas d’accident susceptible d’entraîner la purge du système de climatisation.

À l’exception des classes E et S, tous les nouveaux véhicules Mercedes-Benz ont été convertis au réfrigérant R-1234yz à partir de janvier 2017: les classes E et S ont été les premiers véhicules de série équipés de systèmes de climatisation au CO2.

En raison des coûts et des temps de développement nécessaires pour repenser tous les systèmes et les tester efficacement, les climatiseurs chargés de CO₂ ont été intégrés en priorité dans les modèles haut de gamme.

Les pressions extrêmement élevées et l’optimisation des composants ont nécessité une adaptation poussée du système. Le condenseur, l’évaporateur, les durites, les flexibles et les joints d’étanchéité ont été repensés pour résister à des pressions de fonctionnement nettement plus élevées.

Au cours du développement de ces systèmes, des capteurs de pression ultra précis étaient nécessaires pour garantir l’intégrité du système : une chute de pression peut indiquer une défaillance précoce d’un composant nécessitant de repenser la conception. Il était également important de mesurer avec précision les chutes de pression au niveau de l’évaporateur, afin de vérifier les paramètres de conception et l’efficacité du composant.

Étant donné que la plupart des éléments du système ont été « rétrécis », l’intégration d’un capteur de pression n’était pas chose facile. Néanmoins, le problème a été rapidement résolu en utilisant des capteurs de pression piézorésistifs de haute qualité, et le projet a pu être achevé à temps pour le lancement de janvier 2017.

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Les systèmes de freinage fonctionnent mieux sous pression

by STS | Wednesday, 1 July, 2020 | Automotive

Tandis que certains véhicules haut de gamme s’éloignent des systèmes de freinage à commande hydraulique pour adopter des versions hybrides de freinage EBS, la plupart des conducteurs ont toujours recours à la pression hydraulique pour arrêter leur véhicule.

Bien que les véhicules soient équipés de systèmes de freinage hydrauliques depuis des décennies, il est extrêmement difficile de développer un système qui fournisse à la fois un retour d’information au conducteur et un freinage effectif à tout moment et dans toutes les conditions.

Plusieurs variables ont une incidence sur les performances du freinage :

Le transfert de poids des essieux arrière aux essieux avant ; qui nécessite une modulation progressive de la pression sur les roues en charge.
Le « point d’inflexion¹» auquel le servo réduit l’assistance ainsi que le ratio entre l’assistance et l’effort exercé sur la pédale de frein.
En raison de la pression appliquée, les durites et les flexibles ont tendance à se dilater et à réduire la pression de ligne pour un trajet de pédale donné (dans les cas extrêmes, le conducteur peut décrire cela comme une « pédale molle »).

1) Le servo (ou servo-frein) fournit une assistance progressive jusqu’au point d’inflexion (ou point d’assistance maximale), et toute augmentation supplémentaire de la pression est uniquement due à un effort accru sur la pédale. Si l’assistance n’était pas réduite à ce stade, il y aurait un blocage des roues.

Il convient également de noter qu’avec l’introduction de l’ABS électronique, de nombreux problèmes liés à la vitesse de rotation des roues et au frottement dynamique/statique ont été résolus, notamment avec la modulation de la pression lors du transfert de poids au freinage.

Cependant, le système de freinage ABS peut engendrer des pressions extrêmement élevées et fluctuantes, qui doivent être déterminées à l’aide de capteurs de pression de haute qualité, placés stratégiquement aux points critiques lors du développement.

Avec des pressions de fonctionnement d’environ 100 bars, il est impératif que tous les composants (y compris les durites et les flexibles) soient conçus pour supporter ces pressions, et que le système soit étudié pour ne dépasser ces valeurs spécifiques.

Mais ce n’est pas aussi simple. Bien que les durites et les flexibles de diamètres et d’épaisseurs différentes puissent produire des performances de freinage similaires, ils n’offrent pas tous la même résistance à l’éclatement.

Le seul moyen de vérifier leur résistance est par une mesure précise de la pression lorsque le système est entièrement pressurisé. Bien entendu, ces valeurs mesurées doivent être conformes aux spécifications des fournisseurs de durites et de flexibles.

Il est également important de mesurer la pression de ligne, afin de s’assurer que le ratio de levier de la pédale permet de pressuriser le système à environ 80 bars lors de conditions de freinage extrêmes. Si cette pression ne peut pas être facilement atteinte, le ratio de pédale doit être augmenté jusqu’à atteindre la pression recommandée.

Lors de la conception du système de freinage, les ingénieurs doivent également sélectionner le bon alésage du maître-cylindre : l’une des idées reçues les plus répandues est qu’un plus grand maître-cylindre crée une pression plus grande. En réalité, un maître-cylindre plus grand crée plus de déplacement mais il nécessite plus de force pour créer la même pression qu’un maître-cylindre plus petit.

Bien qu’un maître-cylindre plus grand permette de compenser le jeu du système avec moins de course de pédale, il lui faut plus de force pour créer la même pression. Avec l’intégration d’un maître-cylindre plus grand, la pédale devient plus dure et nécessite beaucoup plus d’effort pour créer la même force de freinage. Par exemple, passer d’un maître-cylindre de 19 mm à 25 mm nécessite 77,7 % de force supplémentaire sur la tige de poussée.

L’optimisation des performances de freinage ne peut être atteinte qu’en équilibrant l’ensemble du système : il convient de tenir compte de la force exercée sur la pédale, de la pression du système et du déplacement du levier. Au cours des phases de conception et de développement, les constructeurs ont recours à des capteurs de pression extrêmement précis et spécifiquement développés pour de telles applications.

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