Acyclisme

 

 

Le fonctionnement des moteurs alternatifs à combustion interne se caractérise par l'alternance entre les phases de compression et de combustion.

 

Cela se traduit par une alternance de couples positifs (le moteur fournit un travail mécanique, apporté par la combustion) et de couples négatifs (le moteur  consomme un travail mécanique, utilisé pour la compression).

C’est la moyenne de ces couples qui caractérise le couple fourni par le moteur pour faire avancer le véhicule.

Cette alternance de couple engendre un acyclisme, qui se traduit par une vitesse de rotation non uniforme.

La vitesse est la superposition de deux composantes : 

  • Une vitesse moyenne uniforme
  • Une vitesse pulsée

 


Vitesse moyenne, vitesse pulsée, vitesse acyclique

LA PROBLEMATIQUE DE L'ACYCLISME

Bien que filtré par le volant d’inertie, l’acyclisme se propage à la chaîne cinématique (embrayage, boîte de vitesse, transmission) ainsi qu’aux accessoires entraînés par le moteur (alternateur, compresseur de climatisation, pompe à vide, courroies, etc.). 

Il engendre des phénomènes vibro-acoustiques nuisibles à la fois pour le confort de l’utilisateur et pour les équipements qui y sont soumis (vieillissement accéléré, altération des performances ou des caractéristiques fonctionnelles).

Aujourd’hui, en raison de l’accroissement des performances et des rendements, de l’allègement des équipements, et du souci croissant de fiabilisation, les constructeurs intègrent de plus en plus la prise en compte de l’acyclisme dans les cahiers des charges, tant pour la conception des équipements que pour la réalisation des essais. 

Ce type d’essais donne au constructeur le moyen de :

  • Caractériser les performances de l'équipement
  • Vérifier la fiabilité de l’équipement et quantifier sa durée de vie, par des essais d’endurance 


Quels sont les paramètres qui définissent l'acyclisme ?

L’acyclisme est défini par :

  • L’amplitude, exprimée en % de la vitesse moyenne, ou convertie en accélération angulaire (rd/s²). C’est l’amplitude de la vitesse pulsée wp telle que représentée sur le graphe plus haut.
  • L’harmonique : c’est le nombre d’oscillations sinusoïdales de pulsation par tour de vilebrequin.

L’acyclisme peut être mono ou multi-harmoniques.

  • La phase, entre la pulsation acyclique et une référence angulaire du vilebrequin, généralement le point mort haut (PMH).
 

Comment est généré l'acyclisme ? 

Pour simuler l’acyclisme d’un moteur sur un banc d’essai, trois méthodes peuvent être utilisées : 

  • La génération mécanique d’acyclisme : on utilise un arbre à cardans calés de telle façon que la brisure d’angle du cardan génère un rapport de vitesse sinusoïdal d’harmonique 2 entre les deux extrémités du cardan.

 

Les points forts           Les points faibles
  • Simplicité de mise en oeuvre
  • Coût peu élevé
  • Seule l'harmonique 2 peut être générée
  • Vitesse limitée
  • Encombrement
  • Phase constante mais non réglable

 

  • La génération électrique d’acyclisme : on utilise un moteur électrique associé à un servovariateur.  La génération est réalisée à travers le signal analogique de consigne de vitesse.

 

Points forts Point faibles
  • Simplicité de mise en œuvre
  • Coût faible
  • Grande souplesse d’utilisation
  • Possibilité de multi-harmoniques
  • Phase réglable
  • Amplitude d’acyclisme limitée
  • Couple limité

 

  • La génération hydraulique d’acyclisme : on utilise un vérin hydraulique rotatif pour rajouter une oscillation angulaire à la rotation à vitesse moyenne uniforme fournie par un moteur électrique.

 

Les points forts Les points faibles
  • Couple dynamique très élevé
  • Grande souplesse d’utilisation
  • Possibilité de multi-harmoniques
  • Phase réglable
  • Coût élevé
  • Mise en œuvre complexe
  • Limitation par la bande passante hydraulique

 

LES SOLUTIONS NERYS (Matériel et Logiciel)

NERYS propose des solutions clés en main en conception et réalisation de moyens d’essai intégrant de la génération d’acyclisme.

Ces solutions permettent de soumettre un échantillon à un environnement d’acyclisme identique à celui qu’il rencontre lorsqu’il est intégré sur le véhicule.

Les solutions proposées par NERYS permettent de :

  • Mesurer l’acyclisme (amplitude et phase de chaque harmonique étudiée), par des méthodes de mesure et de traitement du signal développées spécifiquement
  • Générer et asservir l’acyclisme, en boucle fermée, en amplitude et en phase, pour chaque harmonique étudiée. 

Ces solutions s’appuient sur l’utilisation des matériels d’acquisition et de génération de notre partenaire NATIONAL INSTRUMENTS, ainsi que sur notre produit logiciel VASCO développé sous LabVIEW.

Les plateformes utilisées pour la mesure et la génération d’acyclisme sont :

  • PXI-RT
  • Compact-RIO
  • PC sous Temps Réel

Que ce soit pour de la génération, de la mesure ou de l’analyse, NERYS met en œuvre les solutions les plus récentes en matière de logiciel et de matériel d’acquisition et de génération.

NERYS vous conseille dans le choix de moteurs-variateurs afin d’atteindre les performances d’acyclisme les plus élevées. Nous réalisons des bancs d'essai complet incluant :

  • Mécanique
  • Electrotechnique
  • Moteur et Variateur
  • Baie de pilotage
  • Plateforme de contrôle commande (PXI ou PC ou Compact-RIO)
  • Logiciel de pilotage 

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