EP2999868A1 - Dispositif de determination de la pression absolue dans un cylindre de moteur thermique - Google Patents

Dispositif de determination de la pression absolue dans un cylindre de moteur thermique

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EP2999868A1
EP2999868A1 EP14731707.7A EP14731707A EP2999868A1 EP 2999868 A1 EP2999868 A1 EP 2999868A1 EP 14731707 A EP14731707 A EP 14731707A EP 2999868 A1 EP2999868 A1 EP 2999868A1
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EP
European Patent Office
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sensor
combustion chamber
pressure
absolute pressure
cylinder
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EP14731707.7A
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Nicolas QUECHON
Philippe Obernesser
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Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/023—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
    • F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
    • F02B23/0672—Omega-piston bowl, i.e. the combustion space having a central projection pointing towards the cylinder head and the surrounding wall being inclined towards the cylinder center axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
    • F02B77/08—Safety, indicating, or supervising devices
    • F02B77/085—Safety, indicating, or supervising devices with sensors measuring combustion processes, e.g. knocking, pressure, ionization, combustion flame
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2400/00—Control systems adapted for specific engine types; Special features of engine control systems not otherwise provided for; Power supply, connectors or cabling for engine control systems
    • F02D2400/08—Redundant elements, e.g. two sensors for measuring the same parameter

Definitions

  • the invention relates to a device for determining the absolute pressure in a thermal engine cylinder and to the associated determination method.
  • a heat engine, or internal combustion engine comprises at least one combustion chamber whose volume is variable depending on the position of a piston sliding inside thereof, during a motor cycle.
  • the variation of the position of the piston causes a variation of the volume of the chamber, and therefore of the pressure prevailing inside it.
  • it is essential to know the evolution of the pressure in each chamber during an engine cycle, whether it is a two-stroke engine or a four-stroke engine, and whatever the nature of the fuel used.
  • pressure sensors adapted to high pressure levels of up to 250 bar in certain applications are installed in a cylinder head of the engine, and thus send back a signal allowing to know a relative pressure in the engine. combustion chamber.
  • Such sensors may for example be of the piezoelectric type.
  • a method usually used to determine this absolute pressure involves the use of an additional sensor, measuring the pressure gases in an intake duct or an exhaust duct of the engine.
  • the pressure level in this type of duct being much lower than that of the combustion chamber, it is then possible to use absolute pressure measuring sensors, such as, for example, piezoresistive sensors.
  • This method consists in choosing a particular instant, for which the pressure in the intake duct is equal to the pressure in the chamber, and then calculating the correction to be made to the overall measurement of the relative pressure in the combustion chamber, for obtain the absolute pressure in said chamber.
  • This method has the disadvantage of being approximate insofar as it does not take into account neither the pressure drops at the passage of the valve, nor the acoustic phenomena in the conduits, corresponding to variations in the instantaneous pressure.
  • An absolute pressure determination device makes it possible to determine the absolute pressure in a combustion chamber of a heat engine during a cycle of said engine, by overcoming the drawbacks of the state of the art.
  • the invention relates to a device for determining the absolute pressure in a cylinder of a heat engine having a cylinder head, said cylinder comprising a movable piston, able to define a combustion chamber of variable volume, said device comprising less a first sensor implanted in said cylinder head for measuring a relative pressure in said combustion chamber during a motor cycle.
  • the main characteristic of a device according to the invention is that it comprises at least a second pressure sensor, whose position in the cylinder allows a measurement of the absolute pressure in the combustion chamber only when the volume of said chamber tends to a maximum value, the pressure measurements obtained with each first sensor and with each second sensor being combined to determine the absolute pressure in the combustion chamber during a complete engine cycle.
  • the principle of the device according to the invention is to create an absolute pressure reference on a restricted pressure range thanks to the second sensor, then to reset on this reference the curve of variation of the relative pressure obtained with the first sensor over a whole engine cycle, to obtain the absolute pressure in the combustion chamber at each instant of a motor cycle. It is recalled that the volume of the combustion chamber is variable during a motor cycle, by means of the sliding of the piston in the cylinder.
  • the second sensor is positioned in the cylinder so as to undergo at least one occultation phase by the piston and at least one phase where it is no longer obscured by the piston during a motor cycle.
  • the expression "tends towards a maximum value" means that the volume of the chamber is at least equal to 90% of its maximum volume.
  • a determination device comprises a single first sensor and a single second sensor per combustion chamber.
  • an engine generally comprises several cylinders, and the determination device according to the invention is reproduced for each combustion chamber thus defined.
  • the second sensor is implanted in a wall delimiting the combustion chamber, so that it can take measurements of the absolute pressure only after the withdrawal of the piston, when the volume of said chamber tends to a value Max.
  • the piston is slid into the cylinder between a first extreme position for which the volume of the combustion chamber is maximum, and a second extreme position for which said volume is minimum.
  • the location of the second sensor in the cylinder is chosen so that it is hidden by the piston, when it moves between the second end position and a position close to the first end position.
  • the second sensor is placed near the position of the piston at the bottom dead center.
  • said second piston can acquire absolute pressure measurements in the combustion chamber, only when the piston is in a position corresponding to the bottom dead center.
  • the volume of said chamber is maximum.
  • each first sensor is a piezoelectric sensor.
  • each second sensor is a piezoresistive sensor.
  • the subject of the invention is a method for determining the absolute pressure in a cylinder of a heat engine on a complete engine cycle, from a device according to the invention.
  • a step of measuring the relative pressure in the combustion chamber during a complete engine cycle a step of measuring the absolute pressure in the combustion chamber during the phases of the engine cycle for which the volume of said chamber tends towards a maximum value
  • the measurement of the absolute pressure in the combustion chamber by means of the second sensor when the volume of said chamber tends to a maximum value serves as a reference point to match the measurement of the relative pressure by the first one. sensor for the same volume of said chamber.
  • the curve of the variation of the relative pressure over a whole engine cycle is thus shifted, the resulting curve being perfectly representative of the variation of the absolute pressure in the combustion chamber during an entire engine cycle.
  • a device for determining the absolute pressure in a combustion chamber of a heat engine has the advantage of being simple to implement while remaining small in size. It also has the advantage of offering reliable and accurate measurements by means of sensors that have been extensively tested and conveniently positioned in an engine cylinder. It finally has the advantage of being able to be arranged in any type of heat engine, having at least one cylinder, and whatever the size and geometry of said cylinder.
  • FIG. 1 is a view in axial section of a cylinder of a heat engine in which a device according to the invention is mounted
  • FIG. 2 is an example of a curve illustrating the variation of the relative pressure in a combustion chamber as a function of the position of the piston
  • FIG. 3 is an example of a curve illustrating the variation of the absolute pressure measured in a combustion chamber as a function of the position of the piston, the volume of said chamber tending towards a maximum value
  • FIG. 4 is an example of three curves illustrating the variation of the relative pressure in a combustion chamber as a function of the position of the piston, the absolute pressure measured in a combustion chamber when its volume tends towards a maximum value, as well as the absolute pressure as a function of the position of said piston.
  • a heat engine for example a motor vehicle engine, comprises at least one cylinder 2 delimited by a hollow cylindrical wall 3 and in which is able to slide a piston 4 connected to a crankshaft by means of The sliding piston 4 and the wall 3 of the cylinder 2 delimit a combustion chamber 6, the volume of which varies according to the position of the piston 4 in the cylinder 2.
  • the piston 4 can move between a first extreme position corresponding to the bottom dead point (PMB) and for which the volume of the chamber 6 is maximum, and a second extreme position corresponding to the top dead center (TDC) and for which the volume of said chamber 6 is minimal.
  • PMB bottom dead point
  • TDC top dead center
  • a device making it possible to determine the absolute pressure in a combustion chamber 6 of a heat engine during an entire engine cycle, comprises at least a first piezoelectric type sensor capable of carrying out measurements of pressure beyond 250bars and at least one second sensor 7 piezoresistive type.
  • Each first sensor (not shown in the figure) is located in a cylinder head of the engine 1 and makes it possible to measure the relative pressure in the combustion chamber 6 during an entire engine cycle.
  • FIG. 2 illustrates an example of the variation of the relative pressure, measured by the first sensor in a combustion chamber 6 during a motor cycle, as a function of the position of the piston 4 in the cylinder 2, translated into crankshaft angle. It can be seen in this example that the maximum pressure in the chamber 6 can reach up to about 160bars.
  • the second sensor 7 is implanted in the cylinder 2 near the position of the piston 4 corresponding to the PMB, that is to say the position of the piston 4 for which the volume of the combustion chamber 6 tends towards a maximum value and therefore for which the pressure inside said chamber 6 tends to a minimum value.
  • the piston 4 when the piston 4 is in a position corresponding to the PMB, it allows the second sensor 7 to make absolute pressure measurements in the combustion chamber 6, and, as soon as it moves from this position to to reach a position corresponding to the PMH, it occults virtually instantaneously said second sensor 7 by preventing it from making absolute pressure measurements in said chamber 6.
  • the second sensor 7 can only perform measurements when the pressure in the chamber 6 is low and therefore not likely to damage said sensor 7, since the piston 4 is interposed by protecting it.
  • FIG. 3 illustrates an example of the variation of the absolute pressure, measured by the second sensor 7 in a combustion chamber 6 when the position of the piston 4 in the cylinder 2 varies around its end position corresponding to the PMB.
  • the pressure levels reached in the chamber 6 around this extreme position are lower and only rise to a few bars.
  • a device makes it possible to carry out a method for determining the absolute pressure in a chamber a combustion engine 6 of a heat engine 1 during a complete engine cycle, said method comprising the three major steps:
  • the principle of such a method consists in assigning an absolute character to the measurements of the relative pressure obtained in the combustion chamber 6 with the first sensor on a complete motor cycle, by setting the curve representative of these measurements on the some reference points obtained in terms of absolute pressure with the second sensor 7.
  • the value of the absolute pressure measured in the combustion chamber 6 by the second sensor 7 is less than the relative pressure measured with the first sensor in said chamber 6 when the same phase of the engine cycle, since the relative pressure does not include the pressure drop or the acoustic phenomena.

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Abstract

L'invention se rapporte à un dispositif de détermination de la pression absolue dans un cylindre (2) d'un moteur thermique (1) doté d'une culasse, ledit cylindre (2) comprenant un piston (4) mobile,apte à délimiter une chambre de combustion (6) de volume variable, ledit dispositif comprenant au moins un premier capteur implanté dans ladite culasse pour mesurer une pression relative dans ladite chambre de combustion (6) durant un cycle moteur. La principale caractéristique d'un dispositif selon l'invention, est qu'il comprend au moins un deuxième capteur (7) de pression, dont la position dans le cylindre (2) permet une mesure de la pression absolue dans la chambre (6) de combustion uniquement lorsque le volume de ladite chambre (6) tend vers une valeur maximale, les mesures de la pression obtenues avec chaque premier capteur et avec chaque deuxième capteur (7) étant combinées pour déterminer la pression absolue dans la chambre de combustion (6) durant un cycle moteur complet.

Description

DISPOSITIF DE DETERMINATION DE LA PRESSION ABSOLUE DANS UN CYLINDRE DE MOTEUR THERMIQUE
L'invention se rapporte à un dispositif de détermination de la pression absolue dans un cylindre de moteur thermique et au procédé de détermination associé.
Un moteur thermique, ou moteur à combustion interne, comprend au moins une chambre de combustion dont le volume est variable en fonction de la position d'un piston coulissant à l'intérieur de celle-ci, au cours d'un cycle moteur.
La variation de la position du piston entraine une variation du volume de la chambre, et donc de la pression régnant à l'intérieur de celle-ci. Dans le cadre du développement des systèmes de combustion dans de tels moteurs, il est indispensable de connaître l'évolution de la pression dans chaque chambre au cours d'un cycle moteur, qu'il s'agisse d'un moteur à deux temps ou d'un moteur à quatre temps, et quelle que soit la nature du carburant utilisé.
Afin de répondre à ce besoin, des capteurs de pression adaptés à des niveaux de pression élevés pouvant atteindre jusqu'à 250 bars sur certaines applications, sont implantés dans une culasse du moteur, et renvoient ainsi un signal permettant de connaître une pression relative dans la chambre de combustion. De tels capteurs peuvent par exemple être de type piézoélectrique.
Si dans la plupart des cas cette pression relative est suffisante pour analyser les résultats, il peut s'avérer indispensable de connaître la pression absolue dans une chambre de combustion, pour déterminer par exemple la masse d'air enfermée, ou pour faire un calcul précis du dégagement d'énergie produit dans ladite chambre. Or, la gamme de capteurs précédents ne permet pas d'accéder à cette pression absolue.
Une méthode habituellement utilisée pour déterminer cette pression absolue implique l'utilisation d'un capteur additionnel, mesurant la pression des gaz dans un conduit d'admission ou un conduit d'échappement du moteur. Le niveau de pression dans ce type de conduit étant bien inférieur à celui de la chambre de combustion, il est alors possible d'utiliser des capteurs de mesure de pression absolue, comme par exemple, des capteurs piézorésistifs. Cette méthode consiste à choisir un instant particulier, pour lequel la pression dans le conduit d'admission est égale à la pression dans la chambre, puis à calculer la correction à apporter à la mesure globale de la pression relative dans la chambre de combustion, pour obtenir la pression absolue dans ladite chambre. A titre d'exemple, sur un moteur à quatre temps, il est généralement choisi de faire correspondre la pression relative dans la chambre de combustion à la pression absolue mesurée dans le conduit d'admission, pendant la phase d'admission pour laquelle une soupape d'admission est ouverte et permet au gaz de passer librement dudit conduit à ladite chambre avec une égalisation des pressions entre le conduit et la chambre. Il est à préciser que cette mise en correspondance est plus spécifiquement effectuée à l'instant correspondant au point mort bas (PMB) du piston.
Cette méthode présente l'inconvénient d'être approximative dans la mesure où elle ne prend en compte, ni les pertes de charges au passage de la soupape, ni les phénomènes acoustiques dans les conduits, correspondant à des variations de la pression instantanée.
Un dispositif de détermination de la pression absolue selon l'invention, permet de déterminer la pression absolue dans une chambre de combustion d'un moteur thermique durant un cycle dudit moteur, en s'affranchissant des inconvénients de l'état de la technique.
L'invention se rapporte à un dispositif de détermination de la pression absolue dans un cylindre d'un moteur thermique doté d'une culasse, ledit cylindre comprenant un piston mobile, apte à délimiter une chambre de combustion de volume variable, ledit dispositif comprenant au moins un premier capteur implanté dans ladite culasse pour mesurer une pression relative dans ladite chambre de combustion durant un cycle moteur. La principale caractéristique d'un dispositif selon l'invention, est qu'il comprend au moins un deuxième capteur de pression, dont la position dans le cylindre permet une mesure de la pression absolue dans la chambre de combustion uniquement lorsque le volume de ladite chambre tend vers une valeur maximale, les mesures de la pression obtenues avec chaque premier capteur et avec chaque deuxième capteur étant combinées pour déterminer la pression absolue dans la chambre de combustion durant un cycle moteur complet. En effet, comme généralement le deuxième capteur de pression n'est pas dimensionné pour pouvoir mesurer les niveaux de pression absolue maximum atteints lors d'un cycle moteur complet, le principe du dispositif selon l'invention consiste à créer un référentiel de pression absolue sur une plage de pression restreinte grâce au deuxième capteur, puis à recaler sur ce référentiel la courbe de variation de la pression relative obtenue avec le premier capteur sur tout un cycle moteur, pour obtenir la pression absolue dans la chambre de combustion à chaque instant d'un cycle moteur. Il est rappelé que le volume de la chambre de combustion est variable durant un cycle moteur, au moyen du coulissement du piston dans le cylindre. Selon un mode de réalisation préféré d'un dispositif selon l'invention, le deuxième capteur est positionné dans le cylindre de manière à subir au moins une phase d'occultation par le piston et au moins une phase où il n'est plus occulté par le piston durant un cycle moteur. Ainsi, lorsque le piston est placé devant le deuxième capteur, celui-ci ne peut prendre aucune mesure de pression absolue. Préférentiellement, l'expression « tend vers une valeur maximale » signifie que le volume de la chambre est au moins égal à 90% de son volume maximum.
Avantageusement, un dispositif de détermination selon l'invention comprend un seul premier capteur et un seul deuxième capteur par chambre de combustion. En effet, un moteur comprend généralement plusieurs cylindres, et le dispositif de détermination selon l'invention est reproduit pour chaque chambre de combustion ainsi définie. De façon préférentielle, le deuxième capteur est implanté dans une paroi délimitant la chambre de combustion, de sorte qu'il ne puisse prendre des mesures de la pression absolue qu'après le retrait du piston, lorsque le volume de ladite chambre tend vers une valeur maximale. En effet, durant un cycle moteur complet, le piston est amené à coulisser dans le cylindre entre une première position extrême pour laquelle le volume de la chambre de combustion est maximal, et une deuxième position extrême pour laquelle ledit volume est minimum. Ainsi, l'emplacement du deuxième capteur dans le cylindre est choisi de manière qu'il se retrouve occulté par le piston, lorsque celui-ci se déplace entre la deuxième position extrême et une position voisine de la première position extrême.
Préférentiellement, le deuxième capteur est placé à proximité de la position du piston au point mort bas. De cette manière, ledit deuxième piston ne peut acquérir des mesures de pression absolue dans la chambre de combustion, uniquement lorsque le piston se retrouve dans une position correspondant au point mort bas. Pour cette configuration, le volume de ladite chambre est maximal .
De façon avantageuse, chaque premier capteur est un capteur piézoélectrique.
Avantageusement, chaque deuxième capteur est un capteur piézorésistif.
L'invention a pour deuxième objet un procédé de détermination de la pression absolue dans un cylindre d'un moteur thermique sur un cycle moteur complet, à partir d'un dispositif conforme à l'invention.
La principale caractéristique d'un procédé de détermination selon l'invention est qu'il comporte les étapes suivantes :
- une étape de mesure de la pression relative dans la chambre de combustion durant un cycle moteur complet, - une étape de mesure de la pression absolue dans la chambre de combustion durant les phases du cycle moteur pour lesquelles le volume de ladite chambre tend vers une valeur maximale,
- une étape de décalage de la courbe représentative des mesures de la pression relative dans la chambre de combustion durant un cycle moteur, de manière à faire coïncider les valeurs de la pression relative mesurées par le premier capteur avec les valeurs la pression absolue mesurées avec le deuxième capteur sur les phases du cycle moteur pour lesquelles les deux types de mesures sont possibles.
De cette manière, la mesure de la pression absolue dans la chambre de combustion au moyen du deuxième capteur lorsque le volume de ladite chambre tend vers une valeur maximale, sert de point de référence pour venir faire correspondre la mesure de la pression relative par le premier capteur pour un même volume de ladite chambre. La courbe de la variation de la pression relative sur tout un cycle moteur est ainsi décalée, la courbe résultante étant parfaitement représentative de la variation de la pression absolue dans la chambre de combustion durant la totalité d'un cycle moteur.
Un dispositif de détermination de la pression absolue dans une chambre de combustion d'un moteur thermique selon l'invention, présente l'avantage d'être simple à mettre en œuvre tout en demeurant d'un faible encombrement. Il a de plus l'avantage de proposer des mesures fiables et précises au moyen de capteurs largement éprouvés et judicieusement positionnés dans un cylindre de moteur. Il présente enfin l'avantage de pouvoir être disposé dans n'importe quel type de moteur thermique, possédant au moins un cylindre, et quelles que soient la taille et la géométrie dudit cylindre.
On donne ci-après, une description détaillée d'un mode de réalisation préféré d'un dispositif selon l'invention et du procédé associé en se référant aux figures 1 à 4. - La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un cylindre d'un moteur thermique dans lequel est monté un dispositif selon l'invention,
- La figure 2 est un exemple de courbe illustrant la variation de la pression relative dans une chambre de combustion en fonction de la position du piston,
- La figure 3 est un exemple de courbe illustrant la variation de la pression absolue mesurée dans une chambre de combustion en fonction de la position du piston, le volume de ladite chambre tendant vers une valeur maximale, - La figure 4 est un exemple de trois courbes illustrant la variation de la pression relative dans une chambre de combustion en fonction de la position du piston, de la pression absolue mesurée dans une chambre de combustion lorsque son volume tend vers une valeur maximale, ainsi que de la pression absolue en fonction de la position dudit piston.
En se référant à la figure 1, un moteur thermique 1, par exemple un moteur de véhicule automobile, comprend au moins un cylindre 2 délimité par une paroi cylindrique creuse 3 et dans lequel est apte à coulisser un piston 4 relié à un vilebrequin au moyen d'une bielle 5. Le piston 4 coulissant et la paroi 3 du cylindre 2 délimitent une chambre de combustion 6, dont le volume est variable en fonction de la position dudit piston 4 dans le cylindre 2. Durant un cycle moteur, le piston 4 peut se déplacer entre une première position extrême correspondant au point mort bas (PMB) et pour laquelle le volume de la chambre 6 est maximal, et une deuxième position extrême correspondant au point mort haut (PMH) et pour laquelle le volume de ladite chambre 6 est minimal.
Un dispositif selon l'invention, permettant de déterminer la pression absolue dans une chambre de combustion 6 d'un moteur thermique pendant la totalité d'un cycle moteur, comprend au moins un premier capteur de type piézoélectrique, capable d'effectuer des mesures de pression au-delà de 250bars et au moins un deuxième capteur 7 de type piézorésistif. Chaque premier capteur (non représenté sur la figure) est implanté dans une culasse du moteur 1 et permet d'effectuer des mesures de la pression relative régnant dans la chambre de combustion 6 durant la totalité d'un cycle moteur.
La figure 2 illustre un exemple de la variation de la pression relative, mesurée par le premier capteur dans une chambre de combustion 6 durant un cycle moteur, en fonction de la position du piston 4 dans le cylindre 2, traduite en angle vilebrequin. Il peut être constaté sur cet exemple que la pression maximale dans la chambre 6 peut atteindre jusqu'à 160bars environ.
Le deuxième capteur 7 est implanté dans le cylindre 2 à proximité de la position du piston 4 correspondant au PMB, c'est-à-dire la position du piston 4 pour laquelle le volume de la chambre de combustion 6 tend vers une valeur maximale et donc pour laquelle la pression à l'intérieur de ladite chambre 6 tend vers une valeur minimale. De cette manière, lorsque le piston 4 se retrouve dans une position correspondant au PMB, il permet au deuxième capteur 7 d'effectuer des mesures de pression absolue dans la chambre de combustion 6, et, dès qu'il se déplace depuis cette position pour atteindre une position correspondant au PMH, il occulte de façon quasiment instantanée ledit deuxième capteur 7 en l'empêchant de réaliser des mesures de pression absolue dans ladite chambre 6. Avec une telle configuration de montage, le deuxième capteur 7 ne peut effectuer des mesures que lorsque la pression dans la chambre 6 est faible et ne risque donc pas de détériorer ledit capteur 7, puisque le piston 4 s'interpose en le protégeant.
La figure 3 illustre un exemple de la variation de la pression absolue, mesurée par le deuxième capteur 7 dans une chambre de combustion 6 lorsque la position du piston 4 dans le cylindre 2 varie autour de sa position extrême correspondant au PMB. Les niveaux de pression atteints dans la chambre 6 autour de cette position extrême sont plus faibles et ne s'élèvent qu'à quelques bars.
En se référant à la figure 4, un dispositif selon l'invention, permet de réaliser un procédé de détermination de la pression absolue dans une chambre de combustion 6 d'un moteur thermique 1 pendant un cycle moteur complet, ledit procédé comprenant les trois étapes majeures :
- une étape de mesure de la pression relative dans la chambre de combustion 6 durant un cycle moteur complet au moyen du premier capteur piézoélectrique, la variation de cette pression au cours dudit cycle étant partiellement représentée par la courbe 8 sur le diagramme,
- une étape de mesure de la pression absolue dans la chambre de combustion 6 au moyen du deuxième capteur 7 piézorésistif lorsque le piston 4 se retrouve au voisinage de sa position extrême correspondant au PMB, la variation de cette pression étant représentée par la courbe 9 sur le diagramme,
- une étape de décalage de la courbe globale 8 représentative de la variation de la pression relative dans la chambre de combustion 6 sur un cycle moteur complet, pour faire coïncider les valeurs de ladite pression relative mesurées par le premier capteur et les valeurs de la pression absolue mesurées par le deuxième capteur 7 durant la même phase dudit cycle moteur, ladite courbe globale ainsi décalée 10 donnant la variation de la pression absolue dans la chambre de combustion 6 sur la totalité du cycle moteur.
De cette manière, le principe d'un tel procédé consiste à affecter un caractère absolu aux mesures de la pression relative obtenues dans la chambre de combustion 6 avec le premier capteur sur un cycle moteur complet, en calant la courbe représentative de ces mesures sur les quelques points de référence obtenus en matière de pression absolue avec le deuxième capteur 7.
Il est à noter que la valeur de la pression absolue mesurée dans la chambre de combustion 6 par le deuxième capteur 7 est inférieure à la pression relative mesurée avec le premier capteur dans ladite chambre 6 lors de la même phase du cycle moteur, puisque la pression relative n'intègre ni les pertes de charge, ni les phénomènes acoustiques.

Claims

REVENDICATIONS
Dispositif de détermination de la pression absolue dans un cylindre (2) d'un moteur thermique (1) doté d'une culasse, ledit cylindre (2) comprenant un piston (4) mobile, apte à délimiter une chambre de combustion (6) de volume variable, ledit dispositif comprenant au moins un premier capteur implanté dans ladite culasse pour mesurer une pression relative dans ladite chambre de combustion (6) durant un cycle moteur, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un deuxième capteur (7) de pression, dont la position dans le cylindre (2) permet une mesure de la pression absolue dans la chambre (6) de combustion uniquement lorsque le volume de ladite chambre (6) tend vers une valeur maximale, et en ce que les mesures de la pression obtenues avec chaque premier capteur et avec chaque deuxième capteur (7) sont combinées pour déterminer la pression absolue dans la chambre de combustion (6) durant un cycle moteur complet.
Dispositif de détermination selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un seul premier capteur et un seul deuxième capteur (6) par chambre de combustion (6).
Dispositif de détermination selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le deuxième capteur (7) est implanté dans une paroi (3) délimitant la chambre de combustion (6), de sorte qu'il ne puisse prendre des mesures de la pression absolue qu'après le retrait du piston (4), lorsque le volume de ladite chambre (6) tend vers une valeur maximale.
Dispositif de détermination selon la revendication 3, caractérisé en ce que le deuxième capteur (4) est placé à proximité de la position du piston (4) au point mort bas.
Dispositif de détermination selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque premier capteur est un capteur piézoélectrique. Dispositif de détermination selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque deuxième capteur (4) est un capteur piézorésistif.
Procédé de détermination de la pression absolue dans un cylindre (2) d'un moteur thermique (1) sur un cycle moteur complet à partir d'un dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- une étape de mesure de la pression relative dans la chambre de combustion (6) durant un cycle moteur complet,
- une étape de mesure de la pression absolue dans la chambre de combustion (6) durant les phases du cycle moteur pour lesquelles le volume de ladite chambre (6) tend vers une valeur maximale,
- une étape de décalage de la courbe représentative des mesures de la pression relative dans la chambre de combustion (6) durant un cycle moteur, de manière à faire coïncider les valeurs de la pression relative mesurées par le premier capteur avec les valeurs la pression absolue mesurées avec le deuxième capteur (7) sur les phases du cycle moteur pour lesquelles les deux types de mesures sont possibles.
EP14731707.7A 2013-05-22 2014-05-22 Dispositif de determination de la pression absolue dans un cylindre de moteur thermique Not-in-force EP2999868B1 (fr)

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